依兰露天煤矿接续开采方案研究.pdf

分类号T D 8 2 4 U D C6 2 2 ～嘲 ～Ⅵ拶鼍‘驾罗篓掣 学校代码 10 14 7 密级公开 硕士学位论文 依兰露天煤矿攘续开采赢寨研究 T h 曼。S j } 婴蔓坦．Q J 9 I 。 I I ] I 旦．≮№蔓迪强旦．A 鱼迪陋g ．曼l 羔汛 ⋯i 熙．M h 魏飘。Q l 腓髀。￡Q 魏1 ． 懒曼 作者姓名聂海洋 指导教师’魏春启教授 申请学位工学硕士 学科专业采矿工程 研究方向露天采矿理论与技术 辽宁工程技术大学 万方数据 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者及指导教师完全了解辽宝王程整盔太堂有关保留、 使用学位论文的规定，同意辽宝王程撞苤太堂保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 学位论文作者签名 p ，严 翩虢磁应． 矽f 中年6 月侈日 年娜堑月丑引 万方数据 致谢 本论文在选题及写作过程中得到魏春启教授的悉心指导。在写作过程中恩师多次询问 论文进程，并为学生指点迷津，帮助学生开拓思路，并精心点拨、热忱鼓励。从师三年取 得不少收获也有不少体会与感悟。魏老师创新的精神，高尚的品德，踏踏实实的作风，以 及高屋建瓴把握全局的能力给学生树立起典范，恩师不仅授给学生以文，而且从他身上学 生也学到许多做人做事的道理，这些都是魏老师教给学生的宝贵财富。在此论文完成之际， 谨向我的导师致以崇高的敬意和深深的感谢。 非常感谢在我读硕期间给我教诲和帮助的任课老师，感谢梅斌师兄、国新师姐的无私 帮助，感谢朋友们的关心照顾。 感谢中煤龙化哈尔滨矿业公司依兰露天煤矿在论文写作中所提供的资料 感谢这些年来父母亲戚的支持和关爱 感谢研究生学院和矿业学院对我的培养 最后感谢百忙之中抽出时间评阅本论文的各位专家，并向你们致以诚挚的谢意 期待 得到各位教授专家的批评指正 万方数据 摘要 现如今，依兰露天矿的产量以及剥采工程相继进入调整阶段，怎样选择合理的开采方 案使露天矿的后续生产更加顺利，是非常值得研究的课题。 本文以中煤龙化哈尔滨矿业公司依兰露天矿2 0 1 2 年2 月末生产现状为基础，从技术 角度出发，对露天矿的接续开采方案进行了研究。利用依兰露天矿C A D 系统建立露天矿 三维地质模型，确定合理开采境界、计算境界内煤炭储量，提出三个合理的接续开采方案 即东部纵采，中西部横向开采方案；东部纵采，中西部纵向开采方案；东部纵采，中西部 横向，纵向相结合的开采方案。并对每个方案进行了细致详细的分析计算，制定出所需的 评价指标参数，最后运用系统工程里的多属性综合评价理想点法对三种方案评价指标进行 分析计算，根据分析计算得出的结果选择适合此矿山的合理的开采方案。通过比较确定东 部纵采，中西部工作线横纵组合型布置方案为最优方案。 关键词地质模型；开采方案；评价指标；理想点法 万方数据 A b s t r a c t N o w a d a y s ，t h ep r o d u c t i o na n ds t r i p p i n ge n g i n e e r i n go fY i l a nO p e n - p i tm i n eh a v es t e p p e d i n t ot h es t a g eo fa d j u s t m e n t ，h o wt os e l e c tr a t i o n a lm i n i n gs c h e m em a k e st h ea f t e r m a t ho ft h e o p e n - p i tm i n ep r o d u c t i o nm o r es m o o t h l y ，i ti sv e r yw o r t h yo fs t u d y ． I nt h i sp a p e r ，b a s e do nt h ep r o d u c t i o ns t a t u so ft h ee n do fF e b r u a r y2 012H a r b i nm i n i n g c o m p a n yC h i n aC o a lL o n g h u a ，f r o mat e c h n i c a lp o i n t ，t os t u d yc o n t i n u em i n i n gs c h e m eo fo p e n p i t ．