高级检索

露天煤矿产能核增影响下采区划分研究

马力, 李瑞行, 刘福明, 孙进步, 董志龙, 王恒荣, 靳新宇, 薛飞, 徐甜新

马 力,李瑞行,刘福明,等. 露天煤矿产能核增影响下采区划分研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(11):63−70

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1125
引用本文:

马 力,李瑞行,刘福明,等. 露天煤矿产能核增影响下采区划分研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(11):63−70

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1125

MA Li,LI Ruihang,LIU Fuming,et al. Study on  division of mining area under  influence of production capacity increasing of open-pit coal mine[J]. Coal Science and Technology,2023,51(11):63−70

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1125
Citation:

MA Li,LI Ruihang,LIU Fuming,et al. Study on  division of mining area under  influence of production capacity increasing of open-pit coal mine[J]. Coal Science and Technology,2023,51(11):63−70

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1125

露天煤矿产能核增影响下采区划分研究

基金项目: 

陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2019JQ-803);陕西省创新能力支撑计划(科技创新团队)资助项目(2018TD-038)

详细信息
    作者简介:

    马力: (1986—),男,黑龙江集贤人,副教授,博士。E-mail:mali217@xust.edu.cn

  • 中图分类号: TD804

Study on  division of mining area under  influence of production capacity increasing of open-pit coal mine

Funds: 

Natural Science Basic Research Program of Shaanxi Province (2019JQ-803); Shaanxi Province Innovation Capability Support Program (Science and Technology Innovation Team) Funding Project (2018TD-038)

  • 摘要:

    提高露天煤矿生产能力,对增加矿山开采经济效益具有直接且显著的意义。以准东某露天煤矿开采现状为基础,针对其生产能力由原20 Mt/a扩增为50 Mt/a的发展目标,研究满足50 Mt/a生产能力的采区发展要求,确定产能核增影响下的最佳采区划分及发展关系。以技术可行性与经济合理性为原则,计算扩增后该露天煤矿的最佳工作线长度为2 300~2 500 m,并基于所确定最佳工作线长度、该露天煤矿全矿区剥采比等值线图及开采现状提出4种合理的采区划分方案。对比分析了各种采区划分方案优缺点,选取平均工作线长度、二次剥离量、各采区剥采比变化趋势、首采区剥采比、前期外排运距、内排难易程度、采区接续次数、首采区勘探程度及采区接续难易程度等9个指标为采区划分影响评价指标,采用集值迭代法确定采区划分方案影响指标权重,并利用TOPSIS法建立了采区划分方案的综合评价模型。研究结果表明:以当前开采位置为首采区逐渐往西南方向推进4 000 m左右,通过90°扇形转向向东推进至东部边界为二采区,然后剩余未开采矿田均分成平行布置的三、四采区。首采区至四采区剥采比分别为1.85、3.04、3.68、5.06 m3/t,剥采比随采区不断往后推进缓步增加,且在这4个采区内剥采比分布较均匀。且该采区划分方案在满足50 Mt/a生产能力条件下,可实现二次剥离量和前期外排运距均较小、接续次数少、首采区勘探程度较高及各采区工作线长度较均匀,对矿山整体发展剥采影响及经济性影响最小。

    Abstract:

    It is of direct and great significance for increasing the economic benefits of mining by improving the production capacity of open-pit coal mines. Based on the mining status of an open-pit coal mine in Zhundong of Xinjiang, in view of the development goal of expanding its production capacity from 20 Mt/a to 50 Mt/a, the development requirements of the mining areas in line with the 50 Mt/a production capacity well be studied, as well as the optimal mining areas division and development relationship will be determined affected by capacity increase. The technically feasible and economically reasonable working face length of the open-pit coal mine is calculated as 2300~2500 m for the capacity expansion, and according to the optimal working face length and the contour map of the stripping ratio of the whole mining areas, four reasonable mining areas division schemes are proposed. By analyzing and determining the disadvantage and advantage of various mining area division schemes, mine indicators are adopted as impact indicators for evaluating mining areas division, such as the average working face length, the secondary stripping amount, the variation trend of the stripping ratio of each mining area, the stripping ratio of the first mining area, the early external-dumping transportation distance, and the difficult degree of internal-dumping, the numbers of mining areas connection, the exploration degree of the first mining area, and the difficult degree of mining areas connection. While the set-valued iterative method is combined for calculating index weight, a comprehensive evaluation model of the mining area division scheme is developed by adopting the method of TOPSIS. The research results show that the mining area is gradually advanced to the southwest for about 4000 m with the current mining position as the first, and then advances to the east through a 90° fan-shaped turning to the east boundary, which is the second mining area, and then the remaining unexploited mining fields are divided into third and fourth mining areas arranged in parallel Area. The stripping ratios from the first mining area to the fourth mining area are 1.85 m3/t, 3.04 m3/t, 3.68 m3/t, and 5.06 m3/t, respectively. The stripping ratio gradually increases with the continuous advance of the mining area, and the stripping ratio is evenly distributed in the four mining areas. In addition, the mining area division scheme can achieve small secondary stripping volume and early discharge distance, less connection times, high exploration degree in the first mining area and uniform working line length in each mining area under the condition of meeting the production capacity of 50 Mt/a, and has the minimum impact on the overall development of the mine and the economy.

