近水平露天煤矿抛掷爆破条件下多煤层开采关键技术研究
发布时间：2020-08-01 13:37
【摘要】：露天煤矿开发模式呈现规模化生产、集约化经营,以不断加强科技创新和技术进步,降低生产成本并提高资源回采率,促进资源、社会与环境的协调可持续发展。抛掷爆破技术虽然作为低成本的剥离技术应用于露天煤矿生产中,但由之而来的开采限制性问题对后续资源开采方式造成影响。论文综合运用露天采矿学、爆破工程理论、现代数学方法、系统工程等多种理论,为抛掷爆破技术应用条件及资源开采问题提供了理论支撑。基于岩石抛掷爆破机理和外弹道理论,确定了台阶高宽比、炮孔倾角、炸药单耗、延时时间间隔、预裂爆破、孔网参数等为影响抛掷爆破效果的主要影响因素,并基于因子分析法构建了爆破效果影响因素关联程度的分析模型;采用模糊数学原理和集值统计原理建立了抛掷爆破效果评价模型。基于露天采矿学基本原理,分析了抛掷爆破技术的主要特点和爆堆形态特征,确定台阶坡面形态是最佳抵抗设计的基础因素,阐述了台阶坡面数据矢量化的基本方法、数据处理及坐标转换方式,分析了抛掷爆破震动对露天矿边坡的影响机制,结合工艺设备可靠性、统计的爆堆形态特点,确定了开采参数与生产能力间影响关系,对各参数进行敏感性分析,确定倒堆台阶高度对生产能力影响最为敏感,其次为拉斗铲稳态有效度、有效抛掷率,而采掘带宽度与工作线长度的敏感度较低。确定了影响抛掷爆破多煤层开采方式选择的关键因素,分析了影响工艺匹配的主要因素与工艺类型、工艺适应性及工艺应用特征,分别从原煤产量要求的最小推进度、后续生产环节影响、设备投资与开采成本三方面确定了抛掷爆破工艺匹配的决策指标,并从前设计型和后设计型构建了生产成本数学模型;以露天矿生产能力为约束目标,根据抛掷爆破爆堆形态特征及对后续采排工程的影响特点,结合设备生产能力和工艺设备作业方式,构建抛掷爆破多煤层开采方式选择的生产能力模型,并基于TOPSIS法构建了多煤层开采方式综合优选模型。结合抛掷爆破台阶与采空区位置关系,分析了有效抛掷距离随抛掷爆破相对位置高度变化的规律,确定多煤层条件下抛掷爆破位高可显著增加岩块的抛掷距离,对提高有效抛掷率具有较明显的趋势;对多煤层下的抛掷爆破台阶参数进行优化,分别构建了采掘带高度和台阶高度的非线性规划数学模型、工作线长度的双目标优化模型;分析了在抛掷爆破条件下露天矿山的开采程序与开拓运输系统,确定了不同开拓运输系统的移设步距优化模型;研究了采矿工程推进度的影响因素,并分析了边坡稳定性随采排工程推进变化规律,确定边坡稳定性系数随端帮暴露面积增大而显著降低。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD824.2
【图文】：
博士学位论文2 我国露天煤矿开采现状综述 (Surface Coal Mining Steview of China)2.1 我国露天煤矿煤层赋存特点我国露天煤矿主要分布于西北、西南、东北等边疆，以内蒙古、新疆、云南等省区为主，且各矿区分布零散，呈现零星分布于边远地区，其受环质、气候等影响的开采差异性较大，是露天矿开采工艺选择的主要影响因
.2.2 多煤层开采工艺的主要类型由于我国露天煤矿多数具有多煤层赋存的特点，境界范围内煤层厚度可以设备开采能力要求时，按照开采或选采要求采用合适的工艺与设备进行回此，在多煤层赋存的露天煤矿，煤层的开采方式及程序主要与开采工艺和设关，受煤层上下岩石剥离工艺影响较大。根据我国目前露天煤矿采用的生产及特点，多煤层开采中应用的典型工艺主要包括[8][9]：（1）轮斗挖掘机剥离轮斗挖掘机线性尺度大、生产能力高，利用装载斗轮上的铲斗直接切割物割能力小，主要用来挖掘松软物料，适宜上部表土及硬度不大的风化岩石[斗挖掘机通常与带式输送机配合，工作面胶带垂直端帮，轮斗挖掘机采掘物悬臂、转载机至工作面胶带，设备尺寸大且需由转载设备连接挖掘机与胶斗及转载设备在工作面移动速度较慢，同一水平布置一台设备且多为组合，工作面胶带由其他辅助设备定期移设。根据露天开采延深基本关系，轮斗组成的组合台阶超前下部台阶的推进。
