露天采煤安全技术发展与展望

露天采煤安全技术发展与展望1958年后，国家大力进展露天采煤，并着手开头平朔、元宝山、霍林河等大型露天煤矿的筹建工作。为适应露天采煤事业的进展，国家打算加强露天采煤技术的讨论力气。1965年科研人员进展到近100人，1985年煤炭科学讨论总院抚顺分院成立露天采煤平安讨论所，并投资装备了边坡岩石力学、边坡岩体变形监测及仪表、轮斗挖掘破裂机理、爆破震惊测试、矿山设备性能测试、计算机信息中心等试验室。47年来，露天开采平安讨论所在开采工艺、采矿设备更新换代、爆破技术及器材、边坡稳定性及边坡变形监测技术、计算机技术在露天矿山的应用、露天矿生产的监控技术、地质灾难及环境评价等方面，进行了大量的讨论工作，共完成各类科研课题150余项，为矿山平安高效生产供应了牢靠的技术保证，为我国露天采煤技术的进展做出了贡献。尤其是1981年至今，共完成各类课题110余项，是前24年的2.7倍，其中有32项成果获得国家、省、部级科技进步奖。1采矿工艺、装备、爆破技术及器材的讨论1．1采矿工艺20世纪50年月露天开采平安讨论所先后完成了抚顺西露天矿技术改造方案设计，海州露天矿开拓方式、开采方法的讨论，露天水力机械化采煤的讨论等。1963年——1965年会同中国矿业高校、沈阳煤矿设计院等单位踏勘了西部四省的31个矿点，规划了17个露天煤矿，讨论确定了技术进展方向、开拓开采方式和工艺技术等，为80年月我国露天煤矿的建设进展打下了基础。60年月中期，进行了平朔矿区开采工艺技术的讨论，提出了年产量500~1000万t的开拓开采方案。方案中包括连续工艺、铁道运输工艺、吊斗电铲、内部排土等多种联合工艺，是我国第一次进行特大型露天煤矿开采工艺技术的讨论，其技术水平达到了当时的世界水平。为了协作五大露天煤矿的开发建设，担当了煤岩切割阻力测试技术、元宝山露天矿地下水疏干方法、北方寒冷地区防止剥离物料粘车、粘胶带的防冻技术的讨论。在抚顺西露天矿进行的防粘车现场试验和耐寒运输胶带低温试验在我国尚属首次，其成果应用于现场取得了较好的效果。80年月面对老露天矿进入深部开采、开拓延深困难的局面，参与了技术改造的讨论。特殊是多次参与抚顺西露天矿的技术改造设计，最终提出了上部铁道运输，深部汽车、胶带运输机联合运输，内部排土分布区开采的设计方案。为协作这一方案的实施，进行了西区强化开采和西区提前实现内部排土方案的讨论。方案已实施多年，取得了很好的经济效益。1．2露天开采装备技术1957年完成了“120B电铲发电机外特性改善讨论”，提高电铲工作效率5%~10%，降低了电气和机械故障；“露天矿用12t架线式电机车可控硅脉冲调速的讨论”，使机车的故障率大大降低，节电约12%。60年月后研制了Q2—M64型潜孔钻机。该钻机还可以钻0~30度的倾斜孔；针对中硬岩石研制了LH—200型回转钻机，该钻机可使用切削、牙轮、潜孔等多种钻具，其效率为冲击钻的3~5倍。与吉林重型机械厂联合研制了ZX—150型旋转钻机；1986年研制的KY——150型牙轮钻机台班效率达到了71.5m，最高178m，是潜孔钻机的2.54倍，冲击钻机的6.9倍；研制的QZ3——150型三翼回转切削钻头，其寿命与美国的三翼钻头相同，达到2500m，其价格仅为美国钻头的42%，取代了进口，长期在霍林河露天矿应用。与杭州重型机器、上海胶带运输机械厂、抚顺挖掘机械厂共同担当了我国第一套连续工艺设备的研制和试验。包括轮斗挖掘机、胶带运输机、PS——1000型排土机、YG——15型胶带移设机和YR——1组合胶带接头硫化机，结束了我国不能生产连续工艺设备的历史。80年月由杭重和天工所研制了我国第一套中型轮斗挖掘机。露天开采平安讨论所，参与了全部工业试验和性能测试，完成了成套设备的机械性能测定和生产力量考核，开创了矿山设备性能测试的先河。无宝山、准格尔等大型露天煤矿都部分采纳了轮斗一胶带连续工艺，并从国外引进了大型轮斗挖掘机。