一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于礦床開采技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國露天煤礦開采設(shè)計中，廣泛采用境界剝采比nk小于等于經(jīng)濟(jì)剝采比η」的原 則圈定露天礦開采境界。傳統(tǒng)方法圈定復(fù)合煤層露天礦開采境界，通常將各可采煤層作為 整體，通過邊幫線段比法確定露天礦境界剝采比，按境界剝采比小于等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比 的原則圈定露天礦開采境界。但是，在水平或近水平復(fù)合煤層露天礦中，由于各可采煤層的 剝、采、排工程在推進(jìn)方向上存在超前與滯后的關(guān)系，因此開采成本與煤層所處位置息息相 關(guān)，各煤層經(jīng)濟(jì)剝采比不盡相同。將各可采煤層作為一個整體，按統(tǒng)一的經(jīng)濟(jì)剝采比圈定開 采境界，無法實現(xiàn)礦床開采的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方 法，適用于采用內(nèi)排排土的水平或近水平復(fù)合煤層的露天礦，實現(xiàn)礦床開采的經(jīng)濟(jì)效益最 大化。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0005] 一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :建立開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用模型；
[0007] 步驟I. 1 :建立水平或近水平復(fù)合煤層露天礦剝、采、排工程位置模型，包括上部 煤層上覆剝離物運距增大的剝離量模型、上部煤層剝離物中增加運距的剝離物的占比模型 和上部煤層剝離物增加的內(nèi)排運距模型；
[0008] 上部煤層上覆剝離物運距增大的剝離量模型：
[0009] Vz= n a · Aa · n (I)
[0010] 上部煤層剝離物中增加運距的剝離物的占比模型：
【主權(quán)項】
1. 一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:建立開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用模型； 步驟1.1:建立水平或近水平復(fù)合煤層露天礦剝、采、排工程位置模型，包括上部煤層 上覆剝離物運距增大的剝離量模型、上部煤層剝離物中增加運距的剝離物的占比模型和上 部煤層剝離物增加的內(nèi)排運距模型； 上部煤層上覆剝離物運距增大的剝離量模型：vz=na ?Aa ?n(1) 上部煤層剝離物中增加運距的剝離物的占比模型：
(2) 上部煤層剝離物增加的內(nèi)排運距模型： Lz=(Hb+hb)(cotaj+cota2)+m (3) 式中，1為上部煤層上覆剝離物運距增大的剝離量，m3;na為上部煤層分層剝采比，m3/t; Aa為上部煤層煤量，t; n為上部煤層剝離物中增加運距的剝離物的占比，％ ;m為內(nèi)排追蹤距離，m; Ha、Hb分別為上部煤層上覆剝離物平均厚度、下部煤層上覆剝離物平均厚度，m;ha、hb分別為上部煤層平均厚度、下部煤層平均厚度，m; h為米場左側(cè)最終幫坡角，° ; 02為下部煤層采場右側(cè)最終幫坡角，且上、下部煤層采場右側(cè)最終幫坡角相等，° ; 03為內(nèi)排土場最終幫坡角，° ; Lb為下部煤層坑底寬度； 、為上部煤層坑底寬度； Lz為增加的內(nèi)排運距，m; \為下部煤層工作幫坡角，° ; 〇2為內(nèi)排土場工作幫坡角，° ; 步驟1. 2 :根據(jù)建立的復(fù)合煤層露天礦剝、采、排工程位置模型，確定剝、采、排工程位 置關(guān)系，即上部煤層上覆剝離物運距增大的剝離量、上部煤層剝離物中增加運距的剝離物 的占比和上部煤層剝離物增加的內(nèi)排運距； 步驟1. 3 :建立開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用模型； Fz=Vz ?Py ?Lz (4) 式中，F(xiàn)z為開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用，元；Py為剝離 運輸單價，元/m3 ?m; 步驟1.4 :根據(jù)剝、采、排工程位置關(guān)系和費用模型，得到開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層 剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用Fz，費用Fz隨下部煤層采坑底寬Lb的增大而增大，即水平 或近水平復(fù)合煤層露天礦下部煤層開采境界越大，上部煤層剝離成本越大，經(jīng)濟(jì)剝采比越 小；
