一種露天煤礦內(nèi)排土場排土參數(shù)的優(yōu)化方法，屬于露天開采領(lǐng)域。該方法為建立露天煤礦地質(zhì)模型和采場的剝采模型，確定內(nèi)排土場邊坡巖土體物理力學(xué)指標(biāo)，再確定露天煤礦內(nèi)排土場邊坡的安全儲備系數(shù)，以露天煤礦內(nèi)排土場邊坡為工程背景，選取典型的工程地質(zhì)剖面，在原設(shè)計內(nèi)排土場邊坡角度現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上調(diào)整平盤寬度，以1°的步長進(jìn)行加陡，采用極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得到逐年的內(nèi)排土場工程位置，不同排土參數(shù)對應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)F_S，當(dāng)滿足F_S>K時，最大的排土角度及對應(yīng)的平盤寬度為最優(yōu)的內(nèi)排土場排土參數(shù)，并通過結(jié)合強度折減理論算法進(jìn)行進(jìn)一步驗證。該方法在滿足安全與實際生產(chǎn)的同時，充分釋放內(nèi)排空間，提前實現(xiàn)完全內(nèi)排。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于露天開采領(lǐng)域，特別涉及一種露天煤礦內(nèi)排土場排土參數(shù)的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

露天煤礦在開采過程中為了將地殼中的煤炭挖掘出來，需要提前對煤炭上方覆蓋的巖石進(jìn)行剝離并且運至排土場進(jìn)行排棄，因此，露天開采實際上是一個采場從有到無和排土場從無到有的土地動態(tài)演化過程。露天礦的剝離工程量，一般要比采出的有用礦物量多數(shù)倍，大型露天礦的年剝離量高達(dá)數(shù)千萬立方米，這些剝離物需根據(jù)礦山規(guī)劃排棄至指定的排土場。不論哪一類露天礦，其剝離物去向都會由開采初期的全部外排逐漸過渡為全部內(nèi)排。露天煤礦在生產(chǎn)過程中為減少土地占用和縮短剝離運距會將剝離物直接排棄到露天采場的采空區(qū)內(nèi)，形成內(nèi)排土場。剝離物內(nèi)排較外排可以縮短剝離運距、降低剝離物提升高度，進(jìn)而降低礦山生產(chǎn)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。對于近水平煤層露天煤礦，盡早實現(xiàn)內(nèi)排、盡可能地增大內(nèi)排量，是露天礦減少外排量，提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益的重要途徑。隨著露天礦降深不斷增大，內(nèi)排土場會形成高大邊坡，這樣對內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定性的要求日漸凸顯。同時，隨著工作幫的不斷推進(jìn)，在實現(xiàn)完全內(nèi)排前對內(nèi)排土場的排棄空間的要求也逐漸增大。因此，如何在保障安全、技術(shù)可行且滿足實際生產(chǎn)需求的前提下合理的優(yōu)化內(nèi)排土場的排土參數(shù)釋放出更大的排土空間，已成為露天煤礦領(lǐng)域一項亟需解決的問題。因此迫切需要提出一種露天煤礦內(nèi)排土場排土參數(shù)的優(yōu)化方法，保障露天礦健康穩(wěn)定發(fā)展的同時又能創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種露天煤礦內(nèi)排土場排土參數(shù)的優(yōu)化方法。該方法為建立露天礦的剝采模型，確定逐年的內(nèi)排工程位置；確定內(nèi)排土場邊坡巖土體物理力學(xué)指標(biāo)；確定露天煤礦內(nèi)排土場邊坡的安全儲備系數(shù)；對露天煤礦內(nèi)排土場的排土參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并通過結(jié)合強度折減理論算法進(jìn)行進(jìn)一步驗證。該方法在滿足安全與實際生產(chǎn)的同時，充分釋放內(nèi)排空間，提前實現(xiàn)完全內(nèi)排。

本發(fā)明的一種露天煤礦內(nèi)排土場排土參數(shù)的優(yōu)化方法，具體步驟如下：

步驟1：建立露天礦的剝采模型，確定逐年的內(nèi)排工程位置

建立露天煤礦地質(zhì)模型和采場的剝采模型，依據(jù)生產(chǎn)能力和追蹤距離，確定達(dá)產(chǎn)后逐年的內(nèi)排土場工程位置；

步驟2：對露天礦內(nèi)排土場邊坡巖土體進(jìn)行力學(xué)實驗，得到內(nèi)排土場邊坡巖土體物理力學(xué)指標(biāo)；

步驟3：確定露天煤礦內(nèi)排土場邊坡的安全儲備系數(shù)

根據(jù)具體露天煤礦內(nèi)排土場邊坡的存在時間、邊坡類型、各構(gòu)成部分物理力學(xué)指標(biāo)的掌握程度和滑坡潛在危害，確定露天煤礦內(nèi)排土場邊坡的安全儲備系數(shù)K；

步驟4：對露天煤礦內(nèi)排土場的排土參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

以露天煤礦內(nèi)排土場邊坡為工程背景，選取典型的工程地質(zhì)剖面，在原設(shè)計內(nèi)排土場邊坡角度現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上調(diào)整平盤寬度，以1°的步長進(jìn)行加陡，采用極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得到逐年的內(nèi)排土場工程位置，不同排土參數(shù)對應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)F_S，當(dāng)滿足F_S>K時，最大的排土角度及對應(yīng)的平盤寬度為最優(yōu)的內(nèi)排土場排土參數(shù)。

所述的步驟1中，建立露天煤礦地質(zhì)模型和采場的剝采模型采用3Dmine軟件。