露天煤矿拉斗铲作业效率研究

为了探讨露天煤矿拉斗铲的作业效率,采用黑岱沟露天矿拉斗铲现场作业的统计数据,研究了拉斗铲的作业周期及分布规律和拉斗铲作业的满斗系数.得出了拉斗铲作业周期的计算公式,作业周期服从正态分布规律,分析了影响作业周期及满斗率的主要因素.结果表明:回转时间是影响拉斗铲作业周期的最主要因素;根据拉斗铲作业周期服从的分布规律可以得出拉斗铲的倒堆能力,为露天矿生产计划的制定提供依据;通过提高拉斗铲司机技术水平及加强露天矿各种工艺阃的配合和现场管理,可以进一步提高拉斗铲的满斗系数;减小拉斗铲作业回转角和加大拉斗铲斗容的满斗系数是提高拉斗铲作业效率的有效途径,为国内外拉斗铲的研究提供了具体的分析方法和理论依据.     

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。     

基于灰色关联分析与GA-BP神经网络的拉斗铲生产能力预测

为了解决拉斗铲生产能力的测量问题,本文提出一种基于灰色关联结合GA-BP 神经网 络的预测方法。 对影响拉斗铲生产能力的12个因素进行灰色关联分析,选取实动时间、出动率、 有效抛爆量和有效抛掷率4个灰色关联度大于0.7的影响因素作为输入变量,拉斗铲月生产能 力作为输出变量,建立了GA-BP神经网络和BP 神经网络预测模型。 结果表明,GA-BP 神经网 络最大相对误差为8.786% ,平均相对误差为3.385% ,平均相对误差方差为0.0156,迭代次数 为18次,各项性能均优于常规BP神经网络。 GA-BP神经网络模型对拉斗铲生产能力预测的泛 化性能更好,精度更高,为拉斗铲生产能力的预测提供了一种较为有效的方法。     

黑岱沟露天矿拉斗铲挖掘作业方式研究

为提高拉斗铲作业效率、降低作业成本,从刷帮作业半径、最小挖掘半径、最大合理挖掘半径三个方面对拉斗铲作业半径进行了分析,并根据8750-65型拉斗铲的设备参数与现场具体作业条件,对拉斗铲初始状态、反向移设后、单向推进、往返推进等各类作业情况的作业方式进行了推演,得出了台阶高度、挖掘作业时移设距离、移设步数、推进距离等参数之间的关系,最终推荐黑岱沟露天矿8750-65型拉斗铲采用"往返推进式"作业方式。     

基于抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺的露天矿生产能力研究

分析了拉斗铲设备自身条件、抛掷爆破效果及开采参数对露天矿生产能力的影响关系,推导得出了露天矿生产能力的计算公式,采用敏感性分析方法研究了各因素对露天矿生产能力的影响程度。研究结果表明:倒堆台阶高度、拉斗铲稳态有效度和有效抛掷率是影响抛掷爆破-拉斗铲工艺露天煤矿生产能力的关键因素,其中倒堆台阶高度和拉斗铲稳态有效度是根本因素;实现33Mt/a的生产目标,应保证拉斗铲设备稳态有效度93.8%以上,同时将倒堆台阶高度降低至38m以下。     

拉斗铲一次作业循环效率提升研究

为提高拉斗铲作业效率,针对黑岱沟露天矿8750型拉斗铲的作业循环耗时进行了统计研究。结果表明:挖掘方式、岩土台阶几何形状是影响挖掘效率的主要因素,提出组合式挖掘、改变岩土局部几何形状提高设备挖掘环节效率;设备转动耗时是影响一次作业循环效率的主要因素,提出满载旋转、空载返回环节中,应保持设备加速、减速过程中转动角度的比值分别为3/2,4/5;铲斗提升耗时是制约挖掘煤沟作业效率的关键因素,根据"提升-旋转"制约关系制定了拉斗铲挖掘-排弃位置参考表。     

煤层倾角对拉斗铲倒堆工艺的影响研究

为了使拉斗铲能更好地适应煤层倾角的变化,提高拉斗铲工作效率,基于露天采矿基本原理、我国煤层赋存条件以及拉斗铲工况特点,建立了厚覆盖层简单倒堆形式下煤层倾角变化拉斗铲倒堆作业的数学模型,分析了煤层倾角变化对露天煤矿拉斗铲作业效率和抛掷爆破抛掷率的影响,得出了拉斗铲最大倒堆高度、排弃最大距离和有效抛掷率的普遍计算公式以及拉斗铲倒堆作业的限制条件.通过对哈尔乌素露天煤矿使用拉斗铲的实例研究,结果表明:煤层倾角和拉斗铲的最大排弃高度成线性增加,同时,当煤层倾角越大,拉斗铲最大倒堆距离越大,抛掷爆破的有效率越小.     