步驟2 :以礦床開采的總體經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)為目標(biāo)，建立開采下部煤層承擔(dān)的額外 單位開采成本模型AP，即在確定下部煤層經(jīng)濟(jì)剝采比時下部煤需承擔(dān)給上部煤層增加的 剝離費用Fz; AP=FZ/Ab (6) 式中，AP為開采下部煤層承擔(dān)的額外單位開采成本，元/t;Ab為下部煤層煤量，t; 步驟3 :根據(jù)開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用模型及開采 下部煤層承擔(dān)的額外單位開采成本模型，確定開采下部煤層承擔(dān)的額外單位開采成本； AP=L?n"Pi-?K?n(7)
(8) 式中，K為八3與Ab的比值； 步驟4 :構(gòu)建下部煤層平均厚度函數(shù)及下部煤層上覆巖層平均厚度函數(shù)； 步驟4. 1 :任意選取垂直于工作幫推進(jìn)方向的地質(zhì)剖面圖，以下部煤層采坑一側(cè)坑底 作為零點，建立隨橫坐標(biāo)x變化的點與零點水平距離變化的下部煤層厚度擬合函數(shù)h(x)與 下部煤層上覆巖層厚度擬合函數(shù)H(x);
(9) (10) 式中，hb(Lb)、Hb(Lb)分別為坑底寬度為Lb時下部煤層平均厚度及其上覆巖層平均厚 度，m; 步驟4. 2 :根據(jù)建立的下部煤層厚度擬合函數(shù)h(x)與下部煤層上覆巖層厚度擬合函數(shù)H(x)，計算坑底寬度為Lb時下部煤層及其上覆巖層平均厚度； 步驟5 :圈定復(fù)合煤層露天礦下部煤層開采境界； 步驟5. 1 :計算隨坑底寬度U變化的下部煤層經(jīng)濟(jì)剝采比nBj;
(11) 式中，nBj為下部煤層經(jīng)濟(jì)剝采比，m3/t;a為露天礦純采礦成本，元/t; b為露天礦剝離成本，元/m3; d為礦石售價，元/t; e為露天開采單位礦石儲量最低盈利要求，元/t; 步驟5. 2 :選取若干垂直于工作幫推進(jìn)方向的地質(zhì)剖面圖計算下部煤層經(jīng)濟(jì)剝采比 %，繪制經(jīng)濟(jì)剝采比nBj和境界剝采比nBk曲線，以確保資源回收率為前提，按nBk彡nBj的原 (12) 則圈定下部煤層開采境界； 式中，nBk為復(fù)合煤層露天礦下部煤層開采境界剝采比，Y為煤層容重，m3/t。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種露天礦下部煤層開采境界的優(yōu)化方法，包括：建立開采下部煤層導(dǎo)致上部煤層剝離物內(nèi)排運距增加產(chǎn)生的費用模型；以礦床開采的總體經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)為目標(biāo)，建立開采下部煤層承擔(dān)的額外單位開采成本模型；確定開采下部煤層承擔(dān)的額外單位開采成本；構(gòu)建下部煤層平均厚度函數(shù)及下部煤層上覆巖層平均厚度函數(shù)；圈定復(fù)合煤層露天礦下部煤層開采境界；本發(fā)明通過考慮開采下部煤層承擔(dān)的額外開采單位成本，使得水平或近水平復(fù)合煤層露天礦的下部煤層的經(jīng)濟(jì)剝采比得到優(yōu)化，確定了合理的經(jīng)濟(jì)剝采比，下部煤層開采境界得到了合理的調(diào)整，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】E21C41-16
【公開號】CN104612689
【申請?zhí)枴緾N201510028611
【發(fā)明人】劉闖, 劉光偉, 白潤才, 曹博, 王東, 李成盛, 付恩三, 韓陽, 孫磊, 孫有剛, 李彬, 王強(qiáng), 柴森林, 曲業(yè)明
【申請人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月20日