黑岱沟露天煤矿单斗—卡车分区开采的研究

为适应产量的增加,黑岱沟露天煤矿进行了拉斗铲工艺技术改造。由于拉斗铲推迟作业,在其投入使用前的东部高台阶的6次抛掷爆破量需采用单斗—卡车工艺完成。经过技术方案比较,提出了拉斗铲投入使用前,东部高台阶单斗—卡车工艺分区开采方案。     

轮斗工艺在胜利东二号露天矿应用的可行性研究

介绍胜利东二号露天矿的地质情况,论述了以轮斗为代表的连续工艺在露天开采中的优势,借鉴元宝山露天矿中轮斗工艺的应用情况,与电铲—卡车—破碎机工艺进行比较,分析轮斗工艺能否在东二号露天矿应用。     

基于灰关联分析的拉斗铲作业效率研究

分析影响拉斗铲作业效率的主要因素,可以提高拉斗铲的生产能力,降低生产成本,提高矿山经济效益。通过研究拉斗铲作业效率影响因素,选取了实动时间、炸药单耗、采装周期和满斗系数4个可量化的指标作为比较数列,以拉斗铲月生产能力作为参考数列,结合黑岱沟露天煤矿拉斗铲现场作业统计数据,采用灰关联分析方法,确定了满斗系数是影响拉斗铲作业效率的最主要因素。针对分析结果,结合现场实际生产,提出了单斗卡车辅助拉斗铲进行剥离的工艺改进措施以及其他有效措施。     

露天矿应用拉斗铲倒堆工艺影响因素分析

论文从技术、经济、社会、环境等方面综合分析了影响拉斗铲无运输倒堆工艺在我国应用的各种因素,通过综合分析认为,我国已经具备了应用拉斗铲倒堆工艺建设大型高产高效露天煤矿的条件,其主要限制因素为资源条件的复杂性和操作管理经验的缺乏。该项研究将对拉斗铲无运输倒堆工艺在我国露天煤矿的应用起到促进作用。     

脆性岩石切割破碎机理

<正> 六十年代以来,随着地质勘探工作的进展,相继查明了一些大型的褐煤田,这些褐煤田储量大,埋藏较浅,复盖层较松软,有可能采用轮斗铲采掘、皮带运输、排土机排土的连续开采工艺进行露天开采。为了进行开采工艺的选择和轮斗铲设计的基础数据。根据几年来对现场试验和室内试验的观察与分析,岩石的切割阻力与岩石的力学性质、构造特征、切割参数及速度、斗齿形式和斗     

露天煤矿大型设备选择的原则

介绍露天煤矿使用的电铲、变型勺斗、长臂电铲、液压铲、拉铲和前装机等单斗挖掘机，多斗（轮斗）挖掘机，采矿机等采装设备以及使用的卡车、带式输送机、铁路车辆（机车、自翻车和窄轨铁路设备）等运输设备的选择原则。     

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。     

现代拉斗铲的应用、设计参数与典型结构（Ⅰ）

简要介绍了现代拉斗铲的工作原理、适用范围、应用工艺和性能参数，从设备、工艺和废弃料参数三个方面对影响拉斗铲设计的关键参数进行了分析,提出了确定关键设参数的计算方法。同时对拉斗铲的典型结构作了较详细的分析和论述。     

黑岱沟露天煤矿综合开采工艺优化

为了充分发挥黑岱沟露天煤矿抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺优势，实现持续、稳定、高效开采。以工艺系统推进度一致为原则，建立了综合开采工艺生产能力与原煤产能关系模型。在此基础上，通过深入分析抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能间的制约关系，建立了拉斗铲倒堆系统生产能力、抛掷爆破台阶高度、拉斗铲扩展平台高度与原煤产能关系模型，并以此保障抛掷爆破有效抛掷率、充分发挥抛掷爆破—拉斗铲倒堆工艺系统生产能力。结果表明：在抛掷爆破台阶高度45 m条件下，拉斗铲扩展平台高度13～16 m时，黑岱沟露天煤矿拉斗铲倒堆作业区可实现原煤产能2462万～2799万t/a,若南部500 m单斗—卡车作业区正常推进，全矿可实现原煤产能3400万t/a。     