  • 露天煤矿适用于开采范围广、煤层厚度大的煤田。为了提高煤炭资源开发效率,通常把煤田分成若干独立的露天煤矿[1-2]。然而受开采技术、设备规格、产量规模、煤层赋存条件以及经济效益等各种因素影响,且为避免大型露天煤矿整体开采时运输距离大、运费高、工作线长度大、开采成本高、初期投资时间长、投资费用大等缺点,在满足技术经济条件下,对露天煤矿进行合理的采区划分[3-5]。采区过大,则过长的工作线和过大的运距导致露天煤矿开采过程中经济效益降低;而采区过小,频繁的采区接续增大生产管理难度影响生产效率。因此,划分合理的采区关系是提高露天煤矿生产效率和经济效益的基础。刘宪权等[6]基于近水平露天煤矿采区划分提出了坑底纵向搭桥及转向期反向内排开采程序;白润才等[7-8]基于熵值法与Topsis法构建了采区划分方案评价模型;张瑞新[9-10]等优化了露天煤矿开采程序设计相关计算机模型,对哈尔乌素露天煤矿的开采程序提出了多方案动态综合优化方法,并对安太堡和安家岭的开采程序提出了递阶优化方法;叶义成[11]采用双基点法对开采程序进行多目标综合排序,并确定了敏感指标;刘桐等[12]采用Delphi-Topsis法构建了霍林河露天煤矿采区划分方案优选模型。以新疆准东某露天煤矿扩能目标为研究背景,提出多种采区划分方案,结合该露天煤矿具体开采条件确定采区划分方案评价指标,并构建综合评价模型,确定最佳的采区划分方案,以满足扩能至50 Mt/a的生产能力要求。

    以新疆准东某露天煤矿为研究对象,矿区南北最大长达40.78 km,东西最大宽达37.69 km,面积1 127.32 km2。矿田主要可采煤层为B5、B3、B2三层煤层,且均为巨厚煤层,可采煤层平均厚度为44.2 m。其中剥离工艺采用单斗−卡车间断工艺;采煤工艺采用单斗−卡车−半移动式破碎站−带式输送机半连续开采工艺[13-15]。该露天煤矿年产原煤量19.85 Mt,为进一步做好露天煤矿生产经营长远规划,该生产能力拟核增至50 Mt/a。

    如以当前工作线长度1 500 m继续向前推进,每年的推进度将达到600 m/a左右,超出《煤炭工业露天矿设计规范》规定的小于400 m/a要求。将造成外排运距过大且破碎站的移设频繁。因此,应以适应产能需求的工作线长度对采区进行优化,提高生产效率及经济效益。

    由年产量、容重、含煤率、采出率、煤厚及推进度,确定技术可行工作线长度,应满足[16]

    $$ {L_{\text{k}}} = \frac{Q}{{{v_{\text{t}}}{h_{\text{m}}}\gamma \eta }} $$ (1)

    式中:Q为年产量,t/a;$ L_{{\rm{k}}} $为技术可行原煤工作线长度,m;vt为推进度,m/a;$ h_{\mathrm{m}} $为煤层平均厚度,m;γ为原煤容重,t/m3η为煤层采出率。

