露天矿端帮采煤机开采参数设计方法

为了提高端帮压煤回采率，保证端帮采煤机作业安全，分析了平朔东露天煤矿端帮压煤开采可行性，提出了端帮压煤开采参数设计方法，包括端帮采煤机工作区域参数设计方法以及煤柱参数计算方法，并验证了煤层上覆岩体安全厚度，采用Midas GTS NX有限元软件模拟了端帮压煤开采后的边坡稳定性情况。研究结果显示，东露天矿端帮压煤采用端帮采煤机开采方案可行，设计端帮采煤机工作区域长度80m，宽度40m，端帮采煤机水平最大开采深度300m。单排采巷条件下设计4煤支撑煤柱宽度50m，隔离煤柱宽度20m，9煤支撑煤柱宽度60m，隔离煤柱宽度24m。上覆岩体厚度满足安全要求，端帮压煤开采后端帮边坡较为稳定。     

基于端帮开采的边坡稳定性及巷道布置形式优化研究

为高效、安全回采露天矿开采后端帮大量压煤,查明端帮开采下群巷效应所引起的边坡变形和应力重新分布特征,保证边坡稳定安全;以某露天矿为工程背景,通过分析端帮开采煤柱应力分布特征来确定合理的端帮开采煤柱设计参数;采用Midas GTS NX有限元数值模拟来研究端帮采煤所引起边坡的受力和变形特征及验证边坡稳定性;进一步通过优化采巷布置形式来提高回采率。研究结果表明:对于端帮厚煤层开采而言,煤柱强度、尺寸及采巷布置形式是影响边坡稳定性的主控因素;单、双排采巷布置下整体边坡安全系数分别为1.21、1.14,边坡安全性降低,但仍能够满足安全系数要求;端帮压煤回采率将提高5%,能够有效回收端帮压覆资源量。     

房柱式采空区影响下露天端帮煤开采安全控制技术

为了保障房柱式采空区影响下露天端帮煤的安全高效开采,采用瞬变电磁探测技术探明房柱式采空区与边坡的空间关系,运用自主研发锚固式多点位移计对端帮煤开采过程中的房柱式采空区顶板岩体进行了立体监测,并采用数值模拟对边坡临空面卸荷应力和顶板岩体垂直应力耦合作用下的岩体稳定性进行了分析,对端帮煤的开采方案进行了优化。研究结果表明:瓷窑塔矿南端帮存在复合采空区,其稳定性主要受3-1煤采空区影响,采空区距离2-2煤工作帮纵向埋深为30 m,嵌入露天采场横向距离为50 m;横向上各监测点呈现出"稳定-增长-再稳定"的位移趋势,远端帮监测点位移变化较为稳定;纵向上端帮煤的开采对采空区顶板浅层15 m以内的岩体影响较大,浅层顶板位移出现急剧增大的离层现象,离层区域出现是采空区顶板活化移动的前兆;端帮煤的开采使边坡出现滑移趋势,煤柱帮角岩体由边坡内及外出现"链式集中效应",采空区上部岩体出现明显的卸荷应力区域,埋深为15 m,端帮煤开采应采取保留端帮煤区段2,将台阶高度由15 m降为12 m的开采方案。     

端帮采场边坡稳定影响因素及其作用规律研究

受“边坡应力场”与“采硐群应力场”耦合作用的影响,端帮采场边坡稳定影响因素更加复杂,边坡稳定控制难度显著提高。为了探明端帮采场边坡稳定性的主要影响因素及其作用规律,以我国鄂尔多斯地区某露天矿端帮采煤为背景,构建数值分析模型,模拟研究了不同边坡角、不同煤柱宽高比和不同采硐深度工况条件下边坡岩土体的移动变形特征,对比分析了各关键因素对边坡稳定影响的差异性。结果表明：整体边坡角、煤柱宽高比和采硐深度对端帮采场边坡岩土体移动变形影响明显;边坡稳定性随整体边坡角增大而降低,随煤柱宽高比增大而提高;以坡顶线在煤层的正射投影位置为界,当采硐末端未超出该边界时,采硐深度的增大不利于边坡稳定,当采硐末端超出该边界时,采硐深度继续增大将有利于边坡稳定。     