为协作这些单位的轮斗挖掘机设计和设备验收任务，又进行了煤岩切割阻力、轮斗挖掘机切割破裂机理、轮斗工作机构设计理论、轮斗挖掘切割力和机械性能测试等方面的讨论。通过对元宝山、抚顺、小龙潭、昭通、霍林河、准格尔、伊敏等露天矿的煤岩切割阻力进行的讨论和测定，提出了我国煤岩切割阻力理论和切割阻力及轮斗挖掘机切割力的测定方法，填补了我国在这一领域的空白，达到国际水平。其成果获煤炭工业部科技进步二等奖。并用上述理论和测试技术完成了准格尔和元宝山两露天矿连续工艺系统的机械性能测试和生产力量考核，为矿山把好了进口设备关。在此期间露天开采平安讨论所建成了世界上最大的斗轮挖掘机试验装置，斗轮直径达0.95m。通过该装置可模拟不同岩性的切割阻力和挖掘机切割力测定，讨论斗轮挖掘机的合理工作参数。如：斗齿受力状态、斗齿外形、斗齿排列方式、切割速度、回转速度、刨片尺寸、斗齿材料的耐磨性等。所研制的单斗电铲斗齿的寿命为一般斗齿睥2.5~3.0倍。1．3爆破技术及器材为解决抚顺西露天矿高段采掘的爆破质量问题，1956年开展了高段爆破技术的讨论。1972年——1973年在海州露天矿采纳了压碴爆破方法，1985年完成了“提高海州矿块煤率爆破方法的讨论”，采纳爆速为2700~3200m/s的低威力炸药、空气柱充填、优化布孔参数、微差延期爆破技术，削减了压碎区，降低了断裂、碰撞、摩擦破裂，使块煤率提高2.83%，1992年进行了“大型露天煤矿爆破技术优化”的讨论，通过安太堡露天矿的试验，使该矿的炸药定额由0.45kg/m3.降低到0.319kg/m3.，综合成本约1053.6万元，剥离量增加20%以上。此外还与沈阳部队工程兵合作研制胜利了B2、B3液体炸药、液体炸药混药车、四路起爆器等，并完成了安太堡、准格尔、霍林河、抚顺西露天等矿的爆破震惊测试和减震技术的讨论。2边坡稳定性和监测技术讨论2．1边坡稳定性讨论边坡稳定技术的讨论始于20世纪50年月中期。1953年海州露天煤矿投产，抚顺西露天煤矿完成改造后，不久在非工作帮就多次消失边坡滑落现象，严峻影响正常生产和设备平安。针对上述2矿的滑坡开头了边坡稳定性讨论工作，主要讨论内容为非工作帮的工程地质条件、岩石物理力学性质、滑坡形成的条件和稳定性分析方法、确定边坡失稳的范围及防治措施。1961年抚顺西露天矿发生了4次百万立方米的大滑坡，其中3号滑坡体危及西大巷提升煤道的平安。我所科研人员参与多部组成的治理工作组，完成了削坡、减重、疏干、加固等措施的设计和施工，确保了提升系统的正常生产。经过这一阶段的讨论工作，建立了一套露天矿边坡稳定性讨论理论及工作方法，培育了一支科研队伍，并建立了岩石力学试验室。边坡工程讨论已成为露天开采平安讨论所的主导专业，也是国内最早开展边坡工程讨论的专业单位之一。并多次参与非煤露天矿山和长江三峡滑坡的治理论证。随着我国露天采煤的进展，先后担当了国家、煤炭部的重大讨论课题，完成了抚顺、阜新、平庄、安太堡、准格尔、小龙潭、义马等露天煤矿的边坡稳定性讨论和滑坡防治工作。至今共完成各类科研课题共60余项，其中12项成果分别获得省、部及国家一、二、三等奖。2．1．1基础讨论（1）工程地质勘察技术。地质构造和岩层赋存条件，特殊是脆弱岩层的状况是形成滑坡的内在因素，查清地质构造是确定滑坡体的规模、滑动模式、稳定分析和防治措施的依据。常规的方法是地表地质结构调查、钻探、巷探。随着雷达探测技术和地震波探测技术的进展，无钻勘察地层及地质构造的目标得以实现。1993年在讨论抚顺西露天矿西南帮边坡稳定项目中，用浅层地质雷达仪胜利地确定了影响该地区边坡稳定的软质凝灰岩的赋存状态及分布规律。在岩体结构分析方面，依据岩体裂隙性的特点，应用了随机模拟，计算机数字模拟方法，以及用岩体质量指标及QD分级来确定岩体的完整性，从而计算岩体结构对边坡稳定的影响。（2）水文地质及地下水监测。边坡岩体中地下水的存在不仅弱化岩石强度，特殊是降低了弱层的抗剪强度，使边坡沿弱层滑落。而且随着地下水位的上升，浮托力增大降低了