    根据该矿产能核增要求,以目前1500 m工作线长度,分别计算露天矿产能20 Mt/a与计划产量增至为50 Mt/a时推进度为

    $$ {v_{{\rm{t1}}}}{\text{ = }}\frac{{2 \times {{10}^7}}}{{44.2 \times 1\;500 \times 1.32 \times 0.98 \times 0.966\;6}} = 241\;{{\text{m}} / {\text{a}}} $$ (2)
    $$ {v_{{\rm{t2}}}}{\text{ = }}\frac{{5 \times {{10}^7}}}{{44.2 \times 1\;500 \times 1.32 \times 0.98 \times 0.966\;6}} = 603\;{{\text{m}} / {\text{a}}} $$ (3)

    由此可见,产能核增后,以当前工作线长度生产将导致推进度过大,应合理增大工作线长度以降低高产能条件下的推进度。结合《煤炭工业露天矿设计规范》要求,设计生产能力为50 Mt/a时的推进度宜控制在241~400 m/a,进而确定产能核增后技术可行工作线长度为2261.7~3 753.9 m,如图1所示。

    图  1  工作线长度与推进度关系
    Figure  1.  Relation between working face length and propulsive degree

    通过该露天煤矿的端帮边坡角、上覆岩层剥离物与煤层厚度、爆破、采装及运输费用、排弃路线系数以及排弃的影响距离,确定经济合理工作线长度[17-18]

    $$ {L_{\text{h}}} = \sqrt {\frac{{(H + {h_{\text{m}}})\cot \;\beta ({c_1} + {c_2}b)}}{{1\;000{c_2}a}}} $$ (4)

    式中:Lh为经济合理采煤工作线长度,km;H为剥离层平均厚度,m;β为端帮边坡角,(°);c1为穿孔爆破、采装、排土费,元/m3c2为运输费,元/(m3·km);a为排弃路线系数,双环内排时取0.5,单环内排时取1;b为排弃影响距离,km。

    排弃影响距离可按式计算:

    $$ b = \frac{{H + {h_{\text{m}}}}}{{2\;000}}\left( {\cot \;\varphi + \cot \;\theta + \cot \;\beta } \right) + m $$ (5)

    式中:θ为内排土场帮坡角,(°);φ为工作帮坡角,(°);m为坑底安全距离,km。

    结合煤厚与上覆岩层厚度,确定经济合理工作线长度为2 286.3~2 496.5 m。

    确定产能核增50 Mt/a时,技术可行工作线长度为2 261.7~3 753.9 m,经济合理工作线长度为2 286.3~2 496.5 m。两者取交集为2 286.3~2 496.5取整后确定核增后最佳工作线长度在2 300~2 500 m内取值。

    采区划分应满足开采工艺系统及生产能力的需要,结合矿田的几何形状、地质条件、开采工艺和采区接续等因素,以最佳工作线长度为采区宽度划分依据,同时要综合考虑采区长度及服务时间、采区过渡方式及影响,各采区剥采比变化关系等。

    1)方案一:先以矿区南边界往北划分为四采区,再对剩余未开采矿区从东往西以最佳工作线长度划分成3个采区,各采区工作线长度皆基本满足合理工作线长度,如图2所示。

    图  2  采区划分方案一及各采区剥采比
    Figure  2.  Mining area division scheme 1 and stripping ratio bar chart of each mining area

    2)方案二:从开采现状逐渐往西南方向推进,西南方向4 000 m左右为首采区;再由此往东至东部边界为二采区;然后剩余未开采矿区东部的南北方向长度均分划分成上下三采区和五采区,最后西部合理工作线长度按开采顺序划分为四采区,如图3所示。

    图  3  采区划分方案二及各采区剥采比
    Figure  3.  Mining area division scheme 2 and stripping ratio bar chart of each mining area

    3)方案三:首采区、二采区与方案二首采区、二采区采区划分方案相同;然后剩余未开采矿区划分成3个采区。保证三采区、四采区从东往西划分在最佳的工作线长度范围内,最后剩余未开采部分为五采区,如图4所示。

    图  4  采区划分方案三及各采区剥采比
    Figure  4.  Mining area division scheme 3 and stripping ratio bar chart of each mining area

    4)方案四:首采区、二采区与方案二首采区、二采区的采区划分方案相同;然后直接在剩余未开采矿区南北方向上划分成三采区及四采区,如图5所示。

    图  5  采区划分方案四及各采区剥采比
    Figure  5.  Mining area division scheme 4 and stripping ratio bar chart of each mining area