黑岱沟露天矿端帮压煤井工开采覆岩与地表变形破坏规律研究

为保证黑岱沟露天煤矿首采区西端帮压煤能够安全回采,分析了该采区端帮下煤层的赋存条件、顶板条件、地质构造与上覆岩层结构特征。研究了端帮下压煤层井工开采的上覆岩层与地表变形破坏规律;构建了露天与井下采场的三维地质模型,分析了针对首采区西帮与南帮下压煤层开采后的巷道煤柱稳定性、地表变形范围与采场边坡对工业场地的影响。结果表明,在矿坑边界侧的浅部与矿权界侧深部的上覆岩层变形破坏规律不同,形成的"三带"存在明显差异;缺失原坚固地层并回填松散排土的边坡下采煤工作面顶板关键层仍能起到保护作用;井巷工程的三角形保护煤柱应力集中区与塑性区分布小,大部分区域处于安全状态;西帮与南帮地下开采所引起的潜在滑坡危险区与地表移动变形范围对井口工业场地影响较小,不会对井口造成安全威胁。     

露天矿端帮采煤机应用分析

对我国近年来出现并引起重视的端帮压煤情况进行了研究与分析。针对我国内蒙西部某露天煤矿的实际开采情况,采用FLAC3D软件对采硐稳定性进行了动态模拟,根据MarkBieniawski公式对永久煤柱、支撑煤柱的合理宽度进行了验算。分析研究了该矿端帮开采顺序、端帮采场开采布置、给出开采参数。     

露天矿端帮煤柱回收井工开采工作面推进方向的优化

为科学优化井工开采工作面的推进方向,保证边坡稳定的同时进一步提高煤炭采出率,以平朔矿区平面露井协采工程实践为背景,采用相似材料模拟实验的方法,研究了露天矿端帮煤柱回收过程中顺坡开采和逆坡开采对边坡变形破坏影响的差异性,构建力学模型分析了引起工作面煤壁侧垮落角小于开切眼侧垮落角的根本原因。研究结果表明,平朔矿区类似地质与采矿条件下,上覆岩层破断机制的不同,导致开切眼侧垮落角与煤壁侧的垮落角相差约7°,且顺坡开采有利于边坡稳定。基于以上结论,若采用顺坡开采方式,不但可以减小井工开采对边坡稳定的影响,还可以进一步缩小露井协采边界参数,采出更多的端帮压煤。     

平朔东露天矿端帮开采技术

分析了平朔东露天矿4#、9#煤端帮采煤的可行性,通过计算端帮煤柱整体安全系数,结合东露天矿生产条件,得出4#、9#煤采取单排采巷,4#、9#煤支撑煤柱宽度分别为5 m与6 m,隔离煤柱宽度分别为20 m与24 m,隔离煤柱间支撑煤柱数量都为10,通过采取端帮采煤,可多采出原煤28.47 Mt。分析端帮采煤与矿坑生产时空关系,保证端帮采煤上覆岩层安全厚度,使得端帮开采不影响矿坑正常生产与设备安全作业。     

时效边坡下的端帮易滑区靠帮开采方法

为了解决端帮易滑区难以有效实施靠帮开采造成大量压煤的问题,基于时效边坡理论和靠帮开采技术,提出了垂直和平行端帮走向推进的2种条分式靠帮开采方案,并建立了确定最佳采掘带宽度的分析系统。根据系统流程,对三道岭露天矿端帮易滑区实行条分式靠帮开采进行了数值模拟,得到了最佳条带宽度为60 m,并推荐采用垂直端帮走向推进的方案。结果表明：东端帮边坡角可从34°提高到41°,回收端帮残煤19.31万t。易滑区边坡实行条分式靠帮开采,可以保证边坡稳定,同时回收残煤,降低剥采比。     

井工开采扰动对露天矿边坡稳定性影响研究

为充分回收露天煤矿端帮煤炭资源,在端帮边坡下采用井工开采具有重要意义。通过研究井工开采过程中岩体变化特征,分别分析了逆坡开采和顺坡开采过程中端帮岩体变形及移动特点,分析了保护煤柱对露天矿端帮井工开采过程的重要性,并给出了露井联合开采条件下边坡稳定性计算公式。采用有限元数值模拟方法,分别分析了顺坡开采和逆坡开采时端帮边坡稳定性及岩层顶板沉降量,经过分析确定:顺坡开采比逆坡开采对边坡稳定性影响较小,且预留保护煤柱在一定程度上能控制顶板变形。     