煤层厚度变化下拉斗铲生产可靠性分析

本文基于大量现场钻孔资料,以减小煤层厚度为区域化变量的影响,采用数理统计的方法对煤层的平均厚度进行区间估计,并将拉斗铲生产能力作为变量,给出煤层厚度变化下拉斗铲生产可靠性的概念,建立了拉斗铲-煤层厚度的机-自然可靠性模型,同时定义了可靠度的计算公式,为研究拉斗铲-煤层条件可靠性提供了一种有效的方法,为拉斗铲选型提供了可靠性分析理论的依据.     

拉斗铲旋转-耗时分析及旋转作业效率级别划分

利用最小二乘法拟合旋转-耗时关系曲线是研究拉斗铲旋转-耗时关系的传统方法,据此提出一种通过还原耗时概率空间进行拟合的方法,不仅能更准确的描述旋转-耗时关系,也为拉斗铲旋转作业效率级别的划分提供了依据,以此作为规范现场作业的考核标准,对于增加拉斗铲作业效率,推广无运输倒堆工艺在我国的应用具有一定参考价值。     

地下铲运机不同铲装方式下的离散元仿真研究

地下铲运机作为地下金属矿山采矿中的重要作业设备,其铲装工作状态严重影响其作业效率,并且当地下铲运机处于不同的铲装工作状态时,其动力消耗变化也很大。为此需要研究铲运机在不同铲装状态下的作业效率以及能耗等来寻求一种切实高效的铲装方式。地下铲运机铲装方式主要集中在以下三种：一次铲装法、配合铲装法、分段铲装法。本文通过离散元软件EDEM以满斗率、阻力峰值、单位时间内的铲装量为指标对不同铲装方式进行仿真,得出结果：分段铲装法单次铲装满斗率相比一次铲装法和配合铲装法都要高,但其铲装耗时长,单位时间满斗率较低且其铲装阻力较大,因此不宜选取此种方式进行铲装。配合铲装法其单次铲装满斗率略低于一次铲装法的单次铲装满斗率,但其单次铲装耗时短,单位时间满斗率高且铲装阻力小,铲装综合效率较高,是一种较实用的铲装方式。     

单斗挖掘机生产能力影响因素的灰色关联分析

分析影响单斗挖掘机生产能力的主要因素,针对主要因素提出提高单斗挖掘机生产能力的有效措施,以此提高矿山生产能力,降低其生产成本。通过分析影响单斗挖掘机生产能力的影响因素,选取了炸药单耗、装车周期、实动时间、满斗系数等4个指标作为比较序列,以单斗挖掘机月生产能力作为参考序列,利用灰色关联分析方法,确定出实动时间是影响单斗挖掘机生产能力的最主要因素,并根据分析结果提出了提高单斗挖掘机生产能力的措施。     

近水平露天煤矿条带开采倒堆工艺关键参数研究

为了研究近水平露天煤矿采用拉斗铲倒堆剥离工艺的基本参数,分析了拉斗铲作业的基本参数,建立了计算公式,基于基本参数推导出拉斗铲的年有效生产能力。根据黑岱沟露天煤矿的基本情况,对其拉斗铲倒堆工艺参数进行了研究和评价。结果表明:拉斗铲的年有效生产能力与回转角之间符合二次函数关系,回转角与开采条带宽度和有效挖掘时间等多个参数存在函数关系。     

基于产量目标的露天煤矿倒堆台阶高度优化研究

论文基于抛掷爆破弹道理论,以现场实测数据为基础,分析确定了有效抛掷率与倒堆台阶高度之间的关系。分析了拉斗铲作业参数对露天煤矿生产能力的影响,并结合倒堆台阶高度和有效抛掷率之间的关系,给出了抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺条件下露天煤矿生产能力的计算公式。提出黑岱沟露天煤矿在设备作业参数不变的情况下,生产能力与倒堆台阶高度的二次函数有关,如果产量要求在33Mt/a时,需调整倒堆台阶高度至37m以下,方能保证产量要求。     

基于BP神经网络的拉斗铲生产能力预测

在分析拉斗铲生产能力影响因素的基础上,选取实动时间、炸药单耗和采装周期3个因素作为BP 神经网络的训练参数建立BP神经网络预测模型,并利用MATLAB实现网络的训练和预测。预测结果表明,BP神经网络能够较好地预测拉斗铲的生产能力,预测输出与实际输出之间的相对误差一般小于10%,预测精度达到了工程要求。     

抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺台阶采掘带宽度优化

抛掷爆破与拉斗铲配合的倒堆工艺环节中,拉斗铲在抛掷爆破形成的爆堆上作业,采掘带宽度是维系爆破区域与设备作业的关键开采参数。抛掷爆破效果、工艺设备作业要求及多煤层开拓运输系统布置是影响采掘带宽度的重要因素,根据抛掷爆破与拉斗铲作业特征和配合模式,分析了抛掷爆破开采参数与拉斗铲作业参数的影响关系;分析了与有效抛掷率影响密切相关的台阶高宽比及炮孔排效应。以抛掷爆破与拉斗铲倒堆综合成本最小为目标,以工艺设备作业要求和开拓运输系统布置条件为约束,建立了抛掷爆破采掘带宽度优化的非线性数学规划模型。并采用该模型对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破台阶采掘带宽度进行优化,确定其最佳采掘带宽度为67 m。     

复合煤层条件下拉斗铲作业方式优化研究

对复合煤层条件下的拉斗铲作业方式进行了总结与评述,依据拉斗铲数量和夹矸层剥离方式不同分为单铲逐层倒堆剥离、夹矸层辅助设备剥离、双铲联合倒堆剥离3类．研究分析了各种作业方式的适用条件,提出评价拉斗铲倒堆剥离作业方式的4项优选指标：辅助设备年总工程量及平均移运距离、拉斗铲年有效工程量、拉斗铲再倒堆工程量和选用的拉斗铲规格,通过优选指标计算和方案对比可确定具体埋藏条件下的拉斗铲最佳作业方式．以某个露天煤矿的具体煤层赋存条件为例,对复合煤层条件下的拉斗铲作业方式进行了研究,通过优选指标评价和经济效益分析,认为采用单铲逐层倒堆剥离方案最优．     

露天煤矿拉斗铲作业台阶安全稳定性分析

露天煤矿拉斗铲站立在爆破后经大型设备整平压实的岩石台阶上作业,为保证拉斗铲作业及其台阶的安全,需确定安全稳定的台阶参数。据地基极限承载力理论对拉斗铲作业岩石台阶承载力进行验算,并基于拉斗铲作业岩石台阶处于半连续半松散状态的特性,采用极限平衡法、FLAC3D有限差分法与UDEC离散元方法对其安全稳定性进行了对比分析,确定了拉斗铲作业岩石台阶的安全合理参数为台阶高度22 m、拉斗铲站立中心线距坡顶线最小距离14.65 m、台阶坡面角38°。经黑岱沟露天煤矿的成功应用,证实了所采用的理论方法可行、结果可靠实用。     

影响拉铲作业露煤生产率的因素分析

针对拉铲的性能特点,对影响拉铲露煤生产率的因素进行分析,包括拉铲的工作面参数,作业方式,勺斗规格,以及露煤有效挖掘时间和每小时物料搬运量等。通过对这些因素的分析,以达到露煤生产率最大的目的。     

露天矿拉斗铲倒堆工艺作业方式与参数优化

以物料流量流向优化理论与工艺系统模拟为基础,提出重心圆投影模型与拉斗铲倒堆工艺流量流向优化模型,通过规划物料最优的原始分布状态、优化物料的迁移次序与路径实现倒堆工艺效率的提高。以黑岱沟露天矿为实例对所提出的理论进行了应用研究,构建了重心圆投影模型的作业单元体三维模型,计算了不同作业内容、不同作业环节条件下,设备作业循环耗时概率分布的拟合函数,模拟计算结果显示:拉斗铲作业旋转角度与耗时符合凹函数非线性关系,应采用"差距排弃"作业方式;拉斗铲作业平盘高度约为13 m时,设备实际作业效率最高;排土空间充足条件下拉斗铲无需额外自行拓展平盘。     

黑岱沟露天煤矿拉斗铲倒堆作业方式比选分析

拉斗铲倒堆作业方式的设计应充分考虑原煤产量、工作线长度等参数,然而近十年来黑岱沟露天煤矿原煤生产目标不断提高,转入二采区后工作线长度也发生了变化,拉斗铲倒堆工艺的效率不断降低、成本不断增加,目前已成为黑岱沟露天煤矿综合开采工艺的瓶颈环节。针对上述问题,研究分析了倒堆工作面参数对系统作业效率的影响,提出了三种拉斗铲倒堆作业方式,计算了各方案的移设周期内可挖掘物料量、可用排弃空间、二次倒堆量等关键指标,得出在当前开采条件下,采用“拉斗铲分别站立于工作面与排土场倒堆”作业方式系统效率最高,经济效益最佳。