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。

不同井采方向边帮煤开采边坡稳定性及控制措施

边帮煤回采过程中边坡岩体会经历复杂的力学衍变过程,涉及原岩应力变化、变形破坏区扩展、边坡稳定性等问题;因此,选择合适的回采方向和有效的控制措施对于边帮煤回采边坡稳定性至关重要。提出采用顺坡和逆坡对边帮煤进行回采,在回采的基础上提出回填压脚和逆坡回采局部充填2种方案对边坡稳定性进行控制。研究结果表明:边帮煤回采边坡变形破坏及稳定性与回采方向有关,顺坡回采采场岩体破坏区发育强度和深度比逆坡回采弱,整体稳定性较好,逆坡回采边坡稳定性会发生衰减致使平盘存在剪切失稳现象,且回采工作面长度小于顺坡回采,因此顺坡优于逆坡回采;根据顺坡和逆坡2种回采方案边坡变形破坏区发育及稳定性状况提出回填压脚和逆坡回采局部充填方案对边坡稳定性进行控制,回填压脚可以改变边坡原有结构形态,使边坡内部岩体运移状况得到缓解,达到控制破坏区发育的目的,逆坡回采局部充填,可以对边坡内部变形破坏的岩体形成有效支撑,达到遏制破坏区扩展的效果,减缓边坡平盘因工作面回采所造成的破坏,直至达到控制边坡稳定性的效果。

金欧露天煤矿薄煤层边帮煤开采技术

为解决露天煤矿压覆资源浪费严重问题,以内蒙古金欧露天煤矿为例,研究了薄煤层露天煤矿边帮煤开采技术,该技术无需单独剥离或基建,而是直接在露天煤矿采场的边帮出露煤层布置边帮开采设备开采原煤,可对露天煤矿的边帮压煤进行有效开采。研究结果表明边帮煤开采具有整体回收率高、成本低、安全性好、适应性强等特点。

边帮煤开采装备用袋式除尘装置的设计研究

为解决开采过程中采硐瓦斯煤尘抑爆、图像信息采集的问题,通过对国内外边帮煤开采设备及通风除尘系统发展现状、特点进行对比分析,利用袋式除尘器的工作原理,设计了边帮煤开采装备用袋式除尘系统,对除尘系统的设计方案进行了详细说明,并通过工业性试验,对设计可行性进行了验证。

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。

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。

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。

相邻露天煤矿边帮煤开采内排留沟高度优化

为了提高相邻露天煤矿边帮煤开采经济效益,以相邻露天煤矿间边帮形态及压覆边帮煤特点为基础,推导出边帮煤开采剥采比与边帮煤开采宽度的分段函数表达式,确定了边帮煤开采剥采比呈先线性降低、再缓慢降低后增大、后急剧增大3个阶段。综合考虑边帮煤开采对相邻露天煤矿间的影响,以剥离费用、采煤成本、两矿运距增加费用、边帮煤销售收入、留沟部分增加的转排费用及留沟部分减少的二次剥离费用为指标,推导了基于边帮煤开采综合经济效益最大的单环内排留沟高度优化模型。提出留沟内排搭桥运输方法,并考虑留沟内排搭桥对端帮运输系统的影响及桥体二次剥离成本增加,修正得到了内排搭桥条件下留沟高度和内排搭桥移设步距优化模型。以黑岱沟和哈尔乌素露天煤矿相邻边帮煤开采为例,结果表明:留沟高度随采深的增大而增大、随坑底宽度的增大而逐渐降低,单环内排模式下的留沟高度随采深及坑底宽度变化的趋势较大,而内排搭桥条件下的留沟高度变化趋势相对较小。单环内排条件下留沟高度为85.56 m,内排搭桥条件下留沟高度为77.52 m,内排桥移设步距为377.7 m。

