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露天煤矿复合煤层选采理论与方法研究

丁立明  
【摘要】:论文从我国露天煤矿复合煤层选采的需要出发,综合运用露天采矿学原理、采矿系统工程、技术经济学和计算机技术等方法,通过调查研究、理论分析和现场工程实践,从选采工艺、开采程序、开采参数和爆破方法等方面对选采的影响因素和提高选采的技术展开深入研究。 论文在分析我国露天煤炭资源赋存状况和特点的基础上,将露天矿选采分为薄煤层选采、厚夹矸层选采、薄夹矸层选采和煤岩互层选采四种基本类型,分析了影响选采必要性与可行性的因素和复合煤层选采效益的构成,提出了选采效果评价指标。 论文分析了单斗—卡车工艺、轮斗连续工艺和露天采矿机工艺等我国露天煤矿典型生产工艺的选采方式和选采效果,提出了复合煤层选采的工艺与设备选择原则和选采厚度确定方法,建立了复合煤层选采决策模型。根据层状矿床开采特点,本文通过单台阶开采模型分析了露天煤矿典型推进方式对煤层开采过程中混矸率和损失率等选采指标的影响,以露天矿效益最大化为目标建立了台阶内最小煤层开采厚度优化模型,研究认为开采程序对选采指标和资源开发的经济效益影响很大。 以最大回采煤量和最小混矸量为双重目标函数,应用图论方法优化复合煤层的选采分层组合,通过几何建模和数学建模,导出选采效果指标损失率、贫化率、最小选采厚度、矸石最小剔除厚度与台阶高度和采掘带宽度的函数关系,提出了通过工作面参数优化选采效果的途径。从露天矿松动爆破方法和爆破参数优化的角度,对选采条件进行了分类并提出了针对性的爆破方法,分析了压碴爆破提高选采效果的可行性,提出了煤岩分爆分采、煤岩混爆分采、煤岩混爆混采三种条件下提高煤炭回收率、降低贫化率的钻孔方式和装药结构优化设计方法。 论文通过几个露天矿的实例对研究结果的实用性进行了验证,研究成果对于丰富我国复合煤层选采理论与技术和建设大型高效低碳露天煤矿具有积极意义。


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