U s i n gC A Ds y s t e m sY i l a nO p e n c a s tm i n et o b u i l dO p e n c a s tm i n et h r e e d i m e n s i o n a l g e o l o g i c a lm o d e l ，d e t e r m i n e dt h er a t i o n a le x p l o i t a t i o no ft h er e a l m ，t h ec a l c u l a t i o no ft h er e a l m o fc o a lr e s e r v e s ，p r o p o s e dt h r e er e a s o n a b l es u c c e s s i v em i n i n gp l a n ．T h a tl o n g i t u d i n a lm i n i n gi n e a s t e r n ，M i d w e s t t r a n s v e r s em i n i n g s c h e m e ；L o n g i t u d i n a lm i n i n g i n e a s t e r n ，M i d w e s t l o n g i t u d i n a lm i n i n gs c h e m e ；e a s t e ml o n g i t u d i n a lm i n i n g ，M i d w e s tt r a n s v e r s ev e r t i c a li n t e g r a t i o n p r o g r a m ．A n dm e t i c u l o u sa n d d e t a i l e da n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o no fe a c hs c h e m ew e r ec a r r i e do u t ， w o r ko u tt h ee v a l u a t i o ni n d e xp a r a m e t e r s ，f i n a l l yu s i n gs y s t e me n g i n e e r i n gi nt h em u l t i p l e a t t r i b u t ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fi d e a lp o i n tm e t h o dt oa n a l y z et h r e ek i n d so fs c h e m e e v a l u a t i o ni n d e xc a l c u l a t i o n ．C a l c u l a t e da c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h er e s u l t so ft h es e l e c t i o n t oc h o o s ear e a s o n a b l em i n i n gp l a nf o rt h i sm i n e ．B yc o m p a r i n gw i t ht h eo t h e rt w os c h e m e s ．i ti s c o n c l u d e dt h a tt h el o n g i t u d i n a lm i n i n g ，t h ee a s t e mM i d w e s tw o r kl i n el a y o u to fh o r i z o n t a la n d v e r t i c a lc o m b i n a t i o ni St h eo p t i m a ls o l u t i o nf o rt h i sm i n e K e y w o r d s g e o l o g i c a lm o d e l ；m i n i n gs c h e m e ；e v a l u a t i o ni n d e x ；i d e a lp o i n tm e t h o d I I 万方数据 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I I 1 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1研究的背景，目的及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．