王牌 土木工程的发展 1687 - 8094 1687 - 8086 Hindawi 10.1155 / 2018/3450584 3450584 研究文章 研究Inpit倾销高度跟踪挖掘期间之间的两个相邻表面煤矿 http://orcid.org/0000 - 0001 - 8051 - 3831 彭 红歌 1 张 丁 2 王 Dengke 1 矿业学院 中国矿业大学&技术 徐州 江苏221116年 中国 cumt.edu.cn 2 Haerwusu表面煤矿 神华集团Zhungeer能源有限公司 Jungar 内蒙古010300 中国 2018年 27 12 2018年 2018年 20. 07年 2018年 22 10 2018年 27 12 2018年 2018年 版权©2018红歌彭和丁主任。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

当两个相邻表面矿山在同一方向同时开采一定时间和空间的关系,前者的矿业安排我将极大地影响后续表面的采矿计划和经济效益。在本文中,建立了优化的数学模型与开采条件和经济效益考虑在内。目标函数的最小成本分析的条件,考虑到不同运输距离与倾销数量和二次剥离量。本文的最后结论是,合理等级确定倾销1130基于年度计划项目位置和剥离量,这将减少生产成本和光滑的煤矿。此外,它是由一个例子验证是正确的数学模型可以用来解决类似的问题的跟踪挖掘表面或邻近地区开采煤矿。

 中国国家自然科学基金 51774271 1。介绍

地表采矿出现在16世纪中期( 1]和实践在世界各地以其巨大的优势,如降低采矿成本,更高的资源化,安全等等。

将带来良好的经济效益为表面矿山只有科学规划与设计。目前,理论分析和实践应用表面倾销设计和参数研究了在学术界和产业界,技术进步和经济效益的实现。因为无可比拟的优势和独特的开采条件,表面煤矿在中国取得了很大的进步,所以相关研究。

inpit倾销的表面矿山研究人员所做的这么多,获得了许多成就,特别是在倾倒设计( 2)之间的安全距离内倾倒边坡底部和工作斜率( 3),边坡稳定性评价 4- - - - - - 7)等,在大多数表面与水平埋地层附近煤矿,inpit倾销将覆盖之前的端墙坡矿区,导致二次剥离量增加时,下一个矿区开采( 8- - - - - - 12]。拉铲挖土机方法问题可以解决当矿床的特征匹配拖丝的物理功能( 13]。获得更好的经济效益和更低的成本,inpit倾销和端墙边坡部分覆盖已被证明是有效的( 14),额外成本的缺点当材料从发现区( 15, 16]。上覆岩层管理( 17],倾销调度[ 18- - - - - - 20.),开采深度、底部宽度和inpit倾销覆盖高度( 21, 22)将主要研究关注了很长一段时间。同时,生物复垦拿出保持表土倾倒边坡的长期稳定性,与数值模拟分析是可行的( 23, 24]。

是否保持内心的转储斜坡覆盖是核心问题,这将带来巨大的经济和研究价值。根据以上的研究分析,两个相邻矿区开采计划将影响对方,inpit倾销,矿业安全。然而,很少有研究进行之前的开采地区的影响在随后的邻区,尤其是当他们在同一个方向。

 2。工程背景

Heidaigou表面煤矿,煤矿属于同一煤田Haerwusu表面。还的地区转变方向前是一样的当前推进的方向后,与前推进位置后面的后者。为了节省成本的剥离Heidaigou表面煤矿在随后的采矿、倾倒Haerwusu表面煤矿的倾销高度和数量需要重新设计的认真。

目前,Heidaigou表面煤矿区过渡的阶段,而北部end-slope Haerwusu表面和内部转储煤矿遇到的第一个矿区煤矿Heidaigou表面。转换完成后,将相邻两个煤矿矿区的相同的发展方向和采矿速度。和跨地区将存在很长一段时间,如图 1。

原理图的两个表面之间的交叉区域。

inpit倾销高度Haerwusu表面end-slope北部附近的煤矿会影响两个相邻的协调开采矿山,可以表现为以下几个方面。

第一个影响是北部表土Haerwusu表面的煤矿运输距离。Haerwusu表面的第一矿区煤矿分为北部和南部沟,所以表土必须运输内部通过北部或南部end-slope转储。然后上面的表土inpit倾销高程应通过临时搬到同一高度斜坡的坡工作,它扩展了运输距离。