白音华露天煤矿合理开采规模和工艺研究

为确定合理的开采规模，对两坑方案和一坑方案进行了对比．两坑方案为二号和三号露天矿分别开采，能力分别为15Mt／a和14Mt／a；一坑方案为两矿合并开采，能力为29Mt／a．结果表明，露天矿的合理开采规模为29Mt／a．半连续工艺和拉斗铲工艺在技术上对露天矿都适合．经济指标的对比表明，露天矿宜采用由拉斗铲无运输倒堆工艺与半连续工艺组成的综合开采工艺，即采场上部剥离采用单斗电铲与自移式破碎机的半连续工艺，中部剥离采用拉斗铲无运输倒堆工艺，下部采煤采用由电铲、卡车、破碎机和地下带式输送机构成的半连续工艺．     

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。     

露天煤矿抛掷爆破单斗-卡车工艺应用

为了保证露天煤矿煤层出露速度、提高剥离作业效率，在分析剥离松动爆破单斗-卡车工艺、抛掷爆破单斗-卡车工艺、抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺的工艺流程和技术特征基础上，对比了3种剥离工艺的优缺点及适用条件，并以黑岱沟露天煤矿实际工程为案例，研究证明了抛掷爆破单斗-卡车工艺具有提高剥离作业效率、保证煤层出露速度、缩短卡车运距、降低投资等优势，该工艺在条件适宜的露天矿具备推广价值。     

拉铲倒堆工艺采掘带宽度优化研究

拉铲倒堆工艺是一种先进的露天开采工艺,它集采掘、运输与排土3项作业于一体,如果地质和生产条件允许使用拉铲,则拉铲倒堆工艺优于其他挖掘和运输系统。针对拉铲倒堆剥离工艺,以拉铲作业工作量最大化为原则,进行采掘带宽度优化。采掘带宽度主要与拉铲的回转角度有关,以此来建立采掘带宽度与工作总时间的函数关系。通过对该函数的分析,确定合理的采掘带宽度为40～60 m。同时,为了达到较好的抛掷爆破效果,并参考国内外的经验,最终选取采掘带宽度为40 m。     

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。     

露天矿轮斗连续系统移设布置时空优化研究

基于扎哈淖尔露天矿轮斗连续系统实际生产中遇到的问题,以系统移设为背景,对于是否继续沿用轮斗连续系统进行了分析,将其与间断剥离工艺在生产成本及新增投资方面进行对比|研究了轮斗连续系统平面空间布置方式,结合地质赋存及生产中其它不利条件,分析了实施降水平布置的最佳时期。结果表明：与间断工艺相比,轮斗连续系统单位成本最低,且移设新增投资回收期最大为2.98a,继续采用轮斗连续系统经济合理|结合最终布置方案选择,证明通过改变轮斗连续工艺系统空间布置方式可实现系统效率提升,且新的布置方案利于露天矿生产。     

虚拟矿山安全培训系统框架及关键技术研究

采用虚拟现实技术,构建了井下生产的虚拟环境,并以此为背景,对矿山安全培训系统进行模块化的总体规划,设计了采掘VR安全培训的系统框架,介绍了系统开发中所应用的实时3D虚拟场景的生成、虚拟场景内部对象的生成、立体显示与传感等关键技术。最后利用矿山实际数据,运用基于图形与图像的混合建模方法进行场景建模,在此基础上,根据矿山安全培训的特点设计了“虚拟灾害环境”和“问答板”两种安全培训方法,由此使虚拟现实技术在矿山安全培训中的应用又上了一个新台阶。     

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。     

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。     

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。