本書根據(jù)我國露天煤礦地質(zhì)賦存條件,對拉鏟倒堆開采工藝進行了詳細分類,提出了我國露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝適宜剝離采場最下部煤層頂板以上部分或全部巖石,提出了我國露天煤礦適合采用拋擲爆破+推土機降段擴展平臺+拉鏟擴展平臺的聯(lián)合作業(yè)方式,提出了拉鏟倒堆聯(lián)合作業(yè)方式宜采用剝、采設備分別由兩端向中央推進的兩翼交替剝采程序,建立了拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化的數(shù)學模型,開發(fā)了露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng),提出了拉鏟倒堆開采工藝中推土機降段高度優(yōu)化模型、拉鏟懸臂長度和勺斗容積的優(yōu)化模型,并通過實例研究驗證了優(yōu)化模型和相關(guān)成果具有較強的理論意義和實用價值。
本書適用于礦業(yè)工程、計算機應用、系統(tǒng)工程等專業(yè)的科研工作者。
本書結(jié)合露天煤礦工程實際和管理信息系統(tǒng)的理論,根據(jù)我國露天煤礦地質(zhì)賦存條件,對我國露天煤礦采用拋擲爆破+推土機降段擴展平臺+拉鏟擴展平臺的聯(lián)合作業(yè)方式、剝采程序、拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化的數(shù)學模型、露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)、拉鏟倒堆開采工藝中推土機降段高度優(yōu)化模型、拉鏟懸臂長度和勺斗容積的優(yōu)化模型等方面進行了深入研究。并通過實例研究驗證了優(yōu)化模型和相關(guān)成果具有較強的理論意義和實用價值。
言
拉鏟倒堆開采工藝是一種先進的、高效的露天開采工藝,它集采掘、運輸和排土三個主要工序環(huán)節(jié)于一身,將開采工作面的剝離物直接采裝、運輸并排棄于采空區(qū)中。由于拉鏟具有線性尺寸大、對剝離巖性適應性強,設備質(zhì)量(相對其生產(chǎn)能力)較輕、無燃油消耗等特點,因此,該工藝在美國、澳大利亞、加拿大和俄羅斯等國家獲得了廣泛的應用。我國一些露天礦區(qū)的煤層賦存條件很適合采用拉鏟倒堆開采工藝。但我國露天煤礦的拉鏟倒堆開采工藝剛剛起步,近年在幾座大型露天煤礦的設計中推薦了拉鏟倒堆開采工藝。針對我國露天煤田的地質(zhì)賦存條件,對拉鏟倒堆開采工藝的作業(yè)方式、作業(yè)參數(shù)和剝采程序等進行深入的理論研究,并應用于設計和生產(chǎn)實踐,是我國露天采煤的一項新課題,具有重要的理論價值和實用價值。因此,深入、系統(tǒng)地研究拉鏟倒堆開采工藝在我國露天煤礦應用的一般原則和方法,無論是對我國露天開采學科方向建設,還是對我國露天采礦設計理論、開采技術(shù)和生產(chǎn)實踐,都具有重要的意義。
第1章緒論,在對拉鏟倒堆開采工藝的特點和國內(nèi)外應用情況綜述的基礎(chǔ)上,介紹了我國適合拉鏟倒堆開采工藝的大型露天煤礦的開采技術(shù)條件,提出了我國露天煤礦引進拉鏟設備可行性和必要性;介紹了拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了集中科研院校、設計研究單位的優(yōu)勢力量,盡快開發(fā)一套適合我國露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝設計、設備選型和作業(yè)參數(shù)優(yōu)化研究的計算機應用軟件系統(tǒng),對合理引進國外大型采礦設備,進一步實現(xiàn)我國露天煤礦高產(chǎn)、高效、可持續(xù)發(fā)展,促進露天采礦學科的發(fā)展具有重要的理論意義和極強的實用價值;最后,提出了本書的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點。
第2章拉鏟倒堆開采工藝及其參數(shù)計算,首先分析了拉鏟倒開采工藝的適用條件和國內(nèi)外使用拉鏟倒堆開采工藝的露天煤礦的地質(zhì)技術(shù)條件,提出了我國露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝作業(yè)的范圍;然后詳細描述了拉鏟倒堆開采工藝的分類,并針對不同的工藝系統(tǒng)分析了拉鏟倒堆開采工藝典型的作業(yè)方式和開采參數(shù)的計算方法;最后提出了拉鏟倒堆初始倒堆空間的計算方法和拉鏟倒堆開采工藝剝離和采煤工作面的平面布置方式及其在時空上的配合關(guān)系,提出了適合我國露天煤礦的拉鏟倒堆開采工藝剝采程序。
