边帮煤井工开采边坡变形失稳规律及控制技术研究

从边帮煤井工开采覆岩运移、边坡变形破坏、失稳滑移及控制角度出发,综合运用力学分析、物理模拟、数值模拟及现场工业性实测和应用等手段,对采动边坡变形破坏特征和失稳滑移规律等内容开展了系统研究,提出了针对关键岩块B回转的边坡失稳滑移控制技术。结果表明:采动边坡变形破坏经历了表生改造、结构改造和时效变形3个阶段,呈“横三区”和“竖二带”分布,1 360和1 400平盘移动趋势指向露天矿坑,且存在剪切滑移带生成,在关键岩块B回转形成水平推力作用下采动边坡1 360平盘局部发生失稳滑移;基于此,提出了控制关键岩块B回转的逆坡开采局部充填和回填压脚两种边帮煤安全、高效回收技术,并对其进行了对比分析,得出两种控制技术均能有效降低边坡内部覆岩的变形破坏程度、改变1 360平盘的移动方向及抑制剪切滑移带的生成,但回填压脚的控制效果要优于逆坡开采局部充填,基于此进行了工程应用和验证。

安太堡露天矿边帮压煤回收技术

选用EML型边帮采煤机,以安太堡露天煤矿东帮为研究对象,通过对边帮煤回采工艺下煤柱群变化和扰动情况下的边坡稳定性分析,论证了边帮煤回采工艺的可行性;明确了边帮压煤回收的技术方案及开采技术参数。在可回收范围内有3层主要可采煤层的边帮煤,最先回收4^(-1)煤再回收9煤,11号煤层暂不进行回收;其中4^(-1)、9、11号煤层的煤柱高度分别为5.5、5.5、4.0 m;支撑煤柱宽度分别为3.2、3.5、3.8 m,隔离煤柱宽度分别为5.0、5.5、5.5 m;每10个采硐设置1个隔离煤柱;边帮采煤作业的最小平盘宽度为80 m。安太堡露天矿边帮压煤回收技术保证了安太堡露天矿边帮压覆资源高效回收,形成了边帮煤与采剥工程之间的协调开采。

光纤电缆卷筒在边帮煤开采装备上的应用

首先简要说明了露天煤矿边帮压煤存在的原因及开采的必要性,并对国内首套边帮煤开采成套装备做了简单介绍;其次详细介绍了边帮煤开采成套装备控制及视频监控系统的组成及工作过程,结合边帮煤开采作业特点和光纤电缆卷筒的研制,对光纤电缆卷筒的组成、技术参数进行了阐述;最后对光纤电缆卷筒工业性试验情况进行了总结。

西湾露天煤矿剥采边帮涌水超前治理技术研究与应用

为有效治理露天煤矿剥采面临的边帮涌水水害问题,以西湾露天煤矿边帮涌水治理为工程背景,通过抽水试验法和瞬变电磁法确定风化基岩和烧变岩地层为受注地层;利用钻孔电视成像仪对治理地层裂隙发育情况进行了探查,根据裂隙发育特征和露天煤矿爆破剥采方式综合确定了帷幕墙设计参数和超前预注浆施工工艺。结果表明:超前注浆治理工程实施后,受注地层透水率降为1.95~6.11 Lu,对应渗透系数小于0.0001 cm/s,矿坑东侧抽排水量基本稳定在10884 m^(3)/d,治理范围内仅1处出水点较前期堵水阶段减水率达92.12%,说明超前预注浆治理技术构建帷幕墙能够大幅增加浆液留存率,可对裂隙进行有效充填,阻隔地下水在边帮涌出。

边帮压煤在不同回采条件下边坡变形破坏及稳定性分析

因边坡存在典型失稳特性,边帮煤回采会进一步加剧边坡发生变形和失稳现象;采用FLAC3D构造边坡结构模型对边帮煤在不同回采状况下边坡变形破坏及稳定性进行分析预判。结果表明:不同回采条件,边坡内部岩体塑性区扩展形态和范围不同,对边坡平盘所形成的扰动破坏也不相同;逆坡和顺坡回采相比,在回采长度及边坡稳定性方面都比顺坡回采差,顺坡回采在一定程度上可以保证边坡的稳定性,虽存在局部滑移现象,但整体稳定性较好,逆坡回采边坡存在失稳现象;上煤层回采边坡存在局部失稳现象,整体稳定性较好,下煤层回采塑性区远离边坡平盘,稳定性比上煤层回采更优;由此可以得出边坡稳定性和回采深度有关,回采深度越大边坡稳定性越好。

