季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制及推进强度优化

季节性剥离露天煤矿由于剥离工程的不连续性使得工作帮超前推进距离巨大,为了减小超前剥离、节省剥离运距,从季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制、工作帮极限推进强度优化确定进行研究。阐述了季节性剥离露天煤矿工作帮形态及作业程序,分析了工作帮形态及推进强度影响因素。根据季节性剥离露天煤矿工作帮结构形式和采剥作业方式,建立了工作帮形态优化工程模型,论述了工作帮循环推进距离与作业平盘宽度和采场露煤方式的关系;计算了组合台阶循环推进工程量和分层设备生产能力,给出了工作帮循环推进时间以及端帮运输系统可靠性计算方法。以最小化剥离物运输功为优化目标、剥采工程时空接续为约束条件建立了季节性剥离露天煤矿工作帮形态优化数学模型并引入序列二次规划算法(SQP)进行非线性规划求解。提出通过确定剥离台阶组合方式和作业平盘宽度实现季节性剥离露天煤矿工作帮形态动态控制的方法、剥离工作帮极限推进度优化确定方法。以胜利西二号露天煤矿为工程背景,将上述优化控制方法进行应用研究,通过建立剥离工作帮形态优化模型并将西二露天矿实际参数代入进行计算求解。结果表明:当组合台阶中台阶数目为5、作业平盘宽度为89 m时,工作帮推进满足剥采工程时空接续要求,且剥离物运输功最小。该形态下工作帮极限推进度为320 m/a,分析确定了台阶组合方式及循环推进距离变化时工作帮极限推进强度变化规律。

季节性剥离露天煤矿内排开拓运输系统优化

针对近水平煤层季节性剥离露天煤矿内排时期运距长,汽车运输成本高的特点,在理论分析与计算的基础上,提出了通过建立临时排土桥优化开拓运输系统的设想,并对临时排土桥的类型与设置条件做出了技术经济分析,给出了临时排土桥参数模型及其优化算法,研究成果在蒙东能源西二号露天煤矿得到了实际应用,结果表明建立临时排土桥优化开拓运输系统的经济效益显著。

露天煤矿半固定破碎站移设研究

为了合理确定胜利西二号露天煤矿3号原煤半固定破碎站移设时间节点及移设步距,基于露天开采原理,依据该矿采区转向方式,编制了2023—2027年开采进度计划。通过对各年度采场、排土场工程位置发展情况进行推演,分析确定了3号破碎站合适的移设时间节点及可行的移设路径。依据采剥程序规划,测算了3号原煤破碎站不同移设步距时,开采块段内原煤资源量、原煤汽车运距、胶带运距、破碎站服务年限等指标。结合移设费用补偿法、加权成本最小法确定了3号破碎站经济合理移设步距。结果表明:3号破碎站移设时间节点为2026年4月份前,移设路径为沿采场东帮胶带运输系统布置方向进行回撤,移设距离为1200 m。此时移设费用得到补偿,加权成本最小,经济效果良好。

近水平复合煤层露天矿备采煤量留设位置与保有期优化

为了确定经济合理的露天矿备采煤量留设位置和保有期,运用露天开采基本原理与统计分析方法,分析新时期露天煤矿的发展变化特点及其对备采煤量留设位置和保有期的影响;以经济效益最优为判断准则,研究复合煤层露天矿备采煤量留设位置与内排运距的关系,建立备采煤量留设位置优化模型;研究季节性剥离露天矿备采煤量保有期与剥离成本、运输成本以及资金时间价值的关系,建立备采煤量保有期优化模型。以内蒙古东部地区某露天矿为研究实例,确定了该矿经济合理的备采煤量保有期为6.5个月,备采煤量应全部留在1号煤层。研究结果表明:该优化模型可用于指导露天矿生产,有效降低剥离成本,提高经济效益。