第二个影响是在二级剥离Heidaigou表面煤矿。Haerwusu表面的第一矿区煤矿前方1400米第二矿区煤矿Heidaigou表面。Heidaigou表面和第二矿区煤矿将重新处理内部转储的表土来自Haerwusu表面煤矿。每个倾销板凳高程增加,剥离海拔也将相应增加。inpit倾销高度之间的关系和二次剥离量如图 2。

inpit倾销高度之间的关系和二次剥离量。

第三是影响安排的长椅,坡道和电源跨越地区的两个煤矿。

两个矿山的生产实践被认为是在这篇文章中,并建立了数学模型,分析经济影响与倾销的高度不同,那么合理的倾销将获得高度。结合2014年至2017年年度计划项目地点和工作总额,运输成本将计算来验证其可靠性的不同倾销高度和二次剥离量。

 3所示。数学模型分析

数学模型的最终研究目标是上面的上覆岩层的最低运输成本增加inpit倾销高度Haerwusu表面煤矿和二次剥离成本低于inpit倾销高度Heidaigou表面煤矿。自从二次剥离发生非常紧密,所以没有考虑时间价值模型。建立优化目标函数如下: (1) Y 最小值 = Y y + Y B = Δ 年代 ⋅ 问 y ⋅ C y + 问 B ⋅ C B , 在哪里 Y 最小值 是总成本, Y y 增加的运输成本高于inpit倾销高度Haerwusu表面煤矿, Y B 是增加二次剥离成本Heidaigou表面煤矿, Δ 年代 是上面的运输距离增加inpit倾销高度Haerwusu表面煤矿, 问 y 表土数量高于inpit倾销高度Haerwusu表面煤矿, C y 是运输单价, 问 B 是二次剥离量, C B 是二次剥离单价。

模型结构如图 3,该模型基本参数表 1。

一半的内在转储示意图倾销。

inpit倾销高度模型的基本参数。

序列号 采矿参数 象征 单位 参数值
1 开采深度 H 米 180年
2 底部工作台的长度 l 米 2000年
3 北部end-slope角 α ° 32
4 稳定坡角内倾倒 β ° 20.
5 工作坡角 γ ° 10
6 工作内在转储的坡度角 φ ° 17
7 工作台和底部之间的距离倾销 lz 米 60
8 交通道路梯度 我 % 8
9 年度进步haerwusu表面煤矿 v 米 400年
10 年度进步haidaigou表面煤矿 v′ 米 350年
11 运输成本的inpit倾销 Cy 元/米4 0.0025
12 二次剥离成本 CB 元/米3 12
3.1。运输距离的表土北部Haerwusu表面煤矿有一半倾销

运输距离北方表土由三部分组成,采场运输距离 年代 c ,end-slope运输距离 年代 d ,内心转储运输距离 年代 p 。其中, 年代 c 和 年代 p 所有由水平截面和攀爬部分。 (2) 年代 = 年代 c + 年代 d + 年代 p 。

表土的情况在Haerwusu表面煤矿运输end-slope北部一半倾销如图所示 4。

表土的运输情况end-slope北部Haerwusu表面煤矿有一半倾销。

 3.1.1。采场运输距离< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " M17星云" > < mml: mrow > < mml: msub > < mml: mrow > < mml: mi > S < / mml: mi > < / mml: mrow > < mml: mrow > < mml:多行文字> c < / mml:多行文字> < mml: mn > 1 < / mml: mn > < / mml: mrow > < / mml: msub > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >

北部的表土采场上方inpit倾倒在Haerwusu表面高程煤矿应该通过工作来运送到倾销海拔山坡路和end-slope路在同一高度。因此,采场运输包括距离和水平距离。

(1)运输距离采场下降。这是运输距离倾销海拔的上覆岩层重力中心。运输系统将直接影响采场的下降距离。上覆岩层的重力中心被认为是在这个模型中一半的高度上覆岩层在倾销海拔高度。表土往返运输被认为是全面的,这是双工作台的长度。然后它可以表示如下。 (3) 年代 c 1 = 2 × 1 2 × H − Δ H 我 = H − Δ H 我 , 在哪里 年代 c 1 是采场运输距离, H 的高度从表面到下煤层北煤矿采场Haerwusu表面, Δ H 从倾销海拔高度到煤炭地板, 我 是最大的坡道梯度。

模型参数的输入公式,然后将显示如下所示的输出。 (4) 年代 c 1 = 2250年 − 12.5 Δ H 。

(2)采场水平运输距离。是距离的上覆岩层重力中心倾销海拔在北方煤矿采场Haerwusu表面end-slope北部的交通道路。根据采场容貌,上覆岩层重力中心的位置可以计算倾销的工作台高度的1/4。所以 年代 c 2 可以表示如下。 (5) 年代 c 2 = 1 4 l + 2 ⋅ Δ H 床 α , 在哪里 年代 c 2 是采场水平运输距离, l 是工作台煤层底部的长度, α 是工作end-slope坡角。