第3章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化模型研究,分析了影響露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化的倒堆臺階工作線長度和倒堆臺階工作面參數(shù)等諸多因素,提出了露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化的基本思路與方法,采用計算機模擬技術(shù),建立了露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝的數(shù)學模型,在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,提出了拉鏟倒堆開采工藝中推土機降段高度優(yōu)化模型,對長臂小斗方案和短臂大斗方案提出了拉鏟懸臂長度和勺斗容積的優(yōu)化模型。
第4章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā),介紹了適用于我國露天煤礦的拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā)的意義、開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的功能以及系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,介紹了利用ActiveX技術(shù),通過AutoCAD和Excel對象,用Visual Basic對AutoCAD和Excel進行二次開發(fā)的方法。
第5章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化研究,介紹了勝利一號露天煤礦和黑岱溝露天煤礦的概況和設計中推薦的拉鏟作業(yè)方式以及開采參數(shù)和開采方案,并以這兩個露天煤礦為例,應用本書所建立的優(yōu)化模型和開發(fā)的OSDSS對這兩個露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝進行了設備選型和作業(yè)參數(shù)優(yōu)化,從而研究我國露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝的一般性原則和參數(shù)優(yōu)化方法,并通過與設計方案的綜合技術(shù)、經(jīng)濟對比,驗證系統(tǒng)的正確性、可靠性和實用性,為我國露天煤礦引進拉鏟倒堆開采工藝進行有意義的探索。
第6章結(jié)論與展望,介紹了本書取得的成果和未來研究工作的方向。
本書適用于礦業(yè)工程、計算機應用、系統(tǒng)工程等專業(yè)的科研工作者。
由于作者學識水平有限,所以本書難免有錯誤與不足之處,懇請讀者不吝指正(郵箱meixr0506@163.com)。
梅曉仁
2019年8月31日于湛江
梅曉仁,男,管理工程副教授,現(xiàn)任嶺南師范學院商學院副院長,主要研究方向:電子商務、信息管理與信息系統(tǒng)、系統(tǒng)工程。2005年從中國礦業(yè)大學(北京)獲得工學博士學位至今,一直在嶺南師范學院商學院任教,從事電子商務、信息管理和信息系統(tǒng)、系統(tǒng)優(yōu)化等方面的教學和科研工作。先后擔任教學秘書、信息管理系主任和副院長等職務。講授過電子商務、計算機文化基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O計(Java、C#)、管理信息系統(tǒng)、社會調(diào)查理論與實務(SPSS)、數(shù)據(jù)庫(SQL Server)等課程。發(fā)表論文20余篇,以獨立或第一作者在權(quán)威期刊和核心期刊上發(fā)表學術(shù)論文9篇,其中被EI收錄6篇,主持省部級教學科研項目6項,其它項目多項。主編教材1部。
第1章緒論/1
1.1引言/1
1.2國內(nèi)外拉鏟應用綜述/3
1.2.1拉鏟使用臺數(shù)統(tǒng)計分析/3
1.2.2拉鏟倒堆剝離量及相應煤炭產(chǎn)量統(tǒng)計分析/6
1.2.3拉鏟制造廠商及拉鏟使用壽命/8
