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。     

端帮靠帮开采技术在白音华三号露天煤矿的应用

运用端帮靠帮开采技术在白音华三号露天煤矿首采区西端帮采出压覆的煤炭资源,在露天矿端帮到界后,压缩端帮平盘宽度,快速采出所揭露的煤炭资源,并及时排土压覆形成道路,实现了该区域煤炭资源的高效利用。结果表明,白音华三号矿端帮靠帮开采技术的应用,充分提高了露天煤矿煤炭资源回收率并取得了很高的经济效益。     

季节性岩土强度差异下的靠帮开采及效益分析

为充分利用露天煤矿边坡岩土强度的季节性差异,提高冬季开采时的端帮边坡角,增加煤炭资源采出量;基于季冻土强度理论和冻融作用下的直接剪切试验,运用Geo-Slope稳定性分析软件,结合冬夏两季边坡岩层的物理力学参数,在满足规范要求的端帮稳定性系数的基础上,计算冬夏两季端帮可达到的最大安全角度和冬季端帮稳定性系数强化幅度。结果表明:相同边坡角时,夏季到冬季端帮稳定性系数Fs增大,稳定性系数平均强化幅度为7.34%;季节性靠帮开采方案可将端帮边坡角从夏季的39°提高到冬季的41°;基于岩土强度季节性差异的靠帮开采,提高端帮煤炭回收量8.11万t,增加经济效益654.05万元;利用增加内排压帮土方量3 600 m3的方式可以保障过渡期内端帮的安全性。     

平朔东露天煤矿端帮陡帮开采方案

以平朔东露天煤矿端帮边坡现状为研究背景,基于岩质边坡土力学理论,结合端帮边坡因上下岩石风化程度以及自身岩性不同的特点,根据陡帮开采理论以及相关应用案例,提出下部边坡外扩陡帮开方法和边坡内缩陡帮开采方法。利用GEO-Slope数值模拟软件,计算得出陡帮边坡的稳定性系数,并对危险边坡提出滑坡防范性措施,证明下部边坡外扩陡帮法开采方案的可行性。形成了适合该露天矿端帮陡帮开采的技术体系,为后续陡帮开采推广奠定了基础。     

露天煤矿靠帮开采端帮稳定性关键影响因素研究

为了提高煤炭资源回收量,更多地采出露天矿端帮下的压煤,论文在充分获取端帮地质资料的基础上,对影响端帮靠帮开采的因素——边坡角、岩层倾角和水位高度进行了理论分析,并利用FLAC／SLOPE软件,分别分析各个因素对边坡稳定性系数的影响,建立了边坡稳定性分析模型,得出了相关的函数图像关系。结果表明：边坡角、岩层倾角及水位高度对端帮稳定性影响明显,采取相应措施可更好地维护端帮稳定,并有利于端帮下的采煤。     

河曲露天矿端帮陡帮开采技术可行性研究

以河曲露天煤矿为研究对象,采用极限平衡法与有限元强度折减法,分析当前开采条件下的边坡稳定性,提出最佳边坡角度及结构形态,并研究了各端帮陡帮开采方案及其稳定性情况.研究结果表明:河曲露天矿端帮边坡采用凸形边坡结构形态可以在保证边坡稳定性的同时提高煤炭回采率.东端帮的整体边坡角为28°,当前稳定系数在1左右,处于临界平衡状...     

基于运输平盘宽度优化的靠帮开采与经济效益

端帮运输平盘宽度过大,导致设计的端帮边坡角小于满足稳定性要求的角度,部分煤炭资源因端帮压覆无法采出。出于提升经济效益的目的,提出了基于端帮运输平盘宽度优化的靠帮开采方案,并分析其成本和收益。若端帮运输平盘优化措施增加的成本小于靠帮开采的收益,则该方案合理可行。结果表明：通过改变挡墙与排水沟的途径,分别采用“主墙辅挡”形式和“管沟耦合排水”形式,减小了端帮运输平盘宽度共30.8m,增加了优化措施成本520.80万元;实行靠帮开采,增加了煤炭资源的采出量373060t,获得了2766.10万元的收益。基于端帮运输平盘宽度优化的靠帮开采方案,增加经济效益2245.30万元。     

