[发明专利]一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法

说明书

一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法，属于露天开采领域。该方法为建立露天煤矿地质模型和采场的剥采模型，确定内排土场边坡岩土体物理力学指标，再确定露天煤矿内排土场边坡的安全储备系数，以露天煤矿内排土场边坡为工程背景，选取典型的工程地质剖面，在原设计内排土场边坡角度现状的基础上调整平盘宽度，以1°的步长进行加陡，采用极限平衡法对边坡稳定性进行分析，得到逐年的内排土场工程位置，不同排土参数对应的稳定性系数F_S，当满足F_S>K时，最大的排土角度及对应的平盘宽度为最优的内排土场排土参数，并通过结合强度折减理论算法进行进一步验证。该方法在满足安全与实际生产的同时，充分释放内排空间，提前实现完全内排。

技术领域

本发明属于露天开采领域，特别涉及一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法。

背景技术

露天煤矿在开采过程中为了将地壳中的煤炭挖掘出来，需要提前对煤炭上方覆盖的岩石进行剥离并且运至排土场进行排弃，因此，露天开采实际上是一个采场从有到无和排土场从无到有的土地动态演化过程。露天矿的剥离工程量，一般要比采出的有用矿物量多数倍，大型露天矿的年剥离量高达数千万立方米，这些剥离物需根据矿山规划排弃至指定的排土场。不论哪一类露天矿，其剥离物去向都会由开采初期的全部外排逐渐过渡为全部内排。露天煤矿在生产过程中为减少土地占用和缩短剥离运距会将剥离物直接排弃到露天采场的采空区内，形成内排土场。剥离物内排较外排可以缩短剥离运距、降低剥离物提升高度，进而降低矿山生产成本，增加企业经济效益。对于近水平煤层露天煤矿，尽早实现内排、尽可能地增大内排量，是露天矿减少外排量，提高经济效益和生态环境效益的重要途径。随着露天矿降深不断增大，内排土场会形成高大边坡，这样对内排土场边坡稳定性的要求日渐凸显。同时，随着工作帮的不断推进，在实现完全内排前对内排土场的排弃空间的要求也逐渐增大。因此，如何在保障安全、技术可行且满足实际生产需求的前提下合理的优化内排土场的排土参数释放出更大的排土空间，已成为露天煤矿领域一项亟需解决的问题。因此迫切需要提出一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法，保障露天矿健康稳定发展的同时又能创造更大的经济效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法。该方法为建立露天矿的剥采模型，确定逐年的内排工程位置；确定内排土场边坡岩土体物理力学指标；确定露天煤矿内排土场边坡的安全储备系数；对露天煤矿内排土场的排土参数进行优化，并通过结合强度折减理论算法进行进一步验证。该方法在满足安全与实际生产的同时，充分释放内排空间，提前实现完全内排。

本发明的一种露天煤矿内排土场排土参数的优化方法，具体步骤如下：

步骤1：建立露天矿的剥采模型，确定逐年的内排工程位置

建立露天煤矿地质模型和采场的剥采模型，依据生产能力和追踪距离，确定达产后逐年的内排土场工程位置；

步骤2：对露天矿内排土场边坡岩土体进行力学实验，得到内排土场边坡岩土体物理力学指标；

步骤3：确定露天煤矿内排土场边坡的安全储备系数

根据具体露天煤矿内排土场边坡的存在时间、边坡类型、各构成部分物理力学指标的掌握程度和滑坡潜在危害，确定露天煤矿内排土场边坡的安全储备系数K；

步骤4：对露天煤矿内排土场的排土参数进行优化

以露天煤矿内排土场边坡为工程背景，选取典型的工程地质剖面，在原设计内排土场边坡角度现状的基础上调整平盘宽度，以1°的步长进行加陡，采用极限平衡法对边坡稳定性进行分析，得到逐年的内排土场工程位置，不同排土参数对应的稳定性系数F_S，当满足F_S>K时，最大的排土角度及对应的平盘宽度为最优的内排土场排土参数。

所述的步骤1中，建立露天煤矿地质模型和采场的剥采模型采用3Dmine软件。