三角网法计算神华北电胜利一号露天煤矿内外排量

三角网法计算神华北电胜利一号露天煤矿内外排量
林淋
【摘要】针对神华北电胜利一号露天矿的地质情况,利用三角网法构建模型,特别对矿田计算范围内涉及的断层及陷落柱等特殊地层,进行特殊处理,准确计算出内排量
及外排量,并针对几个不同的采矿位置确定其剥离量.
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2016(031)002
【总页数】3页(P56-58)
【关键词】三角网构形;内排量;外排量;断层;陷落柱
【作者】林淋
【作者单位】中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁沈阳110015
【正文语种】中文
【中图分类】TD176
针对神华北电胜利一号露天矿的地质情况，利用三角网法构建模型，特别对矿田计算范围内涉及的断层及陷落柱等特殊地层，进行特殊处理，真实地反映出实际情况。

准确计算出内排量及外排量，并针对几个不同的采矿位置确定其剥离量。

胜利一号露天矿地质建模采用三角网构形方式建模。

由于矿田计算范围涉及到的几条断层，5#煤东部有第四系下部出露的煤层露头，并有2个陷落柱。

这些特殊情
况的地层构模不能采用通用的三角网成网方式构形，需进行特殊处理，否则不能真实地反映实际情况，所计算出的结果与实际情况不符。

针对上述几种特殊情况的处
理方式如下所述。

1.1 断层
建模过程中涉及到F25、F1、F28、F27断层，其中F25与F27相交，F1与F28、F27相交。

如何确定各煤层在断层上的相交位置，以及保证各煤层在断层面上附着的唯一性，是一个比较难于处理的问题［1］。

通过分析研究，首先根据地质报告和现场收集来的资料，确定各断层的空间位置，建立各断层面的空间曲面，并确定各断层间的交线。

而后根据各剖面钻孔煤层的位置和趋向，作出与断层相交的曲面，确定与断层相交的交线，将交线及断层上所含的煤层部分并入煤层数据中，进而生成煤层顶底板曲面。

6#煤底板断层形态如图1。

1.2 无煤区
在开采范围内有2个无煤区，具体位置分别在北帮和工作帮上，该无煤区内5#煤、5-1#煤和6#煤缺失，根据钻孔和地质报告，该无煤区上大下小，形状不规则。

为确定该无煤区空间形态，根据地质规范和钻孔资料，在三维状态下确定其形态，进而确定不同煤层的缺失状态，生成不同煤层的缺失空间曲面［2］。

6#煤陷落柱空洞如图2。

1.3 5#煤东部露头形状确定
本区5#煤在东部第四系下部隐伏出露，该处虽有几个钻孔，但从空间形态上还不
够精确，为在最大程度上确定5#煤空间分布，需利用第四系底面的资料，以最大
程度地确定5#煤露头形态。

在5#煤构形时，按5#煤的倾向在第四系底面上作出交线，并将交线内的第四系数据纳入5#煤顶板数据中，进而生成5#煤顶底板空间曲面。

根据采矿工程需要和设备规格，确定采场边坡台阶参数、内排土场和外排土场边坡台阶参数［3-5］。

5#煤以上边坡为18°，5#煤以下边坡为24°，可确定不同采矿位置的空间位置图，而后根据内排土场最底部台阶线距采掘场最底部台阶不小于50 m的原则确定内排土场形状。

由于6#煤底板向北倾，煤层底板凸凹不平，因此不同位置内排土场形状变化较大，为达到最大的内排土场排弃量，需进行反复试算。

三维立体三角网体积计算有3种方式：①基准面计算方法；②形心锥体三角网计算；③剖面计算方法。

基准面计算方法是在三角网下部一个基准面为基础，分别计算顶面、底面至基准面的体积，顶、底面所包括的体积即为上面至基准面体积减去下面至基准面体积。

此种方式计算较为精确，但不能计算出挖方量来。

形心锥体三角网计算方式是找一个三维立体的重心，而后计算重心至各个三角形的三棱锥体积，所有三棱锥体积之和即为三维立体的体积。

这种方式计算也比较精确，但也不能计算出挖方量来。

剖面计算方法即在三维立体的顶、底面进行剖面切割，而后对各个切割剖面求面积，最后求体积。

这种方式计算精度依赖于计算剖面的数量，但可以计算出挖方量。

本次研究利用剖面计算方式来计算体积，剖面数量采用自适应方法来控制。

自适应方法即先计算一定数量的剖面，得出体积，而后加密剖面又得出一体积，最后计算体积与前计算体积差值落在允许范围内时，停止计算，如差值大于允许范围，则继续加密计算，直至前后体积差值落在允许范围内［6］。

沿帮排土场排弃量实体如图3；沿帮排土场排弃实体底面及底面剖面线如图4；沿帮排土场排弃实体顶面及顶面剖面线如图5。

为准确计算内排量和外排量，设计了5个采矿位置，并为这5个采矿位置设计了
相应的内排土场位置。

排土场松散系数为1.15。

内排土场坡底距采场工作帮不小
于50 m。

不同年度位置的剥离量及内排量见表1。

通过三角网建模计算，得出表1数据，从而计算出胜利一号外排土场最大外排量
为76 Mm3。

为排弃76 Mm3剥离量，需计算沿帮排土场在现有基础上可容纳的外排量，在现有排土场增加3个15 m高的台阶，这3个15 m台阶帮坡角为15°，外排土场可排弃空间体积为9 353.65万m3（松方），实方为8133 万m3。

沿帮排土场增高3个台阶后可以满足胜利一号露天矿外排量要求。

在本次内、外排量计算过程中，排土场台阶高度为15 m，台阶平盘宽度为50 m，由于单台阶高度较小，平盘宽度较大，导致排土场工作帮坡角较小，不能尽快内排，外排量过大，运距较大。

为降低运距，应尽量提高内排土场台阶高度，或采用陡帮排弃，减小工作平盘宽度，提高内排土场工作帮角度，尽快内排，降低运距，提高露天矿的经济效益。

根据外排量数据分析，可知在后期，内排量逐渐减小，内排土场排高逐渐降低，建议对内排土场形态进行优化，最大可能地降低运距，提高矿山的经济效益。

根据神华北电露天一号矿的地质特征，利用剖面法来计算体积，剖面数量采用自适应方式来控制，结果较准确，建出的模型接近矿山开采实际情况。

【相关文献】
［1］高永涛.露天采矿学［M］.长沙：中南大学，2010.
［2］徐九华.地质学：第4版［M］.北京：冶金工业出版社，2008.
［3］姬长生.露天采矿方法［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2014.
［4］骆中洲.露天采矿学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1986.
［5］杨荣新.露天采矿学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1990.
［6］煤炭科学研究总院.胜利一号露天边坡勘察报告［R］.北京：煤炭科学研究总院，2011.。