露天煤矿倒堆条件下底部薄煤层柱式回采工艺研究

为了解决抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺条件下底部薄煤层的回采难题,根据倒堆工艺作业特征提出了露天薄煤层柱式回采工艺。推导出了薄煤层开采剥采比的计算公式,确定了适宜回采薄煤层的岩煤高度比,分析了露天薄煤层柱式回采工艺对工作线长度的要求。通过对黑岱沟露天煤矿9#煤回采参数的分析及现场应用,得出:在工作线长度为2 200 m时,每条采掘带可回收煤炭资源37.2万t,获得直接经济效益6 128万元;同时,对露天矿生产能力影响较大,如要兼顾生产能力要求和9#煤的资源回收,需在6#煤采至端帮时适当舍弃部分9#煤。     

大倾角开切眼一次成巷支护与施工技术应用

针对魏家地煤矿2303工作面开切眼大断面、大倾角的控制与施工难题,采用理论分析的方法,优化确定了开切眼支护参数,并提出锚索网耦合让压支护、木顶柱支护的一次成巷技术。研究结果表明:通过锚杆与托板等强、锚杆与锚索同步承载的耦合让压技术实现开切眼的有效控制,而对综掘机履带板、转载机皮带、油箱前部排气孔的适应性改进,提高了掘进效率。     

基于非线性规划的拉斗铲作业平台参数优化

为了提高拉斗铲作业效率,降低倒堆工艺系统生产成本,需要对拉斗铲作业平台参数进行优化。但由于拉斗铲作业平台高度与平台宽度之间相互影响、相互制约,不能对单个参数进行独立优化,而需要以2者为变量,建立优化模型,提出拉斗铲作业平台参数的综合优化方法。为此分析了拉斗铲单向走行、往返走行情况下的挖掘范围,分别推导了各种情况下的拉斗铲挖掘深度、正向及反向走行距离计算公式,提出了拉斗铲走行时间及作业周期的计算方法,建立了拉斗铲生产效率与作业平台高度、作业平台宽度之间的关系模型。利用抛掷爆破爆堆的三维扫描数据,建立平面直角坐标系,拟合得到爆堆曲线方程,进而提出了有效抛掷率、拉斗铲重复倒堆率、辅助剥离率、拉斗铲倒堆率等变量的计算方法,以倒堆工艺系统年剥离总费用最小为目标函数,综合考虑技术、经济、安全3个方面的因素,构建了基于非线性规划的拉斗铲作业平台参数优化模型,并全面分析了作业平台参数的约束条件,包括影响拉斗铲作业安全、高台阶稳定等的作业安全约束,影响拉斗铲倒堆距离、挖掘深度等的拉斗铲线性尺寸约束,以及拉斗铲、辅助设备等的生产能力约束,提出了模型的求解方法。通过计算可知,黑岱沟露天煤矿的拉斗铲作业效率随着作业平台高度、作业平台宽度的增大先增大后降低,作业平台高度为13.30 m,宽度为118.10 m时,拉斗铲作业效率最大,为4 043.02 m~3/h;其最优作业平台高度为14.60 m,作业平台宽度为118.00 m,优化后每年可节省剥离费用371.70万元。     

基于多目标规划的抛掷爆破台阶参数优化

为了优化确定抛掷爆破台阶参数,采用回归分析等方法,构建了抛掷爆破台阶参数与采剥费用之间的关系模型,并从地质资源条件、设备线性尺寸、生产作业条件等方面提出了抛掷爆破台阶参数的约束条件,建立了抛掷爆破台阶参数多目标优化模型,提出了基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化模型求解方法。通过工程实例计算,得出以下结论:黑岱沟抛掷爆破台阶最优工作线长度为2 200 m,台阶高度为38 m,采掘带宽度为84 m,台阶坡面角为65°。在不考虑其他因素的影响下,露天矿采剥总费用随着工作线长度的增大先减小后增大,随着台阶高度的增大而减小。采掘带宽度在60~90 m范围内变化时,采剥总费用随着采掘带宽度的增大先降低后增大。露天矿采剥总费用随着台阶坡面角的增大而降低,但台阶坡面角对台阶稳定性影响较大,而台阶高度对采剥总费用的影响较大,相同稳定系数的情况下,取较小的台阶坡面角、较大的台阶高度时采剥总费用较小。     