图 1-5 伊敏露天煤矿自移式破碎机工作面作业图.1-5 Self-moving crusher working at working face of Yimin surface coal天矿 15、16#两个可采煤层，为全区发育。煤层倾角约 3～15#煤层最大厚度 10m，最小厚度 6.5m，平均厚 7m，内夹容重 1.14t/m3；16#煤层最大厚度 33.6m，最小厚度 24.0m，平t/m3，夹两层 0.2m 以下夹矸。伊敏露天矿率先引进了自移采煤台阶，形成单斗挖掘机-自移式破碎机-带式输送机半挖掘机-汽车工艺上部两个采煤台阶。由单斗挖掘机采装破碎机通过 A 型转载机经工作面胶带-B 型转载机到端帮型转载站进入地面输煤系统。抛掷爆破拉斗铲无运输倒堆剥离工艺采主要由采、运、排三个环节组成，即物料的采装、运输输成本基本占总成本的 50%左右。抛掷爆破技术与其他工艺离物直接抛掷采空区，节省了这部分物料的采、运、排费剥离工艺利用设备作业半径大的特点，可以将剥离物料直
本文编号：2777526
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD824.2
【图文】：
博士学位论文2 我国露天煤矿开采现状综述 (Surface Coal Mining Steview of China)2.1 我国露天煤矿煤层赋存特点我国露天煤矿主要分布于西北、西南、东北等边疆，以内蒙古、新疆、云南等省区为主，且各矿区分布零散，呈现零星分布于边远地区，其受环质、气候等影响的开采差异性较大，是露天矿开采工艺选择的主要影响因
.2.2 多煤层开采工艺的主要类型由于我国露天煤矿多数具有多煤层赋存的特点，境界范围内煤层厚度可以设备开采能力要求时，按照开采或选采要求采用合适的工艺与设备进行回此，在多煤层赋存的露天煤矿，煤层的开采方式及程序主要与开采工艺和设关，受煤层上下岩石剥离工艺影响较大。根据我国目前露天煤矿采用的生产及特点，多煤层开采中应用的典型工艺主要包括[8][9]：（1）轮斗挖掘机剥离轮斗挖掘机线性尺度大、生产能力高，利用装载斗轮上的铲斗直接切割物割能力小，主要用来挖掘松软物料，适宜上部表土及硬度不大的风化岩石[斗挖掘机通常与带式输送机配合，工作面胶带垂直端帮，轮斗挖掘机采掘物悬臂、转载机至工作面胶带，设备尺寸大且需由转载设备连接挖掘机与胶斗及转载设备在工作面移动速度较慢，同一水平布置一台设备且多为组合，工作面胶带由其他辅助设备定期移设。根据露天开采延深基本关系，轮斗组成的组合台阶超前下部台阶的推进。
图 1-5 伊敏露天煤矿自移式破碎机工作面作业图.1-5 Self-moving crusher working at working face of Yimin surface coal天矿 15、16#两个可采煤层，为全区发育。煤层倾角约 3～15#煤层最大厚度 10m，最小厚度 6.5m，平均厚 7m，内夹容重 1.14t/m3；16#煤层最大厚度 33.6m，最小厚度 24.0m，平t/m3，夹两层 0.2m 以下夹矸。伊敏露天矿率先引进了自移采煤台阶，形成单斗挖掘机-自移式破碎机-带式输送机半挖掘机-汽车工艺上部两个采煤台阶。由单斗挖掘机采装破碎机通过 A 型转载机经工作面胶带-B 型转载机到端帮型转载站进入地面输煤系统。抛掷爆破拉斗铲无运输倒堆剥离工艺采主要由采、运、排三个环节组成，即物料的采装、运输输成本基本占总成本的 50%左右。抛掷爆破技术与其他工艺离物直接抛掷采空区，节省了这部分物料的采、运、排费剥离工艺利用设备作业半径大的特点，可以将剥离物料直
本文编号：2777526
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