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季节性岩土强度差异下的靠帮开采及效益分析

2021-05-10马忠辉黄玉凯陈树召潘朝港

煤矿安全 2021年4期

马忠辉,黄玉凯,陈树召,潘朝港

(1.国家能源投资集团有限责任公司,北京100013;2.神华宝日希勒能源有限公司 生产技术部,内蒙古 呼伦贝尔021599;3.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州221116)

季冻土一般指冬季冻结、夏季完全融化的土,我国季冻土分布范围广泛,约占我国国土面积的55%[1]。在我国内蒙古自治区的一些露天煤矿,气候季节性分明,存在剥离作业期和剥离停产期,季节大致可分为夏季和冬季。分别受夏季干旱气候和冬季严寒气候的影响,边坡岩层物理力学参数在两季呈现差异,外加冬季边坡表层冻土的影响,露天矿边坡稳定性发生变化[2-3]。露天煤矿在生产过程中,出于安全生产的目的,当开采达到最终境界且端帮边坡角达到设计角度时,端帮边坡稳定性系数尚有一定的安全余量,边坡角度偏小会造成部分煤炭资源被端帮压覆无法采出。靠帮开采是基于时效边坡理论,通过内排压帮增大暴露端帮的稳定性,提高端帮边坡角,增加煤炭资源回收量或者减少剥离工作量的开采方式,具有显著的经济效益[4-5]。

煤炭的市场需求一般为冬季大、夏季小。因此,为了适应不同季节的资源需求波动规律,基于冻融作用下岩土强度理论[6],结合冬夏两季端帮稳定性差异,在冬夏两季露天矿的生产中分别设计不同的端帮边坡角,在保证安全的前提下同时提高冬季的采煤量和经济效益。在冬季冻结期向夏季过渡的解冻期内,冻土层逐渐发展为融化层,岩层的强度发生衰减,由于端帮边坡角过高而使得端帮稳定性系数下降,危及露天矿的安全生产。……

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