从我国大型露天煤矿应用他移式破碎站半连续工艺的需要出发,综合运用露天采矿学原理、采矿系统工程、技术经济学和计算机技术等方法,通过调查研究、理论分析和现场工程实践,对露天矿破碎设备选择与结构优化、布置与移设及剥离半连续工艺的应用等内容展开深入研究。论文在总结前人研究成果的基础上,首先对破碎站的分类和各种形式破碎站的概念进行了梳理,以露天矿效益最大化为目标建立了破碎设备二级综合优选模型,并根据剥离半连续工艺应用需要分析了适用于高含水率、易粘结物料的破碎机类型。论文提出了破碎站模块化的观点,以提高设备的布置灵活性、可靠性和国产化率,改善作业环境;并在此基础上建立了受料仓结构参数优化模型。借鉴单斗—卡车工艺车铲匹配研究成果,分析了他移式破碎站半连续工艺下卡车运输的特点,以系统生产成本最低为目标建立了卡车优化模型。根据他移式破碎站布置于露天矿采场内的特点,分析了影响破碎站布置的因素,建立了破碎站位置优化模型与移设优化模型;并通过引入运距增加系数k考虑了下部台阶半连续工艺系统布置对上部台阶运输的影响。根据露天矿剥离应用半连续工艺的需要和他移式破碎站的特点,建立了露天矿半连续工艺服务范围模型、组合台阶开采模型和采掘带宽度优化模型,为剥离半连续工艺系统服务范围和开采参数的确定提供了依据。为适应山坡排土场条件下剥离半连续工艺应用的需要,分析了间断—连续—间断型半连续工艺的环节构成、适用范围和经济效益;为提高露天矿现有带式输送机运输系统的能力利用率,提出了轮斗挖掘机与破碎站共用一套运输系统的联合工艺,并对4种布置方式进行了对比分析。论文通过实例研究对所建立模型的实用性进行了验证。

国家“十一五”科技支撑计划课题资助项目(2006BAB16B00)；江苏省研究生培养创新工程项目资助(CX09B_119Z)；