扎哈淖尔露天煤矿横采内排生产强度确定研究

为了解决扎哈淖尔露天煤矿面临的内排空间小、运输距离大、边坡暴露时间长等问题,分析了Ⅳ煤组的赋存条件,提出了露天矿底部横采内排追踪压帮的开采技术,设计了台阶划分方式以及工作线布置方式,并从设备能力约束、煤质均衡约束、内排空间约束三个方面,综合确定了扎哈淖尔露天煤矿横采内排的生产强度为年开采Ⅳ煤480万t,推进度350m/a左右。     

基于靠帮开采的局部陡帮开采方式研究

基于靠帮开采下部境界外扩法和上部境界收缩法2种开采方式,结合露天边坡地层层序律和时效性特点,提出了下部边坡外扩陡帮和边坡内缩陡帮2种局部陡帮开采方法,并分别推导出剥采比计算公式。采用控制变量法研究了煤层厚度、岩层厚度、局部陡帮高度对剥采比的影响,得出上部境界收缩法与边坡内缩陡帮法对煤层厚度、岩层厚度的变化较为敏感的规律。以霍林河露天矿南区西帮为例进行分析,边坡内缩陡帮法为霍林河露天煤矿最佳陡帮开采方案,可减少5 605.95万元的生产投资。     

电磁辐射预测预报冲击矿压

冲击矿压的发生主要是能量积聚,然后突然释放的结果。在冲击发生过程中,有应力的集中、煤岩体的变形破坏。而煤岩体变形破坏过程中,会产生电磁辐射现象。因此,可采用电磁辐射法来预报冲击矿压。研究表明,煤岩体中应力值不同、煤岩体破坏程度的不同,电磁辐射也不会相同。电磁辐射现象与煤岩应力、变形破坏以及冲击矿压存在电磁耦合规律。以电磁耦合规律为基础,通过观测煤岩体的电磁辐射参数,如幅值、脉冲数等,从而可以确定冲击矿压的危险状态,达到预报冲击矿压的效果。     

外包模式下露天矿排土规划模型的研究与应用

为了简化外包模式下露天矿的排土规划,选择剥离干线的起点或者终点作为公共点,建立了露天矿运输系统网络模型,构建了路径求解模型,并以露天矿总外包运费最小为目标函数,建立了物流规划模型。以霍林河北露天矿一、二采区2016年排土规划为例,模型优化结果显示总外包运费可降低992.8万元,验证了模型的有效性。     

基于倒堆工艺的复合煤层回采对矿山生产能力影响

针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破—拉斗铲剥离工艺及生产能力高位运行的现状,为了解决现条件下9号煤无法采出的问题,提出了单铲逐层倒堆和追踪式变采宽开采两种可行方案,并分析了两种开采方案对生产能力的影响。结果表明:单铲逐层倒堆使设备效率降低,生产能力最高能达到24.46Mt/a;追踪式变采宽方案能达到的生产能力为28Mt/a左右,且当6号煤端帮到界后在端帮处舍弃长度为160m的9号煤时生产能力可达到30Mt/a的生产要求。     

基于多元线性回归-BP 神经网络的自移式破碎机生产能力预测

本文在对自移式破碎机系统生产能力影响因素分析的基础上,选取设备运行时间、炸药单耗和电铲作业周期时间作为可量化自变量,以系统生产能力为因变量建立多元线性回归方程,得到系统生产能力的预测模型。对多元线性回归模型预测结果的残差建立BP神经网络模型,利BP神经网络非线性拟合能力对残差进行调整。以某露天煤矿自移式破碎机系统生产数据为样本进行计算,多元线性回归模型预测误差为7％,修正后的模型预测误差为1．42％,预测精度显著提高。