    通过采区划分及剥采比等值线图确定4种方案中各采区的平均工作线长度和剥采比大小见表1

    表  1  各采区平均工作线长度及剥采比
    Table  1.  Average working face length and stripping ratio of each mining area
    采区工作线长度/m剥采比/(m3·t−1
    方案一方案二方案三方案四方案一方案二方案三方案四
    首采区20992147214721472.181.851.851.85
    二采区22232335233523353.283.043.043.04
    三采区21572436226623603.544.024.933.68
    四采区22262193214222265.064.203.975.06
    五采区248018965.174.38
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    结合该矿端帮边坡角34°、内排土场边坡角23°,考虑各采区平均埋深、相邻采区二次剥离长度,基于全压帮内排方式,分析4种采区划分方案的优缺点。

    1)方案一:优点:①工作线长度分布较均匀;②各采区形状较规则,便于生产;③采区数量少、过渡次数较少;④容易实现内排;⑤剥采比变化趋势随着采区发展逐渐增大。缺点:①由剥采比等值线图可知各采区剥采比分布不均匀;②采区间接续均需重新拉沟,工程量大耽误组织生产;③外排运距3.1 km,长度过大,降低外排效率。

    2)方案二:优点:①首采区剥采比1.8 m3/t,前期剥采比较小减小前期投资,投产快;②较容易实现内排;③外排运距为2.2 km,相对较小;④剥采比变化趋势随着采区往后逐渐增大,趋势较好。缺点:①各采区工作线长度变化较大;②二次剥离量950.7 Mm3,相对较大;③采区数量相对较多继而接续次数多,影响生产。

    3)方案三:优点:①首采区剥采比1.85 m3/t,前期剥采比较小减小前期投资,投产快;②较容易实现内排;③外排运距2.2 km,相对较小。缺点:①二次剥离量为1 166.5 Mm3,重复剥离大;②采区数量多,接续复杂,工程量大;③五采区内工作线长度分布不均匀;④各采区工作线长度变化较大;⑤剥采比变化趋势先增后减,趋势较差。

    4)方案四:优点:①各采区工作线长度分别分布较均匀;②首采区剥采比1.85 m3/t,前期剥采比较小减小前期投资,投产快;③剥采比变化趋势随着采区往后逐渐增大,趋势较好;④采区数量相对较少,接续简单;⑤外排运距2.2 km,相对较小。缺点:后期采区内剥采比较大。

    通过分析总结多个周边相似露天煤矿采区划分经验,且进一步结合专家评价分析确定下列9个指标作为采区划分影响指标。

    1)平均工作线长度。平均工作线长度应结合扩增为50 Mt/a的生产能力确定,工作线长度过长或过短对采运排主要生产环节均有一定影响。

    2)二次剥离量。采区边界造成开采过程中上覆岩石的重复剥离,大幅度增加生产成本。

    3)前期外排运距。前期外排运距的大小直接影响排弃费用以及外排效率。外排运距过大,则会增加采排费用,降低排卸效率及经济效益。

    4)内排难易程度。内排难易程度严重影响对排卸物进行排卸时的效率及经济效益。内排越难,造成的排卸费用就越大。

    5)采区接续次数。在露天煤矿生产过程中,频繁的采区接续会浪费大量生产时间及造成复杂的生产管理,严重影响原煤的生产效率。

    6)首采区勘探程度。首采区勘探程度不明,在生产推进的过程中,因煤层厚度的骤变或者部分自燃导致生产能力受严重影响。

    7)采区接续难易。在采区的过渡接续中,采区接续越难,则对采、运、排等主要生产环节的影响越大,影响生产效率。

    8)首采区剥采比。首采区的剥采比大小严重影响露天煤矿开采的前期经济效益。首采区剥采比越小,前期经济效果越好。

    9)各采区剥采比变化趋势。随着开采的工作面向前推进,剥采比也应保证随着采区不断过渡接续,不呈大幅度波动变化。

    其中,各指标数据见表2

    表  2  采区划分评价指标数据
    Table  2.  Data of division of mining area index
    方案平均工作线
    长度/m
    二次剥离
    量/Mm3
    前期外排
    运距/km
    内排难易
    程度
    采区接续
    次数
    首采区勘
    探程度
    采区接续
    难易
    首采区剥采比/
    (m3·t−1)
    各采区剥采比
    变化趋势
    方案一2176865.93.1较易3一般较易2.18较好
    方案二2318950.72.2一般4较好一般1.85一般
    方案三21571166.52.2一般4较好一般1.85较差
    方案四2267878.32.2一般3较好较易1.85很好
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    各评价指标对采区划分的影响程度取决于各指标权重,且权重是方案优选的关键性指标。选取集值迭代法确定指标权重,其原理如下[19-20]