露天煤矿边帮压煤回收开采方法研究

在露天煤矿开采过程中,边帮压煤容易造成资源浪费,因此解决边帮压煤造成的资源浪费问题,提高煤炭资源回收率成为煤矿企业关注的内容。详细介绍了几种露天煤矿边帮压煤开采方法,主要有陡帮开采方法、边帮采煤机开采方法、露天-井工协调开采方法、井工平巷开采方法等,并且分析了边帮压煤回收开采工艺参数以及注意事项。

边帮采煤技术在安太堡露天矿应用的可行性分析

结合安太堡露天矿可采煤层赋存条件,选用EML边帮采煤机,利用三维地质软件计算边帮煤压覆资源储量,理论计算确定了边帮采煤支撑煤柱宽度,将边帮采煤技术应用到安太堡露天矿进行可行性分析。结果表明:压覆资源储量满足边帮采煤机成套设备年生产能力要求;利用EML边帮采煤机成套设备,可实现采硐内无人作业,安全高效回收边帮压覆煤炭资源。

相邻露天矿边帮压煤协调开采技术

为了解决相邻露天矿独立开采时存在的边帮压煤与边坡安全问题,通过理论计算与分析,提出相邻露天矿边帮压煤协调开采技术。分析实施该技术的条件与基础,给出边帮压煤剥采比的概念及计算方法;研究相邻露天矿采剥工程位置的协调衔接,排土空间的合理分配与利用,开拓运输系统的优化布置等关键技术内容。在国电蒙东公司旗下的2个露天煤矿进行了实践,结果表明:此技术能够使相邻露天矿边帮压煤得到安全、经济地回采,有效提高煤炭资源采出率,实现经济效益最大化。

露天边帮煤井工长壁综放开采工作面顶板压力计算

受露天矿剥离和内排回填的影响,采用井工长壁采煤法回采露天矿边帮煤的采煤工作面的顶板结构、覆岩活动规律、矿山压力显现规律与常规井工矿井地层条件下的工作面相比存在显著差别,因此,顶板压力计算方法也需要根据露天矿边帮煤特殊的顶板覆岩结构特点和应力场环境进行理论和实验研究。以黑岱沟露天矿一采区西帮和南帮煤为研究对象,分析其边帮煤层顶板覆岩结构特点。对于经过内排回填,且剥离较多的低台阶处煤层仅保留较薄且强度较低的基岩顶板,其上覆盖厚层的松散排土。这种软弱薄基岩厚松散覆盖层的顶板本质上不存在关键层,露天矿台阶下保留的软弱薄基岩仅仅作为井工长壁工作面的直接顶提供有限的保护作用。由于厚层的松散排土载荷作用,软弱薄基岩的破碎也较为严重。按照传统的矿山压力理论,这种不存在关键层的软弱薄基岩厚覆盖层的顶板压力应当按照支架上方全部岩层重量进行计算。然而,根据相似材料实验结果显示,支架实际受压比其上方岩层重量小得多。实验证明在没有关键层的顶板岩层中仍然存在某种保护结构。根据实验观察和矿山压力理论分析,结合放矿理论,提出了软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型。在露天矿边帮下煤层还存在另一种未进行内排回填的薄基岩无覆盖层的顶板覆岩类型。对于这种顶板覆岩类型,提出了薄基岩无覆盖层的台阶式悬臂梁结构和直接顶自承能力的混合力学模型。本文总结了露天矿边帮煤层3种顶板覆岩类型,推导建立了露天边帮煤井工长壁开采工作面3种顶板结构条件下的顶板压力计算解析公式。按照软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型计算的顶板压力与相似材料实验结果相吻合。考虑了直接顶自承能力计算的顶板压力比传统不考虑直接顶自承能力的顶板压力小约14%。采用实验和理论分析方法,对露天边帮煤井工长壁工作面开采过程顶板垮落、覆岩活动,顶板压力计算等矿山压力问题进行了系统研究。