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。

扎哈淖尔露天煤矿南帮压煤回采边坡稳定性分析

针对露天矿边帮普遍存在的压煤问题,基于极限平衡及强度折减理论,从控制边坡稳定性角度出发,结合扎哈淖尔露天煤矿南帮软岩边坡工程实际,通过定量计算与定性分析,提出横采内排压帮开采方式。采用二维刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法分析了横采深部开挖角度及内排跟踪距离对边坡稳定性的影响及其程度,优化设计了扎哈哈淖尔露天矿横采南帮边坡形态。结果表明：南帮边坡滑坡模式为以IVC煤层底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;横采内排压帮开采方式可借助边坡三维效应提高露天矿边坡角度及其自身稳定性,进而达到安全、高效地回收边帮压煤,提高露天矿煤炭资源回收率;扎哈淖尔露天煤矿横采南帮边坡稳定性随内排跟踪距离增大呈负指数降低;最终确定横采开挖位置为＋908水平,内排跟踪距离为100 m,深部开挖角度为42°,可累计为扎哈淖尔露天煤矿多采出IV煤4 701.39万t,经济效益显著。

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。

元宝山露天煤矿一采区到界边帮压煤残采方案

元宝山露天煤矿一采区开采已近尾声,在实现内排之前,对边帮压煤进行残采,可收到良好的经济效益。通过对边坡稳定的论证,开采方案比较,确定了残采方案,并对经济效益进行了初步分析。

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。

露天煤矿边帮压煤充填开采技术研究

结合乌兰煤矿各煤层实际赋存特征,建立力学模型并进行了理论分析计算,确定了采硐及采硐煤柱宽度,同时通过数值模拟分析计算了采硐开采、充填各阶段围岩特征。根据分析计算结果,边帮压煤充填开采技术在乌兰煤矿实践成功,保证边帮稳定的同时大大提高了边帮压煤回收率。

露天矿边帮压煤无人开采导航技术应用研究

为了实现露天矿边帮压覆资源的安全高效回收,内蒙古部分露天煤矿采用无人巷采工艺系统的定位导航技术进行了试验性开采。文章收集了试验性开采的实践数据,经分析对比,采用惯性导航技术的工艺系统便于实现采煤工作面的无人化操作,可提高工艺的生产效率及自动化水平,具有更好的技术可行性和经济合理性。惯性导航技术是露天矿边帮压煤巷采回收工艺系统导航技术的研究方向。

露天煤矿边帮压煤的开采方法

针对露天煤矿边帮存在压煤,造成煤炭资源浪费的问题,介绍了5种边帮压煤的开采方法及其优缺点和适用条件,并列举了应用实例,最后给出这5种开采方法在实际应用中的一些建议。

某露天矿边帮压煤回收开采方法选择

针对某露天矿浅埋特厚边帮压煤回收合理开采方法选择进行了研究。首先,对四种边帮压煤开采方式的优点、缺点进行了总结和分析;其次,从经济和安全两个方面对分层综放和整层综放2种采煤方法进行了对比分析和适应性综合评价。结果表明,井工平巷开采方式整层综放采煤方法可有效地解决多次揭露回采造成的顶板管理难度较大、煤壁片帮冒顶严重、煤层易自燃、边帮稳定性控制等问题,同时减少了巷道掘进工程量,避免了分层综放开采煤柱损失,降低了设备投入成本,减少了搬家费用,可大幅度提高煤炭资源回收率,降低吨煤生产成本,对开采埋藏浅厚度大、裂隙发育、易自燃边帮煤层的适用性更强,为类似赋存情况的露天矿边帮压煤的开采方法提供了借鉴。

露天矿边帮采煤留设煤柱技术

基于安全考虑,露天矿一直无法回收边帮压覆的煤炭资源。近年来,随着科技的发展和研究的深入,逐渐产生了一批露/井联合开采设备。然而,由于没有经过充分的研究论证,部分露天矿一直在摸索着进行开采,进而产生了一系列安全问题。在露/井联合开采技术研究的基础上,结合特拉布拉露天矿的地质条件,选用了Wilson公式,并得出了一系列比较安全的留设煤柱的宽度。

露天矿边帮压煤回收自移式充填挡浆设备研究

露天矿边帮压煤充填开采可有效地提高边帮压覆煤量的回收,减少矿产资源损失,降低环境污染。充填开采工艺中充填设备是整个充填系统的最重要设备。根据德隆煤矿充填开采作业需要,自主研发了自移式充填挡浆设备,该设备在充填过程中可以针对不同煤层倾角进行作业,主要由行走支撑装置和挡板装置组成,可以在采硐充填过程中实现无人化作业。