礦山多階段復合開采工藝安全可靠性分析

張會辰

（山東王晁煤電集團有限公司,山東 棗莊 277100）

復合開采工藝是指在一個露天工作礦場內同時采取兩種或兩種以上的礦產開采工藝。在復合開采工藝過程中，不同的開采工藝可以在礦場工作范圍內任意組合，也可以在立面或平面上進行組合，能夠充分發(fā)揮各項單一工藝的技術優(yōu)勢，并針對礦體及其資源覆蓋特征，相應選取各種適合其開采的單一工藝進行綜合，故其開采效率較高。

1 礦山工程可靠性計算

下面分析采場臨近開采部位之間礦產作業(yè)的可靠性。按照礦山開采工程的進度，開采部位1可以具備兩個相斥的假設：

H1表示部位1進行開采作業(yè)；H2表示部位1不進行開采作業(yè)，即處于故障狀態(tài)。從部位1上的工藝組合可靠度能夠確定以上假設出現的基本概率。即：

公式（1）中P(H1)、P(H2)分別代表事件H1和H2的發(fā)生概率；K1代表部位1的工藝組合可靠度。

對于開采部位2而言，或完成開采作業(yè)(事件A)，或不進行開采作業(yè)(事件B)，此時：

按照礦山開采的發(fā)展制約關系以及概率論原理，得到以下公式：

K2表示部位2上的工藝可靠度；μ代表部位l和部位2之間的儲量后備系統(tǒng)。假設擁有足夠豐富的儲量來確保部位2正常進行，則μ=1，否則0≤μ＜l。P(A)表示部位2礦山工程開采的可靠度，K1表示部位l礦山工程開采的可靠度，開采部位3在以上公式中完成K1、K2的轉變，即可獲得其礦山工程開采的可靠度，具體見以下遞推式：

Pi表示部位i上礦山工程開采的可靠度；Pi-1代表部位i一1上礦山工程的可靠度；K1表示部位i復合工藝的可靠度；μi-1代表部位i一1和i之間的儲量后備系統(tǒng)。

2 運提可靠性計算

本文考慮到兩條運輸線路共用一個提升機的前提下，運輸模塊具體包括礦井、溜經、升井等；提升模塊則主要是由提升機、運車系統(tǒng)等構成。

運輸模塊中關于其可靠度分別用公式表達為：

并聯(lián)構成的運輸子系統(tǒng)可靠度用公示表示為：

則整個運提模塊的可靠度用公式表示為：

地下礦山開采工藝中涉及到的一系列設備都是可修復的，且其使用壽命基本服從系數分布，即：

則提運模塊可靠度為：

在整個礦山多階段復合開采工藝應用中，涉及到多個方面的內容，如開拓、采準、回采等過程，因而可以將各個過程中的采裝模塊、運提模塊統(tǒng)一看做是由n個設備共同組成的并聯(lián)可修復模塊，假設每一個設備可靠度Ri(i=1,2,3,......n)，i代表鉆井、裝巖機、挖掘機、提升機、礦車等等。

根據作業(yè)可靠性和成本關系的分析，系統(tǒng)第i個設備的可靠性和維系成本Xi的關系公式為：

公式中，αi、βi均代表回歸系數。

轉化為成本費用一定的情況下，求R1,R2,....Rn，其約束前提為：

3 復合開采工藝的可靠性分析

復合開采工藝基本受以下兩大因素的影響：單個作業(yè)面上的開采工藝本身的可靠性；由不同開采工藝所構成的復合工藝內不同工藝之間的轉換。提高單一開采工藝的可靠性，有利于提高開采總過程的可靠性。在盡可能不影響復合開采工藝的總可靠性的前提下，有必要實現各個開采工藝的優(yōu)化。為確保開采的總可靠性，工作面的工作平臺必須根據不同礦車的具體位置和距離進行配置，從而保障了單個工藝的最大可靠度。即:

式中Rs代表開采工藝總過程的可靠度；H代表礦床總開采深度；D代表開采富余量；S代表礦床作業(yè)長度，Q代表礦山超前開采量。

為實現Rs最大、Q最小，超前開采量必須根據個各工藝流程的重要程度Wi進行配置，即：

根據公式能夠獲得各個設備超前開采量，即可計算出對應的富余量，即：

公式中，Ai表示第i種工藝所匹配分到的富余量，如需分配到n個開采階段，則n個階段的開采總和必須小于n值a1+a2+....+ai≤Ai，即 ：其中，a1，a2，ai等均為各開采階段的富余量；Di表示第種開采工藝配置到的超前開采量；Si代表第i階段開采中心處的開采作業(yè)總長度；Hi代表第i階段下開采中心處的開采深度最大值。

4 結語

本文明確了復合開采工藝是以后露天礦山發(fā)展的主要方向，并提出了礦山多階段復合開采工藝設計，對礦山多階段復合開采工藝安全可靠性進行分析，依托露天復合開采工藝的結合機制，根據開采數據的反饋與分析，建立了保證復雜工藝條件下開礦穩(wěn)定性的計算公式，對其運提可靠性以及開采工藝之間的安全可靠性進行研究，實現本文設計。希望本文的研究能夠為礦山多階段復合開采工藝安全可靠性設計的研究提供一定程度的理論根據。