铁古坑采区地下开采对露天最终边帮稳定性影响分析

舞阳铁矿铁古坑采区由露天开采转入地下开采,地下开采的不同阶段会对已有露天最终边帮的稳定性产生不同影响,若无法有效判断露天最终边帮的失稳工况,将对地下开采的安全生产造成威胁。选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,按开采顺序分露天开采结束、-160 m阶段、-220 m阶段、-280 m阶段、-340 m阶段、-400 m阶段开采完成共6个工况,运用有限元局部强度折减法计算露天最终边帮顶、底帮的安全系数,分析地下开采对露天最终边帮稳定性的影响。结果表明:有限元局部强度折减法可以通过1个数值模型分别计算出顶、底帮的安全系数;随着地下开采深度的增加,露天最终边帮顶帮安全系数逐渐降低,在地下开采至-220 m阶段时顶帮处于极限稳定状态,开采至-280 m阶段及以下阶段时顶帮发生破坏;地下开采对露天最终边帮底帮安全系数影响较小,整个开采过程中底帮一直处于稳定状态。

边帮采煤技术在乌兰煤矿的应用

结合乌兰煤矿各煤层实际赋存特征,自主研发了边帮采煤工艺,理论计算确定了边帮采煤技术支撑煤柱宽度,同时数值模拟分析了各采硐巷道围岩变形和破坏特征。结果表明,利用连续采煤机改装而成的边帮采煤机,配套连续运输车和集中控制室,可实现采硐内无人作业,自动化程度高,安全回收边帮压覆煤炭资源;边帮采煤技术在乌兰煤矿实践成功,对回收边帮压煤提供了新技术。

EML340型连续采煤机在露天矿边帮煤资源回采中的应用

介绍了EML340型连续采煤机在露天矿边帮煤资源回采中的应用情况,以及连续采煤机边帮煤回采的关键技术。对露天矿边帮煤资源回采技术的未来发展方向进行展望和分析,利用EML340型连续采煤机回采露天矿边帮煤炭资源是一种绿色安全、高效的开采方式,对提高煤炭资源的利用率有着积极和重要的作用。

盘区上向中深孔机械化采矿法采场边帮及大块的控制

盘区上向中深孔机械化采矿法是一种机械化程度高、安全高效的新的采矿技术。本文详细介绍了该采矿方法在凡口铅锌矿的应用 ,分析了造成采场两帮不平整及产生大块的原因 ,并提出了相应的解决方法。

牙轮钻取代边坡钻完成边帮控制爆破

在大石河铁矿孟家沟采场,HYZ-310牙轮钻机成功取代了边坡潜孔钻机,完成了边坡可控爆破,取得了维持边帮岩体完整性和稳定性的预期效果。

应急响应启动之后——抚顺西露天矿南部边帮滑坡变形监测与应急会商记事

2013年3月初，抚顺西露天矿坑底出现鼓胀，后缘两条地裂缝变形进一步加剧。这一险情引起国土资源部的密切关注，辽宁省国土资源厅及时启动了应急响应，建立了定期会商通报制度。

相邻露天矿境界重叠区边帮压煤协调开采技术

基于现有露天矿矿权界划分方式下,存在相邻露天矿独立开采边帮压煤时,难以回采的技术经济问题,为了提高煤炭资源采出率、降低成本,提出了包括贯通采场、排土场,构筑采场至排土场临时运输排土桥,技术参数优化及工程位置协调控制措施在内的相邻露天矿境界重叠区边帮压煤协调开采关键技术。结果表明:相邻露天矿采用联合协调开采技术,不仅可经济合理地回采境界重叠区边帮压煤、提高煤炭资源的采出率,而且可有效减少二次剥离量、合理利用排土空间、减少外排土场征地、缩短运距,效益显著。

