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露天开采安全技术

露天开采安全技术  

一、业务范围  

在露天开采安全技术方面,为露天矿提供露天矿采矿工艺、计算机应用、边坡稳定性分析与评价、边坡稳定性监测、智能电铲卡车优化调度、机电自动化控制研究与开发、地质灾害勘察设计与防治等技术服务。  

二、典型案例  

1.抚顺西露天矿南帮变形治理研究  

抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿委托我单位开展西露天矿南帮变形治理研究工作,并于2013年4月与我单位签单了《抚顺西露天矿南帮边坡变形治理方案研究》合同。  

从2009年开始,西露天矿南帮出现微小、不连续地裂缝,2012年初地表裂缝开始变形加大,2013年3月变形加剧并持续发展,地面出现明显变形,2014年至今南帮仍然持续变形,变形区东西长约3km,南北宽约1.5km,经估算滑坡体体积超过1亿m3。项目建立南帮边坡工程地质模型并通过实验确定岩土物理力学性质与指标,从而计算变形区回填压脚边坡稳定性并确定回填压脚量等参数,而后设计回填压脚施工图。勘察并防治南帮地下水,防止其对边坡稳定性构成威胁。通过对坑口油厂边坡稳定性分析与评价,研究坑口油厂受南帮主变形区牵引变形规律研究,同时给出坑口油厂变形与厂区设施安全措施。人工建立了11条观测线、108个观测点。每周对观测结果进行统计分析。在北帮安设一台边坡雷达监测预警系统(测量精度0.1毫米),24小时实时监测,此系统可提前2小时做出预警预报,保证危险发生前在变形区内作业的人员、设备能够安全撤离。  

通过项目研究,成功地解决了回填压脚边坡及坑口油厂的安全问题,为矿区安全高效生产提供了理论依据。  

 

 图1 抚顺西露天矿现状图  

 

 图2 抚顺西露天矿南帮变形区—南帮裂缝  

 

图3 西露天矿南帮重点区域位移曲线(2014年)  

 

2.井采影响下安家岭矿露井时空关系与边坡稳定性研究  

2012年2月至2012年10月,煤科集团沈阳研究院有限公司与中煤平朔集团有限公司合作完成了科技项目“井采影响下安家岭矿露井时空关系与边坡稳定性研究”。本项目研究目的在于探索露天矿露井协采耦合作用下岩体的变形、破坏及致灾机理,从而对露井协采时空关系进行优化,提出灾害发生的预测预报方法,在确保安全的情况下,最大限度的开采煤炭资源。  

本项目结合安家岭露天矿具体地质条件和开采现状,依据煤岩时效理论、矿压理论和强度折减理论,建立了安家岭露天矿时空力学模型,得出露井协采矿井顶板缓慢失稳和边坡滑坡发生延迟特性的机制。依据上覆岩层“三带”高度,确定研究区域综采工作面停采线位置,得到不同上覆岩层厚度与来压步距关系时空解析式,得出井工开采岩层移动与破坏规律。采用连续介质力学的离散元方法(CDEM)和有限差分法(FLAC3D),建立不同破坏模式、破坏强度及影响程度分析模型,通过研究开采沉陷等值线规律、边坡系统(考虑临空面)受采沉影响下的岩移规律及不同岩层倾角对沉陷的影响,揭示井采影响下露天矿边坡变形、破坏及致灾机理,从而建立露井协采条件下边坡岩体力学评价方法,提出露井协采耦合作用的边坡稳定性优化方案。及时提出露井协采下露天矿合理的开采方案,提出灾害预测预报方法,在确保安全的情况下,最大限度的开采煤炭资源。为矿山的边坡安全及矿山正常运营做出了重要贡献。确保了安家岭露天煤矿的边坡安全,并最大限度回收煤炭资源,创造了巨大的经济效益及社会效益。  

项目成果获中国职业安全健康协会科学技术进步二等奖。