露天矿端帮开采支撑煤柱参数设计

为解决露天矿边帮压覆煤炭资源问题,采用端帮采煤机开采工艺进行回采以提高煤炭回收率。以某露天矿南端帮为工程背景,基于尖点突变理论,推导出支撑煤柱失稳判据;采用经验公式计算不同采高条件下煤柱的稳定性,并设计合理的煤柱留设宽度;采用数值模拟,分析煤柱走向支撑应力分布规律及支承应力峰值处的塑性区分布规律,结合煤柱失稳判据,验证煤柱留设宽度的合理性。结果表明:支撑煤柱当塑性区宽度占比大于88%时将发生失稳;支承应力峰值位置均出现在煤柱最大采硐深度前方某一工程位置处;当支撑煤柱宽度大于设计宽度时,煤柱的塑性区占比均小于88%,处于稳定状态,为最大限度回采煤炭资源,确定采硐深度为150 m,采高为4.0、4.5、5.0、5.5 m时支撑煤柱的留设宽度分别为5.5、6.0、6.5、7.5 m。     

东胜神东矿区露天矿端帮压煤充填回收煤柱稳定性分析

露天矿端帮压煤造成资源浪费,采用充填方法可提高煤炭资源采出率。基于鄂尔多斯市某露天矿端帮压煤条件,建立端帮压煤充填开采的连续介质力学模型,给出了充填前后煤柱应力计算公式,采用Bieniawski和八面体强度理论计算得到充填前后煤柱留设尺寸最小分别为4.28、3.23 m,并利用FLAC3D数值模拟软件研究了开采进尺、煤柱宽度和充实率等因素对煤柱稳定性的影响。结果表明:开采进尺、煤柱尺寸和充实率分别达到4、5 m和90%,可保证煤柱稳定性。     

动-静载作用下端帮开采支撑煤柱参数设计方法

应用端帮采煤机开采工艺回收端帮压覆滞留煤资源时,支撑煤柱合理宽度的确定是影响其安全、高效推广应用的一个关键性要素,尤其是考虑爆破振动效应对支撑煤柱稳定性的影响。以平朔安太堡露天矿南端帮为工程背景,采用现场测振试验、理论分析、数值计算研究边坡三角载荷和爆破振动作用下端帮开采支撑煤柱稳定性及其参数设计方法。基于极限平衡理论和尖点突变理论,运用Mohr-Coulomb屈服准则,分析了煤柱弹塑性区分布规律;建立了受采高、采宽、上覆岩层载荷应力、煤柱黏聚力与内摩擦角等因素影响下的煤柱极限强度函数表达式;建立了不同安全储备系数条件下煤柱最大允许塑性屈服区宽度及煤柱留设宽度计算式。建立了支撑煤柱三维简谐振动响应模型,研究了单响药量、高程差、爆心水平距等爆破参数对煤柱瞬时最大动应力响应影响规律,揭示了爆破动载效应对支撑煤柱塑性区宽度和稳定性的影响机制,提出了爆破动载作用下支撑煤柱参数设计方法。研究结果表明：爆破振动对支撑煤柱稳定性影响较大,爆破动载作用下煤柱瞬时最大动应力响应与单响药量呈正相关关系、与高程差和水平距离呈负相关关系。随煤柱瞬时最大动应力响应增加,煤柱塑性区宽度呈正比例增大,煤柱安全系数以...     

易滑端帮掏槽式开采方案及端帮稳定性

露天煤矿端帮边坡的稳定性情况是影响其下部煤炭资源回收的重要因素,既保证端帮边坡稳定又尽大限度地回收端帮边坡下的煤炭资源,符合露天煤矿安全生产和经济高效的发展目标。为解决露天煤矿易滑端帮下的煤炭资源回收问题,基于靠帮开采理论的时效边坡基础,提出了掏槽式靠帮开采的新方法,给出了垂直和平行2种不同形式的端帮掏槽方案,分析了掏槽宽度确定的基本方式。以我国南方某露天煤矿为例,利用FLAC^3D对不同掏槽宽度下的端帮进行了边坡稳定性分析。结果表明：垂直端帮掏槽方案的端帮边坡稳定性随掏槽宽度的增大而减小,但掏槽式靠帮开采相比全宽靠帮开采,可以有效降低边坡失稳的风险,能够有效回收易滑端帮残煤,其稳定性分析方法也在一定程度上完善了时效边坡的相关理论。     