    设$ Y = \left\{ {{y_1}} \right.,{y_2}, \cdots ,\left. {{y_q}} \right\} $为有限论域,$ P = \{ {{p_1}},{p_2}, \cdots , {{p_q}}\} $,选初始值$ k\left( {1 \leqslant k \leqslant q} \right) $,然后$ {p_j}\left( {j = 1,2,3, \cdots ,n} \right) $按下完成计算:

    ①在Y中选pj优选属于AR1=k个元素,得Y的子集:

    $$ Y_1^{\left( j \right)} = \left\{ {y_{{i_1}}^{\left( j \right)}} \right.,y_{{i_2}}^{\left( j \right)}, \cdots ,\left. {y_{{i_k}}^{\left( j \right)}} \right\} \subseteq Y $$ (6)

    ②在Y中选pj优选属于AR2=2k个元素,得Y的子集:

    $$ Y_2^{\left( j \right)} = \left\{ {y_{{i_1}}^{\left( j \right)}} \right.,y_{{i_2}}^{\left( j \right)}, \cdots ,\left. {y_{{i_2}_k}^{\left( j \right)}} \right\} \supseteq Y_1^{\left( j \right)} $$ (7)

    ③在Y中选pj优选属于ARt=tk个元素,得Y的子集:

    $$ Y_t^{\left( j \right)} = \left\{ {y_{{i_1}}^{\left( j \right)}} \right.,y_{{i_2}}^{\left( j \right)}, \cdots ,\left. {y_{{i_t}_k}^{\left( j \right)}} \right\} \supseteq Y_{t - 1}^{\left( j \right)} $$ (8)

    假设自然数t满足$ q = tk + c,1 \leqslant c \leqslant k $,则在第t+1步迭代终止。

    yj的覆盖频率:

    $$ m\left( {{y_i}} \right) = \frac{1}{{n\left( {t + 1} \right)}}\sum\limits_{s = 1}^{t + 1} {\sum\limits_{j = 1}^n {{\chi ^{y_s^{\left( j \right)}\left( {{y_i}} \right)}}} } \left( {i = 1,2, \cdots ,q} \right) $$ (9)

    式中:$ {\chi ^{y_s^{\left( j \right)}}} $是集合$ Y_s^{\left( j \right)} $的特征函数,将$ m\left( {{y_i}} \right) $归一化即可得各指标权重。

    由5位专家$ P = \left\{ {{p_1}} \right.,{p_2},{p_3},{p_4},\left. {{p_5}} \right\} $对采区划分各项指标进行优先排序,最终得到权重集:W=(w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,w9)=(0.058,0.164,0.076,0.133,0.08,0.04,0.084,0.187,0.178)。

    TOPSIS原理是在比选方案中选出最优指标和最劣指标,并分别组成理想方案和最劣方案,然后计算出理想方案和各比选方案贴近度,由此给各比选方案进行排序,选出最佳方案[21-25]

    1)评价指标同趋势化。通常把低优指标转化为高优指标,即$ {X'_{ij}} = {1 \mathord{\left/ {\vphantom {1 {{X_{ij}}}}} \right. } {{X_{ij}}}} $。且所有指标按对采区划分的影响程度按小、一般、中等、强烈、极端分别进行1、3、5、7、9定量分析评价。

    2)矩阵归一化。

    $$ \left\{ \begin{gathered} {a_{ij}} = {{X_{ij}}} / {\sqrt {\sum\limits_{i = 1}^n {X_{ij}^2} } } \\ {a_{ij}} = {{{X'}_{ij}}} / {\sqrt {{{\sum\limits_{i = 1}^n {\left( {{{X'}_{ij}}} \right)} }^2}} } \\ \end{gathered} \right. $$ (10)