模型参数的输入公式,然后将显示如下所示的输出。 (6) 年代 c 2 = 500年 + 0.8002 Δ H 。

总之,采场运输距离如下所示。 (7) 年代 c = 年代 c 1 + 年代 c 2 = H − Δ H 我 + l 4 + Δ H 床 α 2 = 2750年 − 11.7 Δ H 。

3.1.2。运输距离End-Slope < inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " M31 " > < mml: mrow > < mml: msub > < mml: mrow > < mml: mi > S < / mml: mi > < / mml: mrow > < mml: mrow > < mml:多行文字> d < / mml:多行文字> < / mml: mrow > < / mml: msub > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >

运输距离北部end-slope在倾销海拔的表土北部采场上方倾销高程是运输。 (8) 年代 d = l z + Δ H 床 γ + Δ H 床 ϕ , 在哪里 l z 是跟踪工作台之间的距离和倾销的工作台Haerwusu表面煤矿, γ 是工作坡角, φ 倾倒边坡角工作。 (9) 年代 d = 60 + 8.5 Δ H 。

3.1.3。运输距离内转储< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " M37 " > < mml: mrow > < mml: msub > < mml: mrow > < mml: mi > S < / mml: mi > < / mml: mrow > < mml: mrow > < mml:多行文字> p < / mml:多行文字> < / mml: mrow > < / mml: msub > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >

上覆岩层的水平高于北部采场的倾销海拔Haerwusu表面煤矿应该转移到内部转储end-slope北部路,然后在每台核心转储进行倾销。所以内心转储运输距离由爬距离和水平距离。

(1)爬距离内倾倒。是运输距离倾销海拔的垂直重力中心内部转储。上覆岩层的重力中心和表土往返运输被认为是全面,那么它可以表示如下。 (10) 年代 p 1 = 2 × 1 2 × H ′ − Δ H 我 = H ′ − Δ H 我 , 在哪里 年代 p 1 是攀登距离内倾倒, H ′ 从顶部的高度内煤层底部转储。

如果表土倾倒在同一高度,inpit倾销空间保存减少运输距离和倾倒重心上升和南移动,因为倾销的一半。一半倾销的inpit倾销空间类似于完整的倾销,那么之间的关系 H ′ 和 Δ H 如下所示。 (11) 1 2 H ′ − H ⋅ 2 l + 2 H 床 α − H 床 α − H 床 β − 2 H ′ − H 床 β = 1 2 H − D H ⋅ H 床 α + H 床 β + Δ H 床 α − Δ H 床 β 。

它可以安排如下。 (12) H ′ − H l + H 床 α − H 床 β − H ′ − H 2 床 β = 1 2 H 2 − Δ H 2 床 α + 床 β 。

模型参数输入公式后,之间的关系 H ′ 和 Δ H 如下。 (13) H ′ = 506年。 4 − 0.2 23。 9 × Δ H 2 + 2442617.8 。

因此,攀登距离内转储可以总结如下。 (14) 年代 p 1 = 6329.9 − 2.3 23.9 × Δ H + 102239.2 − 12.5 Δ H = 6329.9 − 11.1 Δ H 2 + 102239.2 − 12.5 Δ H 。

(2)水平运输的距离内转储。它是水平距离北部的交通道路end-slope倾销的倾销重心高度。 (15) 年代 p 2 = 1 2 l + 2 Δ H − Δ H 床 α + Δ H 床 β + Δ H 床 α + Δ H 床 β = 1 2 l + Δ H 3 床 α + 床 β , 在哪里 年代 p 2 是内部的水平运输距离垃圾场。

如果模型参数输入公式,将达到如下的输出。 (16) 年代 p 2 = 1000年 + 3.7742 Δ H 。

总之,运输距离可以表示如下。 (17) 年代 p = 年代 p 1 + 年代 p 2 = H ′ − D H 我 + l 2 + Δ H 3 床 α + 床 β 2 = 7329年。 9 − 11.12 Δ H 2 + 102239.2 − 8.7 Δ H 。

根据采场运输距离,end-slope运输距离和倾倒运输距离计算如上所述,表土运输距离Haerwusu表面可获得煤矿。 (18) 年代 = 年代 c + 年代 d + 年代 p = 10139.9 − 11.12 Δ H 2 + 102239.2 − 11.5 Δ H 。