1接续开采研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 采矿C A D 技术研究发展概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．3多属性综合评价方法研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3论文研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．4研究技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 2矿区概况及境界确定与储量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．1地理概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 2 ．2 矿区开采现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．3 矿区工程地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，8 2 ．4境界确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．4 ．1 境界确定原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯．．1 0 2 ．4 ．2 开采境界的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 2 ．5 储量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12 2 ．5 ．1矿床地质模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．5 ．2 储量的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 2 ．6 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 3接续开采方案研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．1开采工艺及设备选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 3 ．1 ．1 工艺及设备选择原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．1 ．2工艺选择及设各选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l8 3 ．2开采参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 3 ．3开采方案综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 万方数据 3 ．4开采方案安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．5 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 4依兰露天矿开采程序评价与选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．1多属性综合评价理想点法概述及原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯3 9 4 ．2评价方案筛选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 4 ．3评价指标体系及指标标准化方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．3 ．1指标及指标体系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 4 ．3 ．2建立指标体系的过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 4 ．3 ．3评价指标标准化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 4 ．4评价体系在依兰露天矿开采程序选优中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 4 ．5所选最优开采方案各年工程位置实体模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．6 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 5结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 5 ．1 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 5 ．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 5 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 作者简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．5 9 学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 前言 1 ．1 研究的背景，目的及意义 露天矿接续开采方案是露天开采研究领域不能忽视的问题，它关系到露天采剥能否正 常进行，是矿山工程可持续发展的一项重要研究内容，接续过程涉及到设备选型，开采参 数，煤炭产量，工程位置，开采程序，开拓运输系统等多个方面。一个好的接续方案应该 不影响矿山正常生产，不增加新的投资成本，尽量使用原有的运输车队及采装设备，在不 增加其它新设备的投资条件下做到顺利接续生产。 中煤龙化集团哈尔滨矿业公司依兰露天煤矿，2 0 0 9 年进行了横采内排技术改造 设计。但由于各种原因，横采内排方案完成效果不理想，对后续的生产接续造成了 影响，其实施情况如下 1 没有完成深部工作线横向布置、走向推进、汽车运输的开采方法。 2 未实现横采内排追踪压帮。 3 部分实现分区横采，在东部采区建立临时内排土场，缓减排土空间严重 不足现象。 该矿在长期生产中积累了许多影响露天矿持续发展的问题，其中主要的技术因素有 1 因为露天矿采剥时没有按以前设计的组合台阶开采，出现了工作帮大部分台阶 并段靠帮现象，主要部位的工作帮坡角达到2 1 。～4 6 。，剥采失调严重，电铲作业的工作 面布置及工作平盘恢复十分困难，达不到顶板拉沟露煤的工程位置，回采煤量严重不足， 煤炭产量难以接续。 2 外排土场已没有剩余排弃空问，内排土场空问有限。新购排土场7 8 公顷可以 排土7 0 M m 3 。 3 由于东部采区出现了滑坡，使得东部采区上部剥离台阶无法进行正常生产剥离， 所以原设计的开采境界和储量需要重新圈定和核算。 随着开采深度的继续加大，上面所提的问题如果得不到解决，将会导致煤炭产量难以 保持稳定，还有可能会出现减产情况，如此对单位职工的收入和企业的稳定将造成影响。 为了保证依兰煤化工项目持续稳定的煤炭供应本论文将对依兰煤矿的接续方案进行研究。 露天矿接续开采这个课题涉及到剥采工程位置、开拓运输系统的过渡和衔接、产量接续、 排土场的发展和建设等技术问题。本设计在2 0 1 2 年2 月末的采场现状基础上对境界内煤 岩进行了合理的规划。制定了合理的工程进度计划、控制时空关系，协调好采剥工程位 置和工程量搭配，如此不仅能较好的完成产量任务还能使各年度的实际采剥工程能够顺利 完成，对以后深部露天矿的开采接续有一定的参考作用。 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 ．2国内外研究现状 1 ．2 ．1接续开采研究现状 随着社会经济的大力发展，对煤炭的需求量也持续增加，煤炭行业利润随之增加，全 国很多露天矿为追求更高的经济效益，都存在不同程度的对露天矿进行工艺改造及接续 开采1 1 1 研究，以此来提高原煤产量，增大经济效益。 魏家峁露天矿采区接续的研究 魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化工程配套项目，二采区的开发在首采区开采到一 定程度时就要进行，其目的是为了配合电厂的生产。如此就遇到了采区的接续，开拓方案， 开采工艺的问题。 魏家峁露天煤矿在首采区开采到一定时期时，紧接着就要对二采区进行开采。遇到这 种特殊情况的原因是为满足电厂的生产需要。开拓方案方面，首采区设计采用井巷胶带输 送机方案，并且由于二采区服务年限长，井巷工程投入运行后可以长期发挥效益。此外 井巷胶带输送机方案能够减小煤的运输距离和减少剥离量，减少设备、降低投资和运营 费用。