露天金矿边坡稳态数值分析及开采深度优化

随着矿山开采深度不断加大,对于安全开采深度的研究愈发重要。当前主要通过极限平衡法对边坡稳定性进行分析,针对精确分析结构面的稳定性状态研究较少。针对长山壕金矿东北采场开采现状,通过现场工程地质条件及岩体完整性调查,对边坡倾倒失稳破坏特征进行了详细分析。运用3DMine软件并根据现场工程地质调查数据及历史钻孔编录数据建立了矿区东北采场的复杂三维整体模型,对当前开采设计条件下的边坡最终状态模型的稳定性进行了分析。基于非连续变形分析(Discontinuous Deformation Analysis,DDA)法建立了采场北帮5个剖面模型,对该模型当前开采状态和不同开挖深度下的边坡稳定性进行了分析。结果表明:东北采场地质构造复杂,节理裂隙发育,岩体极破碎,是北帮边坡发生变形破坏的关键因素;当前开采设计方案在开挖施工过程中会造成边坡失稳破坏;通过DDA模型分析,验证了实际推测的破坏情况,模拟出了不同开挖深度工况下的稳定性情况,在坑底距离最终设计境界84 m时出现临界深度,为露天矿山开采设计提供了相关借鉴。     

不同井采方向边帮煤开采边坡稳定性及控制措施北大核心

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。     

安家岭露天煤矿内排开拓运输系统优化

近水平露天煤矿汽车运输内排时传统开拓运输系统通常是采用绕两侧（或一侧）端帮建立内排运输通路，由此造成汽车的运距长，运输成本增加，而且由于在端帮布置运输通路造成压煤．提出了中间迈步式搭“桥”开拓运输系统，即在工作帮的推进过程中，对采场下部水平两侧端帮含煤台阶按边坡稳定条件靠界开采，内排运输通路通过横跨采空区的中间“桥”连接．由此可减少汽车运距、降低运输成本，提高露天煤矿端帮残煤回收和经济效益．     

哈尔乌素露天煤矿北端帮边坡稳定性分析

受露天开采方式的特殊性和采场构成特征,端帮边坡角度是决定露天煤矿经济效益和生产安全的重要因素。为保证露天矿正常生产作业,边坡稳定性问题不容忽视。结合哈尔乌素工程地质及实际端帮形态,采用强度折减法和极限平衡法对哈尔乌素露天煤矿北端帮边坡角度分析,确定在目前状态下最小稳定系数为1.14,破坏模式为潜在圆弧滑动面位于最下部高台阶内部的局部破坏,基本处于稳定状态。最下部台阶高度是影响北端帮边坡稳定性的关键因素,在采剥工程位置允许的情况下可以适当降低最下部台阶的高度77 m左右,其稳定系数可提高至1.26。     

陡帮开采技术在将军戈壁二号露天煤矿的应用

将军戈壁二号露天煤矿南端帮最终边坡角取值过于保守,为了避免端帮边坡角太小造成端帮压煤,研究用陡帮开采技术采出南端帮压煤;研究时选择GEO-slope和FLAC 2种分析软件,分别采用极限平衡法、有限差分法、有限元法对南端帮边坡的稳定性进行模拟分析,寻找极限稳定状态时对应的边坡角度,将南端帮最终边坡角由35°提高到39°;在最大的陡帮开采边坡角度的基础上,调整南端帮台阶构成,布置相应的运输系统;共采出煤炭资源量为124万t,获得约1.1亿元的经济收益。     

胜利露天矿南端帮运输系统优化及端帮煤回收设计

随着胜利露天煤矿采场向西推进,上煤主干道荦960平盘至破碎站全长已达到1 282 m,随着采场继续向西推进,运距将继续增加,采场南端帮坡道移设已存在滞后问题;同时,由于南端帮坡道的存在,导致南端帮靠帮工程无法实施,端帮压覆的5煤及6煤无法及时采出。对胜利露天矿南端帮运输系统进行了优化,同时对南端帮扩帮工程进行了设计,并对设计后的南端帮边坡稳定性进行了评价分析。