    式中:aij为评价i在第j指标值;Xij为第i评价对象在第j指标值;$ X_{3} $为经Xij倒数转化后值。

    归一化矩阵:

    $$ \boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{cccc} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1 m} \\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2 m} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ a_{n 1} & a_{n 2} & \cdots & a_{m m} \end{array}\right]$$ (11)

    3)最优、最劣向量。分别取归一化矩阵每行的最大值、最小值为最优向量A+与最劣向量A

    $$ \begin{gathered} {{\boldsymbol{A}}^ + } = \left( {a_{i1}^ + ,a_{i2}^ + , \cdots ,a_{im}^ + } \right) \\ {{\boldsymbol{A}}^ - } = \left( {a_{i1}^ - ,a_{i2}^ - , \cdots ,a_{im}^ - } \right) \\ \end{gathered} $$ (12)

    4)计算出各评价所有指标与最劣方案及模型理想方案的距离$ D_i^ - $与$ D_i^ + $。

    $$ \left\{ \begin{gathered} D_i^ - = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^m {{w_j}{{\left( {a_{ij}^ - - {a_{ij}}} \right)}^2}} } \\ D_i^ + = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^m {{w_j}{{\left( {a_{ij}^ + - {a_{ij}}} \right)}^2}} } \\ \end{gathered} \right. $$ (13)

    式中:$ D_i^ - $、$ D_i^ + $为第i个评价对象到最劣方案和模型理想方案的距离;wj为第j指标权重。

    5)计算各方案与理想方案的贴近度Ci

    $$ {C_i} = \frac{{D_i^ - }}{{D_i^ - + D_i^ + }} $$ (14)

    6)贴近度Ci越大,说明越接近模型理想方案,离最劣方案越远,即所比选最佳方案。

    通过上述TOPSIS评价法以及各比选方案评价指标参数,计算确定出各比选方案贴近度见表3

    表  3  比选方案贴近度
    Table  3.  Closeness of the comparison scheme
    方案$ D_{i}^{-} $$ D_{1}^{*} $$ C_{t} $
    方案一0.1700.1780.489
    方案二0.0980.1610.378
    方案三0.0620.2250.216
    方案四0.2230.0660.772
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    表3可知,C4=0.772最大,即方案四最接近理想方案,因此方案四为最佳方案。

    1)依据技术可行与经济合理为原则,分别计算了产能扩增至50 Mt/a时的工作线合理范围,综合确定了工作线长度最佳范围为2300~2500 m。

    2)基于确定的最佳工作线长度对采区进行划分,提出4种采区划分方案,计算了个采区平均工作线长度及剥采比,确定4种采区划分方案的二次剥离量、前期外排运距、内排难易程度以及各采区划分方案的优缺点。

    3)构建了基于集值迭代法−TOPSIS法的采区划分方案评价模型,计算了各种方案的贴近度,并确定了从开采现状逐渐往西南方向推进4000 m左右为首采区,再由此往东至东部边界为二采区,然后剩余未开采矿区在南北方向长度均分划分成上下三采区和四采区的最佳采区划分方案。

  • 图  1   工作线长度与推进度关系

    Figure  1.   Relation between working face length and propulsive degree

    图  2   采区划分方案一及各采区剥采比

    Figure  2.   Mining area division scheme 1 and stripping ratio bar chart of each mining area

    图  3   采区划分方案二及各采区剥采比

    Figure  3.   Mining area division scheme 2 and stripping ratio bar chart of each mining area

    图  4   采区划分方案三及各采区剥采比

    Figure  4.   Mining area division scheme 3 and stripping ratio bar chart of each mining area

    图  5   采区划分方案四及各采区剥采比

    Figure  5.   Mining area division scheme 4 and stripping ratio bar chart of each mining area

    表  1   各采区平均工作线长度及剥采比

    Table  1   Average working face length and stripping ratio of each mining area

    采区工作线长度/m剥采比/(m3·t−1
    方案一方案二方案三方案四方案一方案二方案三方案四
    首采区20992147214721472.181.851.851.85
    二采区22232335233523353.283.043.043.04
    三采区21572436226623603.544.024.933.68
    四采区22262193214222265.064.203.975.06
    五采区248018965.174.38
    下载: 导出CSV