准东煤矿靠帮开采南端帮稳定性动态分析

为了研究露天煤矿靠帮开采过程中端帮边坡的动态稳定,保证节地减损开采的安全实施。根据几何学基本原理分析了靠帮开采过程中下部台阶外推距离与端帮边坡角度的函数关系。采用FLAC3D建立边坡模型,并分析了端帮在靠帮开采过程中边坡的稳定性及位移变化,综合不同靠帮角度以及内排跟进后的端帮边坡稳定性分析结果,确定了最佳的端帮边坡角为38°。分析结果表明:除533 m台阶外,其它台阶的开采均会导致边坡稳定性降低,内排作业的及时跟进对边坡稳定性具有显著的提高效果,当排土台阶达到492 m水平时,端帮边坡安全系数达到了1.42,满足安全需求。     

露天煤矿基于FLAC~(3D)靠帮开采可行性方案

为了最大限度回收煤炭资源,越来越多的露天煤矿采用靠帮开采进行压覆资源回收,以纳林庙灾害治理工程为例,从现状分析、提出方案,到采用FLAC~(3D)三维有限差分程序进行边坡稳定分析论证了端帮角度从37°可以提高至43°,为端帮快速开采、回填提供技术支撑。     

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。     

端帮靠帮开采稳定性分析与经济效益研究

利用靠帮开采的相关理论,提出了端帮靠帮开采的边坡稳定性分析的2种方法,建立了由靠帮开采带来的经济效益研究模型和节约的二次剥离成本计算模型。以我国北方某露天矿为例,确定了一条区的两侧端帮边坡角可以由37°分别提高到44°和42°,由此每年可以获得的经济效益为11 692.112万元,每年可以节约一二条区之间的二次剥离成本1 662.287万元。结果表明：对我国大型近水平露天煤矿实施端帮靠帮开采,在技术上是可行的,具有很好的经济效益。     

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。     

岩体蠕变对露天矿边坡稳定性的影响

为了研究岩体蠕变对边坡稳定性的影响,评价露天矿边坡服务周期内的安全性,根据时效边坡理论及岩体蠕变规律,分析了边坡岩体力学参数的长期强度表达式;基于极限平衡法中的简化Bishop法,推导出了圆弧滑坡时效稳定系数的计算公式;得出了稳定系数随蠕变时间增长呈指数递减的规律。对哈尔乌素露天矿端帮靠帮开采过程的时效稳定性进行研究的结果表明：在相同岩性参数的基础上,随着边坡角的不断增大,端帮边坡的整体稳定系数呈线性下降,剪应变及应力集中于高陡台阶底部,塑性贯通区呈圆弧状;随着蠕变时间的增长,不同几何形状边坡的稳定系数均呈现相同的衰减规律。岩体蠕变特性会造成岩体抗剪强度及边坡稳定系数随时间延长而呈指数规律衰减。准确把握岩体蠕变特性,可预测边坡的有效服务时间,具有非常重要的工程价值。     

露天煤矿抛掷爆破拉斗铲倒堆与时效边坡多参数耦合机理

大型现代化露天煤矿的生产,既是在地壳实体上构造空间,又是在空间上构造矿山实体的复杂过程,揭露煤层需要进行大规模的爆破剥离,不可避免地形成了采场工作帮、非工作帮、端帮、排土场高陡边坡、相应的采场工作帮、端帮高陡边坡形成、几何参数、服务状态等是一个动态变化过程。 论文综合运用露天采矿学原理、可靠性理论、防灾减灾学理论与矿山岩体力学方法,通过调查研究、实验室研究、理论分析、数值模拟和现场工程实践,建立了露天煤矿边坡三维潜在滑动面稳定性分析方法,创建了棱柱体和圆柱体三维滑坡模型,分析了边坡暴露长度与稳定性之间的关系。 基于露天煤矿端帮高陡边坡特点,建立了露天煤矿非对称地应力卸载拱墙模型,分析了边坡各层岩体变形的协同性,结合弱层蠕变老化理论,给出了露天煤矿边坡失稳的判断准则,揭示了露天煤矿高陡边坡稳定性分析的露天采矿学基本原理。 基于露天煤矿采场高陡倒堆边坡的三维展布特点,建立了采矿工艺极限推进度数学模型,揭示了露天煤矿采场采动过程中边坡力学变化规律,提出了后冲能量的衰减方程矩阵;根据弹道理论,得到了抛掷爆破的最优抛掷角度,通过建立露天煤矿抛掷爆破有效抛掷率有限元模型和抛掷爆破参数反演模型,进行了有效抛掷率的预测。 针对拉斗铲倒堆工艺开采的特殊性,将拉斗铲倒堆剥离、坑底存煤和半连续采煤环节看作一个系统,根据露天矿的采煤强度要求,利用拉斗铲维修时间分布规律,得到坑底的最小存煤量计算公式,建立了系统可靠性模型,分析出系统所处的5种状态以及其相互转化的规律,得到转移矩阵和有效度;创建了拉斗铲倒堆中间沟运输方式下破碎站和运煤通道移设步距的数学模型,得到了矿山煤仓合理存储容量;建立了拉斗铲服务水平数学模型,得出了拉斗铲服务水平和年计划生产能力、拉斗铲的作业时间和煤层厚度变化的关系;提出了限制工艺与非限制工艺的概念,实现了拉斗铲作业参数动态调整。 通过黑岱沟露天煤矿的实例研究验证了研究内容、方法和结果的正确性和有效性。     