边帮控制爆破裂纹扩展模拟及参数优化

在大直径深孔边帮控制爆破过程中,为降低爆破后冲破坏作用、提高边帮控制效果以及破岩效果,在采用逐孔延时起爆的前提下,需要选取合理的爆破参数。采用ANSYS/LS-DYNA对不同径向不耦合系数的单孔爆破方案进行数值模拟研究,其中炮孔直径为165 mm,抵抗线为2.0 m,通过统计分析裂纹体积发现,不耦合系数为1.65时爆破效果最好,保护区爆生裂纹体积少(0.017 m^3),开挖区爆生裂纹体积较多(0.085 m^3),炸药破岩(开挖区)的能量利用率最高。基于1.65的径向不耦合系数,对不同边孔间距的双孔爆破方案进行模拟分析,综合考虑原自由面、先爆孔提供的新自由面以及后爆孔破损等因素,从边帮控制效果、开挖区破岩效果的角度对不同方案进行探究分析,发现边孔间距为2.0 m、2.5 m时,孔间能够形成良好的贯穿裂隙且破岩效果好。结合数值模拟分析结果在现场做了部分试验,得出不耦合系数为1.65、边孔间距为2.0 m时边帮平整且爆后临空面炮孔完整性好。

隔离层厚度对露天最终边帮破坏形式及稳定性影响研究

以霍各庄铁矿露天转地下首阶段开采为工程背景,选取典型勘探线剖面,建立二维有限元数值模型,运用有限元局部强度折减法计算不同隔离层厚度下地下首阶段开采时露天最终边帮破坏形式及安全系数。分析表明,霍各庄铁矿地下首阶段开采时,隔离层厚度低于19 m时会造成露天最终边帮失稳,隔离层厚度在19～28 m范围内时,顶帮塑性变形区由坡脚先向首阶段采空区上盘侧壁发展,再向坡顶扩展贯通,隔离层厚度在28～50 m范围时,顶帮塑性变形区直接由坡脚贯通至坡顶;顶帮安全系数随隔离层厚度增大而增大,但增长速率逐渐减小,隔离层厚度超过45 m时,顶帮安全系数变化不再显著;底帮塑性变形区由坡脚贯通至坡顶,且安全系数无变化,底帮破坏形式和稳定性受隔离层厚度影响较小;霍各庄铁矿考虑边帮稳定性时隔离层厚度应不低于25 m。研究结果可为霍各庄铁矿及类似露天转地下开采矿山合理隔离层厚度的选择提供指导。

基于EDEM的边帮采煤机螺旋输送性能研究

为研究不同工况参数对边帮采煤机螺旋输送性能的影响,采用EDEM软件建立螺旋输送仿真模型,以输送速率、平均质量流率为定性评价指标,利用极差法分析螺旋输送机构螺距、转速、向下输送倾斜角度对两评价指标的影响规律及主次顺序,最后通过矩阵求解得到最佳输送组合及影响输送性能的主次顺序。结果表明:影响输送速率的因素主次顺序为:螺距、转速、向下输送倾斜角度,输送速率随着转速的增加而增大,随着向下输送倾斜角度的增加而增大,随着螺距的增加而增大;影响平均质量流率的因素主次顺序为:向下输送倾斜角度、螺距、转速,平均质量流率随着向下输送倾斜角度的增加而增大,随着螺距的增加而增大,随着转速的增加而增大。影响输送性能的因素主次顺序为:螺距、转速、向下输送倾斜角度,并得出最佳输送组合为:向下输送倾斜角度为20°,转速为80 r/min,螺距为250 mm。研究结果为提高边帮采煤机螺旋输送性能提供理论基础。

金川镍矿水平进路回采边帮平直度控制技术研究

金川镍矿是世界大型的硫化铜镍矿床,具有矿体厚大、形态稳定、地应力大、断裂构造发育等特点;二矿区现开采水平已达到地下600~800m,采矿方法是机械化盘区下向分层水平进路胶结充填采矿法,通过控制一期进路边帮眼的个数、深度、位置、装药量的方法,观察边帮控制效果情况,并首次使用断面中心偏移度、断面宽度超宽量、边帮平直度三指标定性的评价断面控制爆破效果,以达到提升断面规格控制质量、矿石回收效率、降低二次贫化的目的。结果表明,在其他条件不变的情况下,增加边帮眼的个数和降低边帮眼装药量,能有效提升边帮控制效果,其边帮控制效果指标能真实、有效反映边帮控制效果。