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山区厚煤层开采地表沉陷特征 评分

煤炭开采导致的地表沉陷对煤矿安全和地表生态环境有着严重影响。为研究特殊地表 条件下煤层开采所导致的地表沉陷特征,本论文针对大宁矿特有的山区厚煤层条件,采用 FLAC3D 数值模拟等方法,通过建立山区地形厚煤层开采数值模型,对地表沉陷特征进行 模拟分析,对比分析山区厚煤层开采地表沉陷相关特征及其与常规
中国矿业大学《采矿学》露天课程设计Ⅲ 1露天矿概况及设计要求 1矿区概况 某露天矿樻断面如图所示,设计底帮边坡角30°,顶帮边坡角35°,表土台阶坡面角 60°,岩石和矿层的台阶坡面角75°,端帮边坡台阶宽度30m,矿层平均垂直厚度Tm,原 位容重15kNm3(松散系数取1.25)。区域地形平坦,第四系松散层厚度约10m(实方容 重20kNm3,松散系数取1.2),岩石可以不经爆破直接挖掘(实方容重23kN/m3,松散 系数取1.35)。露天矿采用单斗卡车工艺进行生产,卡车可以完全满足挖掘机的需要。 图11露天矿横断面图 表1.1设计资料 露天矿规模Mt/a H值/m 煤层厚度/m 工作线长度/m 8 70 120 12设计要求 请根据给定的条件确定 ①达产后的年推进度; ②确定达产后所需的挖掘机数量; ③确定开始10年内挖掘机的投入时间; ④排定露天矿采场的开采进度计划 中国矿业大学《米矿学》露天谍程设计Ⅱ 2露天矿规模、制度及相关参数 2.1规模与工作制度 221露天矿相关设计参数 露天矿相关设计参根据第一章内容,本矿设计生产能力为8Mt/a,工作线长度为 1200m。采用单斗卡车工艺,挖掘机的斗容为45m3。卡车可以完全满足挖掘机的需求,即 挖掘机不间歇工作。台阶高度均取15m,挖掘的年产量为每1m3斗容12万m3/a 2.1.2露天矿工作制度 本设计中工作天数为330天。工作制度为“三八”制,每班8小时 22台阶相关计算 2.2.1台阶数目确定 设计资料指出,每个台阶的高度均为10m。且本设计的表十层厚度为10m,顶帮煤层 最浅埋深为120m,煤层厚度为20m。灭层倾斜角度为5°。煤层浅部顶板的埋藏深度为 120m;底板的埋藏深度为14lm。所以设计顶帮剥离台阶 (式2.1) 式中:CD一矿石地下开采成本,元t; a--露天矿纯采矿成本,元/t; b—一露天矿剥离成本,元/m 22.2经济指标的选取 (1)煤的地采成本CD 根据当地的儿家地釆煤矿的生产状况,本设计采用的地采成本为CD=100.0元/t。 (2)露天纯采煤成本a a=ata,tata tata ta 式22) 式中:c+a穿爆成本,取1.5元t; 电铲采装费用,取1.5元t; a运输费用,取5.5元 ad地面生产系统及辅助费用,元/t )—间接费用,元/t; ag其他费用,元; 中国矿业大学《采矿学》露天课程设计Ⅲ da+a+ag=3.5,元t 合计:a=12.0元/t (3)纯剥离成本b 6=6+6,+6+6+6+6,+6 +6 (式2.3) 式中:b+bb穿爆成本,取1.6元/m3 b:电铲采装费用,取1.8元/m3 b,运输费用,取5,9元/m3; b排土费用,取1.2元/m3; b;地面生产系统及辅助费用,元/m b—间接费用,元/m3; bg其他费用,元/m3; ba+b+bg=3.5,元/m3。 合计:b=140元/m3 上述各种指标的选取都是根据相似矿山的实际数据,并结合近期的实际生产中的各项 数据综合考虑得出来的。 223经济合理剥采比的确定 根据上述所选取的数值计算如下 Cn-a100-12 6.29,m3/t 14 2.2开采境界的圈定 如图1.1所示,可通过量取得到煤层走向长度1000m,倾向长度905m,岩石断面面积 大约为2697km2 23储量及服务年限 23.1地质储量计算 在剖面图上利用断面法按式对开采境界内的地质储量进行估算: O ,=s, L, pi, t (式24) 中国矿业大学《米矿学》露天谍程设计Ⅱ 式中:Q—号煤的地质储量,t; Si号煤在剖面上的断面面积,m2; L 号煤在剖面上的影响距离,m; i号煤的密度,取为1.49m3; 计算结果见表21 表21地质储量表 煤层号 断面面积(m2) 影响距离(m) 储量(M 40500 1000 78.45 岩土 247500 1000 321.8×10m3 由上表可以得出矿区内的地质储量为78.45Mt,剥离总量为321.8×10°m3,则平均剥 采比 321.8 ·778.45 232可采储量计算 (1)计算原则 ①煤层最低可采厚度20m: ②回采率取91% ③贫化率取5%。 