1.2.4拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)研究現(xiàn)狀/10
1.3問題的提出和研究意義/11
1.4研究內(nèi)容/12
1.5主要創(chuàng)新點/13
第2章拉鏟倒堆開采工藝及其參數(shù)計算/15
2.1拉鏟倒堆開采工藝的適用條件/15
2.2拉鏟倒堆開采工藝的分類/20
2.3拉鏟倒堆開采工藝參數(shù)計算/21
2.3.1簡單拉鏟倒堆開采工藝/21
2.3.2復雜拉鏟倒堆開采工藝/25
2.4初始倒堆空間的計算/32
2.4.1簡單拉鏟倒堆開采工藝初始倒排空間計算/32
2.4.2復雜拉鏟倒堆開采工藝初始倒排空間計算/33
2.5剝采工作面的平面布置及在時空上的配合/34
2.5.1空程返回作業(yè)方式/34
2.5.2回程作業(yè)方式/35
2.5.3剝、采設備兩翼交替作業(yè)方式/36
2.6本章小結(jié)/39
第3章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化模型研究/41
3.1拉鏟倒堆開采工藝的開采參數(shù)/42
3.1.1倒堆臺階工作線長度/42
3.1.2倒堆工作面參數(shù)/44
3.2拉鏟設備選型的基本思路與方法/50
3.2.1拉鏟設備選型的步驟/50
3.2.2拉鏟勺斗容積的初步選擇/51
3.2.3拉鏟懸臂規(guī)格的選擇/53
3.3拉鏟設備選型的數(shù)學模型/53
3.3.1建立拉鏟設備選型數(shù)字模型的必要性/54
3.3.2拉鏟設備選型數(shù)學模型的建立/55
3.4拉鏟倒堆開采工藝作業(yè)參數(shù)優(yōu)化模型/57
3.4.1推土機降段高度的優(yōu)化/57
3.4.2拉鏟懸臂長度和勺斗容積的優(yōu)化/61
3.5本章小結(jié)/63
第4章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā)/64
4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境/64
4.2系統(tǒng)的安裝與啟動/65
4.2.1 OSDSS的安裝/65
4.2.2 OSDSS的啟動/66
4.3OSDSS的總體結(jié)構(gòu)/66
4.4系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)/67
4.4.1系統(tǒng)菜單/67
4.4.2系統(tǒng)模塊/68
4.5系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫/69
4.5.1數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)/69
4.5.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/70
4.6系統(tǒng)功能介紹/76
4.6.1文件打開功能/76
4.6.2開采參數(shù)設置/77
4.6.3輸入爆堆形狀參數(shù)/78
4.6.4設置推土機參數(shù)/79
4.6.5設置拉鏟參數(shù)/80
4.6.6計算拋擲爆破有效拋擲率/80
4.6.7計算推土機擴展平盤/80
4.6.8拉鏟可行方案初選/83
4.6.9推土機降段高度優(yōu)化/83
4.6.10拉鏟懸臂長度與勺斗容積優(yōu)化/85
4.7本章小結(jié)/86
第5章拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化研究/88
5.1勝利一號露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化研究/88
5.1.1露天煤礦概況/88
5.1.2作業(yè)方式/90
5.1.3開采參數(shù)/90
5.1.4拉鏟設備選型及作業(yè)參數(shù)優(yōu)化/90
5.1.5方案對比/105
5.2黑岱溝露天煤礦拉鏟倒堆開采工藝優(yōu)化研究/106
5.2.1露天煤礦概況/106
5.2.2作業(yè)方式/107
5.2.3開采參數(shù)/107
5.2.4拉鏟作業(yè)性能參數(shù)/108
5.2.5拉鏟設備選型及參數(shù)優(yōu)化/108
5.3本章小結(jié)/109
第6章結(jié)論與展望/112
6.1結(jié)論/112
6.2展望/114
參考文獻/115