3.2。表土运输距离Haerwusu表面煤矿采场北部的倾销

北部的表土运输距离采场Haerwusu表面煤矿全面倾销可以被描述为图 5。

表土运输距离Haerwusu表面煤矿采场北部的倾销。

上面的表土倾销海拔Haerwusu北部的表面煤矿可以从每个工作台转向不同的内在转储倾销的长椅上。 (19) 年代 ′ = 年代 c ′ + 年代 d ′ + 年代 p ′ = 2 × 1 4 l + 2 × H + Δ H 2 × 床 α + l z + H + Δ H 2 床 γ + 床 ϕ , 在哪里 年代 ′ 上面是表土运输距离相应的高度( Δ H )和完整的倾销, 年代 c ′ 是上覆岩层在采场运输距离, 年代 d ′ 是内心的转储,表土运输距离 年代 p ′ 是在end-slope表土运输距离。

如果模型参数输入公式,将得到的输出。 (20) 年代 ′ = 2008.8 + 5.3 Δ H 。

3.3。表土北部的交通增量Haerwusu表面煤矿采场

是一半的表土运输区别倾销和倾销倾销海拔以上。 (21) Δ 年代 = 年代 − 年代 ′ = 8131年 − 11.1 Δ H 2 + 102239.2 − 16.8 Δ H 。

3.4。表土数量高于北部的倾销海拔Haerwusu表面煤矿

复杂的地形和从沟影响整个矿区认为,应该考虑沟的影响系数。然后上面的表土倾销高程可以表示如下: (22) 问 y = 1 2 1 2 l + 2 H 床 α + l + 2 Δ H 床 α ⋅ H − Δ H ⋅ v ⋅ K G = 1 2 l + H 床 α + Δ H 床 α ⋅ H − Δ H ⋅ v ⋅ K G , 在哪里 v 是一年一度的推进煤矿Haerwusu表面的距离, K G 采场上覆岩层的影响系数是沟。

如果模型参数输入公式,将得到的输出。 (23) 问 y = 49422100.6 − 24000年 Δ H − 192年 Δ H 2

3.5。二次表土Heidaigou表面的煤矿

两者之间无煤柱损失的矿山,Heidaigou表面的二次表土煤矿可以得到如下。 (24) 问 B = 1 2 Δ H 床 α + 床 β ⋅ Δ H × v ′ = 1 2 床 α + 床 β ⋅ Δ H 2 ⋅ v ′ , 在哪里 v ′ 是一年一度的推进距离Heidaigou表面的煤矿。如果模型参数输入公式,将得到的输出。 (25) 问 B = 760.867 Δ H 2 。

3.6。倾销的高度和总成本之间的关系

根据上面的模型和优化目标函数中,倾销高度和总成本之间的关系可以得到。倾销的高度和总成本之间的关系如图 6与工作台高度15米,总成本计算表 2。

倾销的高度和总成本之间的关系。

倾销的高度和总成本之间的关系。

倾销的高度(米) 运输成本(百万人民币) 二次剥离成本(百万人民币) 总成本(百万人民币)
0 571.50 0 571.50
15 500.27 2.05 502.32
30. 431.98 8.22 440.20
45 367.03 18.49 385.52
60 305.83 32.87 338.70
75年 248.78 51.36 300.14
90年 196.31 73.96 270.27
105年 148.86 100.66 249.52
120年 106.83 131.48 238.31
135年 70.65 166.40 237.05
150年 40.74 205.43 246.17
165年 17.53 248.57 266.10
180年 0 301.59 301.59

因此,合理的倾销高度是135年的第一个矿区煤矿Haerwusu表面没有考虑资金的时间价值,即总成本最低的点在曲线上结合了运输成本和二次剥离成本。目前煤层底高程为1000米到990米,所以合理的倾销海拔是1130,与当前的高度end-slope北部Haerwusu煤矿。

 4所示。可靠性验证方法

根据年度计划项目和地区从2014年到2017年,二次成本Haidaigou表面煤矿剥离量和表土Haerwusu表面煤矿成本可以根据相应的不同计算倾销高程。然后合理的边坡倾倒端墙的高度可以比较和证书。

4.1。倾销海拔是1100

当倾销海拔是1100,二次剥离量和成本在Heidaigou表面煤矿可以列为表 3。

二次剥离量和成本1100海拔倾倒Heidaigou表面的煤矿。

一年 二次剥离吨位(m3×106) 剥离单价(元) 二次分段成本(百万人民币)
2015年 3.78。 12 4.54
2016年 30.72 12 36.87
2017年 33.68 12 40.42
总 68.19 12 81.83