原煤采出系数为:回采率/(1—贫化率)-91%1-5%)-0.958 (2)境界内可釆储量 可储量一地质储量×原煤采出系数 =7845Mt×0958 =75.2Mt 中国矿业大学《采矿学》露天课程设计Ⅲ (3)服务年限 根据设计能力为8Mta,取储量备用系数为1.1,计算得安家岭露天矿服务年限为: 75.2 中国矿业大学《米矿学》露天谍程设计Ⅱ 3生产工艺和年推进度 3.1生产工艺方案 31.1概述 露天矿剥离和来矿,包括一系列生产环节,其中主要生产环节是:采掘、运输、排卸 这三个主要环节中,釆掘是直接和岩层发生作用的环节。它受矿床地质和气侯环境的直接 影响,在露天矿生产中最为重要。运输是联系采掘和排卸的纽带,它是露天矿生产中占有 设备、消耗能源和人力最多的环节。物料的经济、合理排卸是露天矿生产必不可少的要求。 露天矿工艺系统是完成采掘、运输和排卸这三个环节的机械设各和作业方法的总称。 生产工艺系统是露天矿设计的核心任务之一,也是设计的重大技术决策问题。开采工艺是 决定露天矿开拓运输方式、开采程序、总体布局以及经济效益等一系列重大问题的基础。 影响生产工艺系统选择的因素较多,主要表现在以下几个方面:(1)矿床的自然条件;(2) 可供选择的设备;(3)露天矿的产量规模;(4)资金条件 常用露天开采工艺系统有:(1)单斗挖掘机一汽车工艺(间断工艺);(2)轮斗挖掘机 带式输送机工艺(连续工艺);(3)单斗挖掘杋—(汽午)破碎站—带式输送机工艺(半 迕续工艺);(4)拉斗铲倒堆工艺;(5)综合工艺。 312生产工艺的选择原则 (1)符合煤层赋存、物料性质及边坡情况要求 (2)工艺系统可靠性高,便于发挥设备效率; 3)设备的规格、型号要尽可能统一,并尽量大型化、通用化、系列化,便于管理 (4)符合排土场及周边地形情况要求 (5)选择的开采工艺能达到投资少,见效快,生产成本低的目的 (6)满足年产原煤8.0Mta的要求; (7)开采工艺布置要符合矿山的发展过程,在空间和时间上要满足设备布置的需要 (8)满足矿区春冬季风人,风沙严重,干燥寒冷的人陆性半干旱气候。 313开采工艺方案 根据露大矿的地形、地质条件和上述生产工艺选择原则,本设计采用的牛产工艺方案 为 方案:间断工艺—采煤采川单斗挖掘机一自卸卡车工艺。 3.2年推进度计算 中国矿业大学《采矿学》露天课程设计Ⅲ 达产后的年推进度 由以下公式确定: A=1×m×1×p×nu (式3.1) 式中:A年生产能力,本设计取8Mta L工作线长度,取1000m; m煤层厚度,取20m ——年推进度,m/a: 尸—煤的密度,取149tm3; 原煤采出系数,依计算得0.958, 可以计算达产后的年推进度为 J=A(m× KLxpXl)=8×10(20×1.9×0958×100=280ma 4生产能力 41工作制度 411矿山的工作制度 根据安家岭露天矿的实际生产情况,确定其工作制度如下: 中国矿业大学《米矿学》露天谍程设计Ⅱ 年工作天数:330d 日工作班数:采煤3班,剥离3班 班工作小时数:8h 412主要设备的工作制度 主要设备每大工作3班,每月检修一次,3a大修一次。 42生产剥采比 4,21矿岩量计算 (1)矿岩量计算原则: ①采用断面图法计算矿岩量; ②按最大工作帮坡角进行推进; ③采场地形按水平考虑,工作线平行推进; ④延深到一定程度后按工作线每推进250m计算矿岩量 (2)已知条件: ①开采工艺及程序:半连续工艺、分区开采 ②开拓运输系统:移动坑线与端帮半固定坑线联合开拓运输系统 ③台阶高度15m ④最小工作平盘宽度30m; ⑤工作台阶坡面角:75°; ⑥煤容重:1.49t/m3 ⑦回采率95% 422生产剥采比均衡 为了排生产、确定露天矿的设备、生产设备的数量和辅助设施的规模,需确定露天 矿整个发展过程中不同阶段的生产剥采比 (1)均衡生广剥采比的原则 ①尽量减少初期生产剥采比,以减少基建投资和扩大再生产

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