开采工艺方面，上部岩石采用单斗铲剥离，卡车运输，半固定破碎机破碎，胶带输 送机运输，排土机排土的半连续开采工艺；下部剥离采用两套吊斗铲倒堆的开采工艺； 采煤采用2 1 m 3 液压单斗铲装9 1 t 汽车。排土方面，二采区从基建到全部内排需7 年时间。基 建期间少部分采用单斗铲一卡车工艺，剥离物排往首采区的内排土场上。因为外排时问相 对来说比较短，所以要尽快建立内排土剥离系统。接续方案对采区接续上可能存在的问题， 提出了很好的办法和解决措施，为企业的发展提供了技术方面的支持。 1 ．2 ．2采矿C A D 技术研究发展概况 C A D 技术在采矿行业的应用起步较早，从8 0 年初开始外国就研究起矿用软件，该系列 软件是以矿床模型基础的，开发的软件涉及到地质资料处理、矿床建模、地质资料处理、 矿床建模、开采辅助设计、管理信息系统等各个方面。其中部分软件如D A T A 衍I N E 、 V U L C A N 已实现了真三维集成图形环境。 步入9 0 年代，集成化和可视化技术在C A D ／C A M 、G I S 、有限元计算等方面得到广泛 的应用，在地质和矿山C A D 方面也已经起步。这段时期国外开发和研制了非常多的关于 地质储量计算和矿床开采辅助设计方面的软件，如M I N E X 3 D 、D A T A M I N E 等，这些软件 侧重于矿床开采的辅助设计方面的工作，当然这些都是与之前主要描述矿床和管理原始资 料的软件相比的。 2 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 在8 0 年代初，我国采矿C A D 技术的应用和研究工作已经开始了，那时采取的主要研 究手段是引进国外的软件进行消化和吸收，但是在软件推广过程中存在一定难度，其主要 原因是国内矿山与国外矿山的管理方式不同，机械设备也存在差别。另外，还存在着语言 的障碍如此造成人机交互的效率变低，再者购买价格也比较高，所以软件很难推广。最近 2 0 年以来，国内经济发展比较迅速，为了提高工作效率，提升企业竞争力，各行业在软件 的开发投入方面都有所增加。矿业软件的研究投入主要体现在建材、冶金、煤炭等行业， 并取得了一些成果，收到了较好的经济与社会效益，当然这些效益主要是在管理信息系统 开发与应用方面的软件上取得的。就矿山来说，对露天矿用软件的研究和应用比对井工矿 的研究应用要多。经过一段时间的学习摸索从八十年代中期开始，我国开发了一些C A D 应 用软件，这些软件主要解决以地质、测量、采矿等各专业为主的专业问题，并投入了实际 应用，收到了较好的效果。下面主要介绍下比较好用的国产矿用软件。 S M C A D 全称为数字化露天矿计算机辅助系统平台1 2 1 ，该软件是在A u t o C A D 平台上编 制完成的，它是典型的三维交互式辅助设计软件。主要作用是辅助露天矿山企业人员的设 计工作，软件可以用在地质、测量、采矿专业的工作上，它建立在计算机图形学、空间数 据库、三维虚拟现实技术等基础上。为了使露天矿生产有一个直观、动态、立体的开采对 象数字信息平台以及有效的采矿辅助设计系统，S M C A D 采用了集成化的设计思想，它 将地质、测量、采矿等技术工作融为一体，全面实现了地质信息管理、储量预测、地质预 报、测量验收、开采设计及生产进度计划编制工作的可视化、数字化，是露天矿山企业进 行数字化矿山建设最佳的软件平台。目前，国内多家露天煤矿企业例如神华宝日希勒露天 煤矿、平煤集团平庄西露天煤矿等已经运用了该软件系统，并且取得了不错的经济效益。 同时也极大地提高了测量、地质、采矿工程师们的工作效率。 3 D M i n e 矿业软件是北京三地曼矿业软件科技有限公司 其前身为北京东澳达科技有 限公司 开发的一套矿用软件系统。该矿业工程软件是一套重点服务于矿山地质、测量、 采矿与技术管理工作的三维软件系统。这一系统可广泛应用于包括煤炭、金属、建材等固 体矿产的地质勘探数据管理、矿床地质模型、构造模型、传统和现代地质储量计算、露天 及地下矿山采矿设计、生产进度计划、露天境界优化及生产设施数据的三维可视化管理。 以此为基础平台，发挥国人自主知识产权的优势为矿山用户提供国内最为专业的软件技术 支持与咨询服务。该是一款面向地勘单位、生产矿山、科研设计院所、专业教育机构的， 致力于矿业方向的三维专业软件。该软件是广大生产、科研、教育工作者得力的工具。 3 D M i n e 软件凭借优秀的产品功能和品质，辅之以专业的本土开发、技术支持和咨询服务， 迅速赢得了越来越多的用户和广泛的行业知名度。目前已有百余家国内矿业企业、地勘单 位和科研院所购买使用，得到了众多专业技术人员和专家的认可和好评。