平庄矿压煤边坡陡帮开采三维稳定性分析

平庄西露天煤矿设计采用的到界边坡角偏于保守,造成岩石剥离耗费过多,并且坡脚积压大量优质煤层。本文应用MADIS有限元程序,对西露天矿陡帮边坡压煤区不同开挖宽度的变形规律进行了分析,结果显示开挖空间的最大位移随开挖长度的增加呈现出先陡增、接着缓增、最后趋近水平的扁"S"型增长规律,并且存在一个临界开挖宽度,使得该点可以界定为两个变形差异明显的变形阶段。据此建立边坡三维变形体力学与基于刚体极限平衡分析的MSRAMA法边坡稳态分析的关系式,提出陡帮开采下边坡三维稳定性系数计算方法,并得出陡帮开采下边坡三维稳定性随压煤分步开挖宽度的变化规律,优化压煤最佳开挖宽度。在平庄西露天煤矿Ι区坡脚压煤开采时,利用三维变形效应,采取分段开挖,跟进回填,反压护坡等措施,维护了边坡稳定,取得了良好的经济社会效益。     

端帮靠帮开采与搭桥内排相结合开采技术的应用

为了增加煤炭采出资源量和缩短内排土场运输距离,达到降低生产剥采比、提高经济效益和煤炭资源回收率的目的,根据河曲露天矿的开采条件,特提出端帮靠帮开采和工作帮与内排土场之间搭桥的开拓运输形式相结合的方法,主要研究不同搭桥高度产生的经济效益与靠帮开采产生的经济效益之和的对比,研究结果表明:在满足《露天矿设计规范》的前提下,靠帮开采将大幅提高经济效益,同时通过中间合适高度搭桥从技术上保证了运输系统的连贯性,验证了开采技术的有效性。     

哈尔乌素露天煤矿南端帮边坡角度优化

露天煤矿边坡是构成采矿场形状的重要要素,合适的边坡角度对维持露天煤矿边坡稳定和经济效益具有重要意义。以哈尔乌素露天煤矿南端帮边坡为例,分别采用数值有限元法和Fellenius、Bishop、Janbu等3种极限平衡法相结合的方法,分析了哈尔乌素南端帮边坡在37°现有的条件下端帮边坡最小稳定系数为1.341,潜在圆弧滑动面贯穿整个坡体,南端帮边坡处于稳定状态且有进一步提高的可能。充分结合目前南端帮平台构成特征并考虑端帮运输系统的情况下,提出4种提高端帮边坡角度方案,并采用有限元法和Janbu极限平衡法对4种可行方案进行对比和稳定性分析。结果表明：边坡角度可以提高至40°,最低稳定系数能达到1.135,可增加原煤产量近43.8万t,增加岩石剥离量18.15万m³,可提高经济效益7 382万元。     

基于关键层理论的建筑物下条带开采技术

为解决西细庄矿建筑物下煤炭资源回收的问题,结合其实际地质条件,运用关键层理论计算出5煤覆岩关键层的位置及其破断距;由于主关键层离地表较近,以亚关键层2为设计依据,确定了条带开采的采宽不大于70 m;结合采出率对条带开采的影响,提出了条带开采方案,并运用煤柱强度相关理论对其进行稳定性校验。运用理论分析和数值模拟对所提方案的煤柱应力和地表变形进行分析,并根据模拟结果确定出了合理的条带开采方案。     

内排土场对露天矿端帮稳定性的影响

为研究内排土场的存在对露天矿端帮的影响,在理论上分析了端帮边坡的时效性和内排压帮的原理;利用FLAC3D软件建立模型进行分析计算,研究了内排土场存在与否时端帮上点的移动距离和稳定系数的变化情况,并结合伊敏露天矿进行了效益评估。结果表明：采用内排及时跟进可减少端帮的暴露时间,提高端帮的稳定系数,并能创造可观的经济效益。