第9章 结束语

如题所述

我国适合露天开采的煤田地质条件独特,以矿区地质条件和煤层赋存条件为前提,在露天矿境界内的矿体上部较厚煤层采用露天开采,深部不适合露天开采的煤炭资源则转为井工开采,从而形成了露天与井工联合开采,即露井联采。

目前,我国深凹露天矿的开采条件越来越差,剥采比大,采矿综合成本增加,为实现煤炭资源合理持续健康发展,应考虑采用露天井工联合采矿技术以改善矿山经营效益,露天井工联合开采模式在我国煤炭界的使用日渐广泛。实现露天井工的联合开采,开展相应的岩体稳定及变形问题研究成为近年来采矿和地质界关注的重要课题,具有重要的现实意义。

露天井工联合开采要解决一系列复杂的理论与技术问题。本书即针对当前我国露天井工联合开采实践与理论中涉及到的相关问题,结合若干工程实践,为弥补该领域研究中存在的不足,作了一定的开拓性研究工作,开阔了露天井工联合开采问题研究的视野,也为进一步的深入研究开辟了蹊径,具有较大的理论意义和实用价值。

主要研究内容包括:①露天井工联合开采问题发展及研究综述;②露天井工联合开采方法及工程实践;③露天井工联合开采工程地质勘察;④露天井工联合开采的实验研究;⑤露天井工联合开采的时空理论研究;⑥露天井工联合开采边坡稳定分析及治理研究;⑦露天井工联合开采的数值模拟研究;⑧露天井工联合开采安全控制技术。现将主要研究成果总结如下。

(1)对煤炭资源及其产业的发展进行了回顾;对露天开采、井工开采和露天井工联合开采的发展进行了综述,并对煤炭开采方法的发展进行了展望;阐述了本书的研究背景,概述了研究内容。

(2)对露天井工联合开采的历史和现状进行综述,对发展趋势进行了展望;剖析了露天井工联合开采的工程特点和运行机制;阐述了露天井工联合开采的研究方向,并对未来的发展方向进行了剖析;从多个角度定义了露天井工联合开采的类型;阐述了国内5大露天矿山的露天井工联合开采情况,为后续研究提供现场平台。

(3)对煤矿工程地质勘察工作进行了概述;针对露天开采、井工开采、露天井工联合开采的工程地质勘察工作特点进行了剖析;针对安家岭露天煤矿的露天井工联合开采开展了工程地质勘察。

(4)阐述了煤岩物理力学性质试验方法;开展了露天井工联合开采的底摩擦物理相似模型试验和相似模型试验;开展了露天井工联合开采的原位试验,包括煤岩变形试验、强度试验和应力测试。

(5)阐述了煤岩非线性流变模型,建立了边坡开采对井采顶板影响的弯曲蠕变模型和井采条件下边坡蠕变失稳理论模型,确立了露天井工联合开采条件下边坡岩体移动模型及计算原理;剖析了露天井工联合开采井工采场上覆岩层破坏的基本形式和运动发展规律;开展了露天井工联合开采下岩层移动的关键层理论研究,并针对平朔井工二号矿煤层开采进行了关键层分析;确定了露天井工联合开采下煤矿的“三带”分布,开展了停采线位置研究;剖析了井工开采影响露天矿岩体的变形机理。

(6)对边坡稳定性分析方法进行了综述;对极限平衡法的基本思想、假定和理论公式等进行了剖析;介绍了不确定性方法的特点和人工神经网络方法的基本原理;针对海州露天矿露天井工联合开采工程实践,建立了安全系数的求解方法,开展了北帮的顺层岩质边坡和南帮的逆层岩质边坡的加固治理分析;结合极限平衡法的计算结果,开展人工神经网络在露天井工联合开采边坡稳定分析中的应用研究,建立了露天井工联合开采边坡安全系数预测、滑面位置预测和加固治理设计的神经网络模型并进行了实证分析。

(7)对岩土数值模拟方法进行了综述;阐述了强度折减法的基本理论;针对安家岭露天矿北帮露天井工联合开采工程,开展ANSYS有限元模拟分析,剖析了露采和井采的相互影响特征;阐述了有限元和离散元相结合的CDEM数值计算理论,建立了相应计算模型,对安家岭露天矿边坡变形机理、破裂规律及稳定性进行了数值模拟分析,得出了工作面开采对露天矿边坡稳定性的影响规律;利用FLAC3D差分法,建立了安家岭露天矿北帮三维分析模型,并进行了数值模拟分析。

(8)剖析了露采对井采安全的影响规律,井采对露采安全的影响规律;开展了露天井工联合开采影响安全的危险因素排查分析;开展了露天井工联合开采影响安全的监测和预警分析和评价;开展了露天井工联合开采安全控制技术的研究。

研究涵盖了煤矿露天井工联合开采问题的诸多方面,工作系统而全面。通过多学科交叉,开展露天井工联合开采问题的全方位研究,可为现场露天井工联合开采工程的设计与施工提供可靠保证,在理论上和实践中具有重要意义。所建立的研究思路和方法,对国内迅速发展的大型露天井工联合开采工程具有重要参考价值,可带来较大的经济效益和环境效益。

本书只是起个抛砖引玉的作用,还有很多工作和问题亟待今后加强研究和解决。由于笔者学识和水平有限,文中错误和不妥之处在所难免,热切期望有关专家学者批评指正。

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