3 D M i n e 软件核 心特点为 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 二维和三维界匦技术的完美整合，技术领先，易学易用。 2 结合O f f i c e 、A u t o C A D 通用技术，拥有方便实用的图层管理和右键功能。 3 支持选择集的概念，快速编辑和提取相关信息。 4 集成国外同类软件的功能特点，步骤更为简便快捷。 5 剪贴板技术应用，使A u t o C A D 、E x c e l 、W o r d 以及T e x t 数据与图形的直接转换。 6 具有自主知识产权的三维可视化软件平台。 7 与国际主流矿业软件具有相同的理念和功能模块，符合国际标准的储量计算方法。 8 稳定性强、广泛兼容、定制扩展和专业维护。 相比于S M C A D 该软件增加了一些功能，可以进行井工矿的设计，管理工作，但是由 于S M C A D 是建立在A u t o C A D 的基础上所以操作起来没有生疏感，两款软件各有千秋都 是最近几年开发的不错的矿用软件。 随着时代的发展矿用C A D 技术在开采设计中的应用日益深入和广泛，已普遍地为工 程技术人员所接受，这主要得益于运用软件设计可以更加精确、高速，提高效率，节省时 间。 1 ．2 ．3多属性综合评价方法研究现状 我们知道当一个矿山的开采境界确定之后其内部的储量也就随之确定，在进行矿山开 采时对于不同的开采方案会产生不一样的经济效果，因此需要确定合理的开采程序，以达 到煤炭开采利益最大化。通常我们需要对多个开采程序进行评价，比较和优化，以选择适 合该矿的最佳开采方案。 多属性决策评价【3 】问题 m u l t i ．o b j e c t i v ed e c i s i o nm a k i n gp r o b l e m s ，M O D M 是在2 0 世 纪六七十年代间发展起来的- - f - j 科学。、最早提出这一问题的是法国经济学家帕累托，他将 许多不相干的，在本质上没有可比性的对象变为单一的目标去寻找最解优，并提出了帕累 托最优概念。2 0 世纪5 0 年代初科学家分别在运筹学、经济学和心理学三个学科内对多目 标决策问题进行了研究。1 9 5 1 年，K u h n ．T u c k e r 的理论研究提供了后继的数学规划的算法 基础；经济学家K o o p m a n s 对有限资源合理分配问题进行了研究，该资源是以多目标为特 征的。2 0 世纪7 0 年代以来，多目标决策问题取得了长足的发展，应该来说毫无疑问这个 时期是多目标决策理论和应用研究的重要时期，该时期研究的主要内容是如何获得非劣解 和向量的优化算法，在该阶段交互式方法被提出，这是由于非劣解集的规模使得最终解 很难得出。由于研究成果不断地涌现，许多关于多目标准则的专著也在这一时期相继出版。 关于目标规划、多目标单纯形法和替代价值权衡法等多目标论著陆续出版。1 9 6 9 年，美国 颁布的国家环境政策法规 N E P A 和水土资源规划原则与标准推动了多目标决 策在各个领域的运用。 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 从2 0 世纪8 0 年代后，研究者转向了对决策者提供的多准则决策支持的研究。他们不 在考虑定义和结构问题，该定义和结构主要建立在对决策人的偏好和行为的假设基础上 的。这个阶段他们主要研究决策者的行为以及问题求解的组织和背景问题，由于计算机科 学、认知科学等的发展也为这种研究提供了可能。 2 0 世纪7 0 年代中后期，我国才开始对多目标决策[ 3 3 1 问题进行研究和应用，在这方面 做了很多卓有成效的工作，取得了不错的成果。近年来，许多该理论、方法和应用的研究 更是焕发出勃勃生机，研究成果也接连不断。 1 ．3论文研究内容 本论文研究对象为依兰露天煤矿，论文写作过程中从开采程序、开采工艺等技术因素 考虑，结合矿业公司实际情况对依兰露天煤矿深部接续方案可行性进行了研究。本论文将 重点研究以下内容 1 分析研究依兰露天煤矿生产现状、依兰露天矿矿床赋存条件，地质地形条件； 确定露天矿合理开采境界。 2 建立依兰露天煤矿的矿床地质三维模型 3 开拓开采方式的研究，包括开采参数的确定，开采工艺的选择，工程位置接续， 生产能力确定等。 4 分析研究依兰露天矿接续可行方案。拟定接续的开采方案 ①东部纵采，中西部横向开采方案； ②东部纵采，中西部纵向开采方案； ⑨东部纵采，中西部横向，纵向相结合方案。 5 利用依兰露天矿模拟开采模型对上述方案进行计算分析 6 通过计算分析、剥采关系优化，确定适合各方案的露天矿生产能力、平均运距 等参数。 