    表  2   采区划分评价指标数据

    Table  2   Data of division of mining area index

    方案平均工作线
    长度/m
    二次剥离
    量/Mm3
    前期外排
    运距/km
    内排难易
    程度
    采区接续
    次数
    首采区勘
    探程度
    采区接续
    难易
    首采区剥采比/
    (m3·t−1)
    各采区剥采比
    变化趋势
    方案一2176865.93.1较易3一般较易2.18较好
    方案二2318950.72.2一般4较好一般1.85一般
    方案三21571166.52.2一般4较好一般1.85较差
    方案四2267878.32.2一般3较好较易1.85很好
    下载: 导出CSV

    表  3   比选方案贴近度

    Table  3   Closeness of the comparison scheme

    方案$ D_{i}^{-} $$ D_{1}^{*} $$ C_{t} $
    方案一0.1700.1780.489
    方案二0.0980.1610.378
    方案三0.0620.2250.216
    方案四0.2230.0660.772
    下载: 导出CSV
  • [1] 程 鹏. 准格尔黑岱沟与哈尔乌素露天矿协调开采下条区划分方案研究[J]. 煤炭技术,2019,38(11):26−29.

    CHENG Peng. Research on division of band-area under coordination mining technology of Heidaigou and Haerwusu open-pit mine in Zhungeer Mining Area[J]. Coal Technology,2019,38(11):26−29.

    [2] 周 伟,才庆祥,谢廷堃,等. 大型近水平露天煤矿转向期间开拓运输系统优化研究[J]. 采矿与安全工程学报,2008,25(4):404−408.

    ZHOU Wei,CAI Qingxiang,XIE Tingkun,et al. Optimization of in-pit development transport system during transitional period in large open pit mine with flat coal deposit[J]. Journal of Mining & Safety Engineering,2008,25(4):404−408.

    [3] 丁新启. 安太堡露天煤矿的分区开采及转向接续[J]. 露天采矿技术,2003(2):5−7.
    [4] 徐志远,刘 勇,刘宪权. 安太堡矿转向期间反向内排方案的实施[J]. 露天采矿技术,2003(2):14−35.
    [5] 张幼蒂, 李克民. 露天开采优化设计理论与应用[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2000.
    [6] 刘宪权,段起超. 安太堡露天矿开采程序优化[J]. 煤炭工程,2006(11):5−6.
    [7] 张利忠. 宝日希勒露天煤矿二采区3号煤层开采方案优化研究[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学, 2014.

    ZHANG Lizhong. Research on streamline mining schemes of 3# coal seam in second mining district of Baorixile surface coal mine[D]. Fuxin: Liaoning Technical University, 2014.

    [8] 白润才,白文政,刘光伟,等. 露天矿采区划分TOPSIS决策方法及应用[J]. 辽宁工程技术大学学报,2017,36(12):1240−1245.

    BAI Runcai,BAI Wenzheng,LIU Guangwei,et al. The division of the open-pit mining area-based TOPSIS decision making method and its application[J]. Journal of Liaoning Technical University,2017,36(12):1240−1245.

    [9] 张瑞新,王忠强,于汝绶,等. 中国煤矿露天开采程序的优化研究[J]. 中国矿业,1998,7(1):48−52.

    ZHANG Ruixin,WANG Zhongqiang,YU Rushou,et al. Optimization of mining sequence for open pit[J]. China University of Mining and Technology,1998,7(1):48−52.

    [10] 张瑞新,高永胜,李海华,等. 应用递阶优化的方法优化露天矿开采程序[J]. 煤炭学报,2003,28(5):491−495.

    ZHANG Ruixin,GAO Yongsheng,LI Haihua,et al. Optimization method of open-pit mining sequence and its applications[J]. Journal of China Coal Society,2003,28(5):491−495.

    [11] 叶义成. 露天矿开采程序选优分析方法初探[J]. 武汉钢铁学院学报,1995,18(2):128−132.

    YE Yicheng. Study on the analysis method to optimize mining procedure of surface mining[J]. Journal of Wuhan Iron and Steel University,1995,18(2):128−132.

    [12] 刘 桐. 霍林河一号露天矿采区划分及过渡优化研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2016.

    LIU Tong. Optimization research on mining section dividing and transition for Huolin River No. 1 open-pit mine[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2016.

    [13] 赵红泽,郭锦桦,刘元旭,等. 再论露天矿群开采−采排复一体化协同采矿技术[J]. 煤炭科学技术,2022,50(2):47−55.