剥离破坏的运输成本在海拔1100 Haerwusu煤矿是列在表中 4与海拔1100覆盖如下。

运输成本的剥离破坏超过海拔1100 Haerwusu煤矿与海拔1100。

海拔高度 工程数量(米3×106) 距离(米) 运输单价(元/米4) 运输成本(百万人民币)
1205年 0.74 6455年 0.0025 11.88
1190年 2.01 6360年 0.0025 32.03
1175年 3.82 6445年 0.0025 61.50
1160年 8.72 6520年 0.0025 142.19
1145年 16.08 6545年 0.0025 263.11
1130年 22.94 5630年 0.0025 322.82
1115年 24.06 4520年 0.0025 271.82
1100年 29.41 3950年 0.0025 290.46
总 1395.82

总成本是14.7765亿元计算海拔1100时从上面的两个表,其中包括二次分段成本Heidaigou表面煤矿和表土Haerwusu表面煤矿北部的运输成本。

 4.2。倾销海拔是1130

当倾销海拔是1130,二次剥离量和成本在Heidaigou表面煤矿可以列为表 5。

二次剥离量和成本1130海拔倾倒Heidaigou表面的煤矿。

一年 二次剥离吨位(m3×106) 剥离单价(元) 二次分段成本(百万人民币)
2015年 2.23 12 26.71
2016年 6.98 12 83.73
2017年 6.53 12 78.31
总 15.73 12 188.76

剥离破坏的运输成本在海拔1130 Haerwusu煤矿是列在表中 6与海拔1130覆盖如下。

运输成本的剥离破坏超过海拔1130 Haerwusu煤矿与海拔1130。

海拔高度 工程数量(米3×106) 距离(米) 运输单价(元/米4) 运输成本(百万人民币)
1205年 0.74 5115年 0.0025 9.41
1190年 2.01 4970年 0.0025 25.03
1175年 3.82 5124年 0.0025 48.90
1160年 8.72 5170年 0.0025 112.75
1145年 16.08 5255年 0.0025 211.25
1130年 22.94 4700年 0.0025 269.50
1115年 24.06 4520年 0.0025 271.82
1100年 29.41 3950年 0.0025 290.46
总 1239.12

然后总成本是14.2788亿元计算海拔1130时从上面的两个表,其中包括二次分段成本Heidaigou表面煤矿和表土Haerwusu表面煤矿北部的运输成本。

 4.3。倾销海拔是1160

当倾销海拔是1160,二次剥离量和成本在Heidaigou表面煤矿可以列为表 7。

二次剥离量和成本1160海拔倾倒Heidaigou表面的煤矿。

一年 二次剥离吨位(m3×106) 剥离单价(元) 二次分段成本(百万人民币)
2015年 8.86 12 106.31
2016年 12.88 12 154.51
2017年 12.13 12 145.54
总 33.86 12 406.36

剥离破坏的运输成本在海拔1160 Haerwusu煤矿是列在表中 8与海拔1160覆盖如下。

然后总成本是16.1646亿元计算海拔1160时从上面的两个表,其中包括二次分段成本Heidaigou表面煤矿和表土Haerwusu表面煤矿北部的运输成本。

合理的倾销高度可以认证表 9,这与前面的分析是一致的。

运输成本的剥离破坏超过海拔1160 Haerwusu煤矿与海拔1160。

海拔高度 工程数量(米3×106) 距离(米) 运输单价(元/米4) 运输成本(百万人民币)
1205年 73.6 4401年 0.0025 8.10
1190年 201.45 4280年 0.0025 21.56
1175年 381.70 4310年 0.0025 41.13
1160年 872.35 4415年 0.0025 96.29
1145年 1608.0 5255年 0.0025 211.25
1130年 2293.6 4700年 0.0025 269.50
1115年 2405.5 4520年 0.0025 271.82
1100年 2941.4 3950年 0.0025 290.46
总 1210.10

对比倾销高度和总成本。

倾销的高度 总成本(几千元)
1100年 147.77
1130年 142.79
1160年 161.65
5。结论

同时在同一个方向两个相邻表面矿山开采对双方有很大的影响,尤其是inpit倾销。适当的覆盖的高度end-slope将大大降低采矿成本和运输成本。根据现状和相邻表面的矿山工程特点,建立了数学模型,和最低的成本目标函数进行了分析。

Inpit倾销运输系统将受到不同覆盖在end-slope高度。运输距离和总成本之间的关系与不同的倾销的高度分析了经济成本考虑的条件,与合理的倾销海拔在1130年决定的。

倾销,在三个不同的高度和总成本倾销end-slope高度比较,验证上述理论的正确性的一个例子,可以用来解决类似的问题,当相邻地区矿山开采在表面。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助(51774271)。

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