7 通过选定的影响因子建立评价指标体系，利用多属性综合评价方法的理想点法 对以上3 个方案进行分析评价，得出最优方案，并制订出各年度生产规划表和工程位置图。 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 1 ．4 研究技术路线 r ’ t 依兰露天煤矿接续开采方案研究 ● 1『’ 露天矿开采程序的相关资料 查阅相关文献 叫 开采程序优化方法的相关资料 J工程概况及地质概况分析 现场调研 经济指标、生产作业指标 东部纵采，中西部横向开采方案 { H f 合理开采程序方案 】 一f 东部纵采，中西部纵向开采方案 一【 。⋯。⋯⋯’⋯ 一 东部纵采，中西部横向，纵向结合方案j 『 利用多属性综合评价方法理想点法对方案进行分析评价 1『 确定适应此矿山的合理的开采程序方案 图1 ．1论文技术路线 F i g ．1 ．1 T h et e c h n i c a ll i n eo ft h e s i s 6 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 2矿区概况及境界确定与储量计算 2 ．1地理概况 依兰矿区在黑龙江省中部松花江岸边，依兰县城与方正、通河县交界处。其坐标处 在东经12 9 0 ～12 9 0 3 0 ’，北纬4 6 0 ～4 6 0 2 0 ’。 依兰露天矿在达连河镇南部，矿区气候属寒温带大陆性气候。夏季短，冬季长，风大 寒冷，封冻期长 1 1 月份到来年4 月份 ，一般冻结深度为1 ．5 0 ～1 ．8 0 米。依兰露天矿地 理位置如图2 ．1 所示。 图2 ．1 依兰露天矿地理位置 F i g ．2 ．1 Y i l a no p e np i tm i n eg e o g r a p h i c a ll o c a t i o n 2 ．2 矿区开采现状 依兰露天煤矿经过多年的生产经营，采装，运输，排土等生产系统已经完整地建立起 来了，为露天矿的接续改造奠定了良好的基础。露天矿剥离和采煤均使用单斗一卡车开采 工艺，其主要生产设备为4 ．6 m 3 电铲及4 5 t 和2 5 t 自卸卡车。 近几年依兰露天矿产量持续增长，但在生产过程中由于历史原因和组织管理问题使得 剥采关系严重失调、导致排土空间严重不足、外排土运距增大，使得生产成本大大增加， 毫无疑问这些问题的存在对露天矿的发展造成了严重影响，由于剥采关系失调严重甚至会 使露天矿停产。为了使依兰露天矿能够保持健康生产发展，必须对露天矿的开采程序进行 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 改进。针对露天矿生产现状以及煤层倾斜赋存的特点，在考虑了技术、经济因素条件下， 研究提出了三种可行的开采方案即东部纵采，中西部横向开采方案东部纵采，中西部纵 向开采方案；东部纵采，中西部横向，纵向结合方案。 针对以上三个方案进行细致详细的分析计算，拟定合理的煤炭产量，制定出所需的评 价指标参数，最后运用系统工程里的多属性综合评价理想点法对三种方案评价指标进行详 尽的分析计算，再根据分析计算得出的结果选择适合此矿山的合理的开采方案。 无论采用何种接续开采方案，其圈定的露天矿最终境界都是相同的。地表境界东西长 约为3 ．0 k m ，南北宽约为0 ．9 7 k m ，地表面积为2 ．0 2 k m 2 ，底部境界东西长为2 ．7 4 k m ，南北宽为 o ．6 9 k i n ，底部面积为1 ．2 2 k m 2 。露天矿开采最大深度到．1 5 0 m 。根据2 0 1 2 年2 月验收位置， 露天矿开采境界内剩余的原煤量 含夹层油页岩、炭页岩 原煤1 7 8 2 ．2 7 万吨，境界内剥 离量1 0 9 3 3 万立方米，平均剥采比为6 ．1 3m 3 ／t 。依兰露天矿开采现状图，见图2 ．2 。 图2 ．2 依兰露天矿开采现状图 F i g ．2 ．2 S i t u a t i o nd i a g r a mo f Y i l a no p e n - p i tm i n i n g 2 ．3 矿区工程地质条件 1 工程地质分层描述 ①油页岩‘4 】灰褐褐黑一棕黑色，泥质胶结，质细腻致密，层理发育，巨厚及薄层 状层理，层面清晰平滑，层理连续发育，在饱和水状态下，层问结合较牢，失水后，多呈 8 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 0 ．5 ～1 ．O c m 薄片剥离。抗压强度一般为1 0 0 ～3 0 0 k g ／c m 2 ，极小值为1 ．3 ～3 0 埏／c m 2 ，为软一极 软的岩层。 ②粉细砂岩和粉砂岩互层呈灰白一灰绿色，泥质胶结，大多具有水平及微波样的层 理，层面具有平直清晰的特点，层间结合处较差。