一种基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法

技术领域

本发明属于露天煤矿端帮采煤技术领域，特别涉及一种基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法。

背景技术

露天端帮煤回收是一种直接在露天矿采场的端帮出露煤层布置专用回收设备进行原煤回收的煤炭开采方法，可对露天煤矿端帮压覆煤炭进行有效回收。露天煤矿端帮煤回收是煤炭安全绿色智能开采的重要研究方向，可为我国煤炭能源可持续发展提供有力支撑。

针对露天煤矿端帮煤采煤方法、充填方法的研究较多，端帮煤回收量计算方法研究较少。目前端帮煤回收量计算仍采用人工圈定开采范围，采用圈定范围内可采总煤量乘以预估回采率得出端帮煤回收量的方法，而且回收范围基本为已开采完成区域，也未考虑端帮采煤与露天煤矿采、排工程的相互影响，两者间的时空关系及约束机制不明，不能准确确定端帮煤回收量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法，实现与露天矿采、排工程相协调，达到计算端帮煤回收量的目的。

发明所采用的技术方案是：一种基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法,其技术要点是，包括以下步骤：

S1，明确露天煤矿生产存在过渡时期和生产时期两个时间节点；

S2，根据露天煤矿设计规划、地质赋存条件及生产现状情况，确定与端帮煤开采过程中包括过渡时期和生产时期的开采参数；

S3，计算过渡时期端帮煤开采可持续的时间，结合设备能力计算过渡时期端帮煤回收量；

S4，计算生产时期端帮煤开采可持续的时间，结合设备能力计算生产时期端帮煤回收量；

S5，端帮煤开采时根据露天矿的不同生产阶段选取不同的回收量计算方法。

上述方案中，S3所述的计算过渡时期端帮煤开采可持续的时间，包括以下步骤：

S31，随着露天矿采剥工程推进，煤工作平盘形成后即可开始端帮煤开采作业，其开采作业可持续的时间为采掘场工作帮向前推进煤底板以下形成工作帮，同时剥离物实现内排，排土工作帮开始向前推进至端帮采煤初设位置所经历的时间，设为T

S32，按照采剥工程推进的不同阶段及不同区域，端帮煤开采可持续时间包括从初始开采至煤底板以下工作帮形成所经历的时间，t

计算t

t

式中，v为年推进速度，m/a；

计算t

t

式中，S为内排土场最下一个排土台阶坡底线与最下部采煤台阶坡底线的安全距离；v为年推进速度；

计算t

t

式中，

计算t

t

综上，过渡时期端帮煤开采可持续的时间为

上述方案中，步骤S3中计算过渡时期端帮煤回收量公式为：

式中，Q

上述方案中，S4所述的计算生产时期端帮煤开采可持续的时间，具体过程包括：

生产时期露天矿采掘场及排土场正常推进，端帮煤开采可持续时间取决于采、排工作帮坡角、年推进速度、两帮底部安全距离及煤底板至坑底的垂直距离；内排土场与工作帮在煤底板水平处的距离为L，计算公式为：

L＝H(cotα+cotβ)+S

式中，H为煤底板至坑底的垂直距离；α为生产时期采掘场两侧工作帮坡角；β为内排土场两侧工作帮坡角；S为内排土场最下一个排土台阶坡底线与最下部采煤台阶坡底线的安全距离；

端帮煤开采可持续的时间计算公式为：

式中，T

上述方案中，S4所述的计算生产时期端帮煤回收量，公式为：

式中，Q

本发明的有益效果是：该基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法，结合露天矿生产的不同时期，将端帮煤开采量计算分成过渡时期和生产时期两个阶段；分析了不同生产阶段采、排工程对端帮煤开采的影响，列出各项相关参数及影响时间节点，根据各项参数间的几何关系确定了过渡时期至正常生产阶段排土场推进至端帮采煤初设位置所经历的各部分时间，结合端帮采煤设备参数，得出过渡时期端帮煤回收量；在正常生产阶段，假定采、排工程正常匀速推进，确定了开采参数与露天矿端帮煤开采水平端帮长度的关系，进而可计算出端帮煤开采持续时间及正常生产时期端帮煤回收量。该方法既考虑了端帮煤开采与露天矿采、排工程的时空关系，同时又提供了两种不同生产阶段的计算方法，便于在实际应用中灵活选择。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收示意图。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例采用的基于露天煤矿采排时空关系的端帮煤回收量计算方法，具体过程包括以下步骤：

S1、首先需明确露天煤矿两个生产阶段的时间节点。本实施例过渡时期是指露天煤矿开采至1#煤层底板后继续延深至露天矿坑底并实现内排所经历周期，过渡时期起点也是端帮采煤应用的起点；生产时期为露天煤矿已实现内排，采掘场工作帮与内排土场工作帮正常平行推进阶段。

S2、根据露天煤矿设计规划、地质赋存条件及生产现状情况，确定与端帮煤开采相关的设计开采参数如下：

过渡时期采掘场及内排土场两侧工作帮坡角分别为

生产时期采掘场及内排土场两侧工作帮坡角分别为α和β，年推进速度为v，内排土场最下一个排土台阶坡底线与最下部采煤台阶坡底线的安全距离为S，内排土场与工作帮在1#煤底板水平处的距离为L。

S3、过渡时期端帮煤开采可持续的时间及回收量计算。

S31、随着露天矿采剥工程推进，露天煤矿开采至1#煤底板并形成工作平盘后即可开始端帮煤开采作业，其开采作业可持续的时间为采掘场工作帮向前推进1#煤底板以下形成工作帮，同时剥离物实现内排，排土工作帮开始向前推进至端帮采煤初设位置所经历的时间，设为T

S32、按照采剥工程推进的不同阶段及不同区域，端帮煤开采可持续时间包括从初始开采至1#煤底板以下工作帮形成所经历的时间，t

S33、从初始开采至1#煤底板以下工作帮形成所经历的时间，t

S34、从初始开采至采、排工作帮底部间安全距离形成的时间，t

S35、从初始开采至1#煤底板以下排土工作帮形成所经历的时间，t

S36、从初始开采至排土工作帮推进至初始开采位置时所经历的时间，t

综上，过渡时期端帮煤开采可持续的时间为

S37、计算过渡时期端帮煤回收量，本实施例以天地科技公司生产的EML340端帮采煤机为例，其设备能力为Q，Mt/a。因此，过渡时期端帮煤回收量：

S4、生产时期端帮煤开采可持续的时间及回收量计算。

S41、生产时期露天矿采掘场及排土场正常推进，端帮煤开采可持续时间取决于采、排工作帮坡角、年推进速度、两帮底部安全距离及1#煤底板至坑底的垂直距离。内排土场与工作

帮在1#煤底板水平处的距离为L，L＝H(cotα+cotβ)+S。端帮煤开采可持续的时间为

S42、计算生产时期端帮煤回收量，结合端帮采煤设备能力Q，因此，生产时期端帮煤回收量

S5、端帮煤开采时可根据露天矿的不同生产阶段选取不同的回收量计算方法。

本实施例在计算端帮煤回收量时考虑了露天煤矿开发的过渡和生产两个时期，每个时期内端帮采煤持续时间的确定均结合了露天煤矿采、剥及排土工程的推进和开采程序延深，可与露天煤矿开采同时进行端帮煤回收工作，比目前端帮煤回收量计算方法更具备可实施性。

本实施例的方法根据露天煤矿采、排工程推进确定端帮煤回收实际生产所经历时间，结合设备能力计算端帮煤回收量的方法，可实现在露天矿正常生产及无预估回采率的条件下直接计算出端帮煤的回收量，使计算结果更加准确。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。