    ZHAO Hongze,GUO Jinhua,LIU Yuanxu,et al. Discussion on coordination of open-pit mine group mining and integration of mining-dumping-reclaiming[J]. Coal Science and Technology,2022,50(2):47−55.

    [14] 李海斌. 倾斜煤层露天矿剥离工艺的选择[J]. 露天采矿技术,2019,34(5):91−93, 97.

    LI Haibin. Selection of stripping mining technology in inclined seam open-pit mine[J]. Opencast Mining Technology,2019,34(5):91−93, 97.

    [15] 孙俊东. 胜利一号露天矿采区转向方式优化研究[J]. 煤炭工程,2021,53(9):11−15.

    SUN Jundong. Optimization of mining area steering scheme in Shengli No. 1 open-pit coal mine[J]. Coal Engineering,2021,53(9):11−15.

    [16] 张子光,韩 勇,白继元. 红沙泉露天煤矿首采区转向研究[J]. 露天采矿技术,2021,36(5):16−19, 23.

    ZHANG Ziguang,HAN Yong,BAI Jiyuan. Research on first mining area turning in Hongshaquan open-pit coal mine[J]. Opencast Mining Technology,2021,36(5):16−19, 23.

    [17] 韩 流,秦梓赫,舒继森,等. 基于多目标优化的露天矿进度计划编制方法研究[J]. 煤炭科学技术,2022,50(7):146−155.

    HAN Liu,QIN Zihe,SHU Jisen,et al. Research on open-pit mine schedule planning method based on multi-objective optimization[J]. Coal Science and Technology,2022,50(7):146−155.

    [18] 陈世乾. 大唐胜利东二号露天矿北帮工作线长度的确定[J]. 露天采矿技术,2014(12):56−59.

    CHEN Shiqian. Determination of north slope working line length in Datang Shengli east No. 2 open-pit mine[J]. Opencast Mining Technology,2014(12):56−59.

    [19]

    CHEN Lili,ZOU Jie,ZHAO Yanfeng,et al. Iterative approximation of common attractive points of (α, β) -generalized hybrid set-valued mappings[J]. Journal of Fixed Point Theory and Applications,2019,21(2):1−17.

    [20]

    XIONG Tingjian, LAN Hengyou, et al. Iterative Algorithms for new general systems of Set-Valued variational inclusions involving (A, η)-maximal relaxed monotone operators [J]. Journal of Applied Mathematics, 2014.

    [21] 马 力. 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[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2015.

    MA Li. Key techniques of multi-coal seams mining under condition of adopting blast casting[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2015.

    [22]

    SHADEMAN KHAKESTAR Marzieh,HASSANI Hossein,MOAREFVAND Parvizz,et al. Application of multi -criteria decision making methods in slope stability analysis of open pit mines[J]. Journal of The Geological Society of India,2016,87(2):213−221. doi: 10.1007/s12594-016-0389-6

    [23]

    ALPAY Serafettin,IPHAR Melih. Equipment selection based on two different fuzzy multi criteria decision making methods: Fuzzy TOPSIS and fuzzy VIKOR[J]. Open Geosciences,2018,10(1):661−677. doi: 10.1515/geo-2018-0053

    [24]

    ADIBI Nabiollah,ATAEE-POUR Majid,RAHMANPOUR Mehdi. Integration of sustainable development concepts in open pit mine design[J]. Journal of Cleaner Production,2015,108(7):1037−1049.

    [25]

    DAO Manh Tien,NGUYEN An Thinh,NGUYEN The Kien,et al. A hybrid approach using Fuzzy AHP-TOPSIS assessing environmental conflicts in the titan mining industry along central coast Vietnam[J]. Applied Sciences,2019,9(14):2930. doi: 10.3390/app9142930

  • 期刊类型引用(2)

    1. 马力,王恒荣,罗科,李瑞行,靳新宇,常治国. 分区内排露天煤矿压帮留沟模式及参数优化. 煤炭学报. 2024(04): 1834-1844 . 百度学术
    2. 李雁飞. 西湾露天煤矿采区转向方案研究. 中国煤炭. 2024(08): 135-141 . 百度学术

    其他类型引用(0)

图(5)  /  表(3)
计量
  • 文章访问数:  86
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  31
  • 被引次数: 2
出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-06
  • 网络出版日期:  2023-11-05
  • 刊出日期:  2023-11-29

目录

/

返回文章
返回