该层分布于下层煤下部中、粗砂岩间及各 煤层间。一般均以O ．2 m - - l m d 、薄层在中、粗砂岩间以夹层出现，最大厚度可达1 0 余米。抗 压强度为1 5 0 ～3 0 0 k g ／c m 2 ，最小值为0 ～4 2 k g ／c m 2 。 ⑨细砂岩 分布及特征同上 。灰～灰白色，泥质胶结，质软，分选较好，层理发育， 层面较平直清晰，岩层完整性差，裂隙发育与上下层多呈突变接触，层间结合较牢。抗压 强度为2 0 0 ～3 0 0 k g ／c m 2 。 ④中砂岩分布于下层煤底部，层厚2 ～5 m ，构造松散，质体较软，裂隙较发育， 但多被泥质或方解石填充。抗压强度为2 0 0 , ～3 0 0 k g ／c m 2 。 ⑤粗砂岩 分布同上 。层厚l ～5 m ，较厚者约1 0 余米，与薄层粉、细砂岩、油页岩 相问共生。泥质胶结为主，少有凝灰质胶结，结构松散，质软。抗压强度最大值为1 5 0 ～ 3 0 0 k g ／c m 2 ，最小值为3 0 ～7 0 k g ／c m 2 。 ⑥花岗岩质粗砂岩分布于下部岩层底部。裂隙发育，倾斜角为7 0 0 ～8 0 0 ，部分近似 直立，裂面粗糙，局部有擦痕，抗压强度5 P - 一3 0 S k g ／c m 2 。 ⑦煤黑色，块状结构，节理发育，贝状断口，中层煤中多含琥珀，上层煤中多油页 岩夹层及炭页薄层，结构松散，层理发育，比重1 ．4 ～1 ．7 ，容重1 ．2 ～1 ．3 ，抗压强度5 l ～ 1 2 7 k g ／c m 2 ，凝聚力系数3 7 ．2 k g ／c m 2 。 ⑨花岗岩为煤系岩层基底，抗压强度3 0 0 ～9 0 0 k g ／c m 2 。 2 软岩发育情况 软岩层主要分布于下层底板及中、粗砂岩间，少量分布在煤层间及油页岩中。下层煤 底板凝灰岩的发育，受到基底地形形态的控制，总的分布规律是浅部厚f 垂深约1 0 0 m 以 上 而深部薄 垂深约l O O m 下 。由于沉积建造环境和内外营力使用的差异，形成本区岩层 岩性、岩层物理性、力学强度各向异性，因之软岩发育在深度和广度上分布是不均匀的。 2 ．4 境界确定 设计露天矿时，一般首先要确定技术上可能，经济上合理的露天矿开采境界⋯1 。露天 矿深度、底的周界和最终边坡角等要素决定了露天开采境界。合理确定露天矿开采境界非 常重要，露天开采境界大小将影响露天矿场内的矿岩量，露天矿的生产规模和服务时限、 基建工程量、建设完成所需时间及达到规定产量的年限、设备选型配套、产品成本和盈利、 基建投资额及其合理利用等等。开采程序、开拓方法等主要技术决定，以及排水巷道及地 面建筑物的位置、地面运输系统等一般都要在境界确定之后才能合理决定。 9 万方数据 辽宁工程技术大学硕士学位论文 2 。4 ．1境界确定原则 1 影响境界圈定的因素 露天矿开采境界的影响因素是许多的，可以概况为下列四类 ①国家建设所制定的方针政策。比如以农业为基础的方针、经济政策、综合利用及 环境保护法等等。 ②自然因素。包括矿床在空间的分布、倾斜角、厚度等埋藏的条件，矿石及围岩性 质、地表河流、冲沟、水文地质条件等等。 ③技术经济因素。包括所用的开采工艺及设备，矿山的基建投资，煤炭成本和销售 价格、矿石质量，开采中的损失贫化、基本建设年限及达到设计产量的年限，装备供应情 况及人民经济发展水平等等。 除此之外，露天煤矿的开采境界还受到探矿深浅及规模的限定，由勘探程度决定。露 天矿开采境界必须在综合考虑上述因素基础上确定，但各因素对不同矿床作用不同，要抓 主要的限制性因素。 2 境界圈定的依据与原则 ①矿业公司露天矿2 0 1 2 年2 月末生产现状有关资料； ②2 0 0 8 年3 月黑龙江省煤田地质局- - O 四勘探队提供的“黑龙江省依兰煤矿深部区详 查报告”； ⑨本论文中所确定的开采方法、开采工艺和开采技术条件。 ④所确定的最终边坡角； ⑤依据煤炭工业露天矿设计规范 G B 5 0 ] 9 7 ．2 0 0 5 的要求，露天煤矿在采剥 非焦煤时，经济剥采比不应该大于1 0 ．01 1 2 3 ／t 2 ．4 ．2开采境界的确定 本论文在边坡部分借鉴了依兰露天矿扩界开采的研究成果，扩界开采时通过边坡稳定 性计算得到安全距离应大于5 0 m 的结论，该安全距离是指南排土场坡底与采场地表境界 之间的距离。地表境界圈定时依照露天煤矿2 0 1 2 年2 月末工程位置现状为基础，并充分 考虑东部滑坡部分的影响，最终以4 1 。最终帮坡角进行圈定。 所圈定的境界描述如下 南部境界1 4 勘探线以东的滑坡处部分，上部剥离台阶不再剥离，采出底部煤炭即可。 深部及地表境界以最终帮坡角4 1 0 推算得出1 4 勘探线西边