在過去的47年中，露天采礦安全研究所在采礦技術、采礦設備升級、爆破技術和設備、邊坡穩定性和邊坡變形監測技術、計算機技術在露天礦山的應用、露天生產監測技術、地質災害和環境評價等方面做了大量的研究工作。* * *完成科研項目150多項，為礦山安全高效生產提供了可靠的技術保障，為我國露天采礦技術的發展做出了貢獻。
特別是1981以來，* *完成各類項目110多項，是前24年的2.7倍，其中有32項成果獲得國家、省、部級科技進步獎。
1采礦技術、設備、爆破技術與設備的研究
1.1采礦技術
20世紀50年代，露天礦安全研究所先後完成了撫順西露天礦技術改造方案設計、海州露天礦開拓方式和采礦方法研究、露天水力機械化采煤研究。
1963-1965與中國礦業大學、沈陽煤礦設計院壹起，勘測了西部四省31礦井，規劃了17露天煤礦，確定了技術發展方向、開采方法和工藝，為80年代我國露天煤礦的建設和發展奠定了基礎。
60年代中期，研究了平朔礦區的開采技術，提出了年產500 ~ 10萬噸的開拓開采方案。該方案包括連續工藝、鐵路運輸工藝、鬥鏟、內排土和其他組合工藝。我國首次研究超大型露天煤礦開采技術，技術水平達到當時世界水平。為配合5個露天煤礦的開發建設，承擔了煤炭抗截割測試技術、元寶山露天煤礦地下水疏幹方法、北方寒冷地區防止剝離物粘車膠帶防凍技術等研究。撫順西露天礦防粘車現場試驗和耐寒輸送帶低溫試驗在國內尚屬首次，成果已應用於現場並取得良好效果。
20世紀80年代，面對老露天礦深部開采和延深的困難，他參加了技術改造的研究。特別是多次參與撫順西露天礦的技術改造設計，最終提出了上部鐵路運輸、深部汽車與帶式輸送機聯合運輸、內部排土分布區開采的設計方案。為配合這壹方案的實施，研究了加強西部地區開采，提前實現西部地區內排的方案。該方案已實施多年，取得了良好的經濟效益。
1.2露天采礦設備技術
1957年完成120B電鏟發電機外特性改善研究，提高電鏟工作效率5%~10%，減少電氣和機械故障。“露天礦用12t架線電機車可控矽脈沖調速研究”大大降低了機車故障率，節電約12%。
Q 2-M64 DTH鉆機是60年代後發展起來的。鉆機還可以鉆0~30度的斜孔；LH-200旋挖鉆機是為中硬巖石研制的。這種鉆機可以使用切削、牙輪、DTH等多種鉆具，效率是沖擊鉆井的3~5倍。ZX-150旋挖鉆機是與吉林重型機械廠聯合研制的。1986年研制的KY-150牙輪鉆機的變位效率達到71.5m和178m，是DTH鉆機的2.54倍，是沖擊鉆機的6.9倍。研制的QZ3-150三翼旋挖鉆頭與美制三翼鉆頭壽命相同，達到2500m，價格僅為美制鉆頭的42%，替代了進口，在霍林河露天礦長期使用。
與杭州重型機械、上海皮帶運輸機械廠、撫順挖掘機械廠共同承擔了我國第壹套連續工藝裝備的研制和試驗。包括輪鬥挖掘機、帶式輸送機、PS-1000自卸車、YG-15皮帶移位機、YR-1組合式皮帶接頭硫化機，結束了我國不能生產連續工藝設備的歷史。20世紀80年代，杭重和天工所研制出我國第壹臺中型輪鬥挖掘機。露天采礦安全研究所參與了全部工業試驗和性能測試，完成了成套設備的機械性能測定和生產能力考核，開創了礦山設備性能測試的先河。
吳寶山、準格爾等大型露天煤礦已部分采用輪鬥帶連續工藝，並從國外引進大型輪鬥挖掘機。為了配合這些單位輪鬥挖掘機的設計和設備驗收任務，還對煤巖的截割阻力、輪鬥挖掘機的截割破碎機理、輪鬥工作機構的設計理論、輪鬥挖掘的切削力和機械性能試驗進行了研究。
通過對元寶山、撫順、小龍潭、昭通、霍林河、準格爾、伊敏等露天礦煤巖截割阻力的研究和測定，提出了我國煤巖截割阻力理論和截割阻力及輪鬥挖掘機的測定方法，填補了我國在該領域的空白，達到國際水平。其成果獲煤炭工業部科技進步二等獎。利用上述理論和測試技術，完成了準格爾和元寶山露天礦連續工藝系統的機械性能測試和生產能力評估，為礦山進口設備提供了保障。
在此期間，露天采礦安全研究所建造了世界上最大的鬥輪挖掘機試驗裝置，鬥輪直徑為0.95米..通過該裝置可以模擬不同巖性的切削阻力和挖掘機切削力的確定，研究鬥輪挖掘機的合理工作參數。如:鬥齒的受力狀態、鬥齒的形狀、鬥齒的排列、切削速度、轉速、刨床的大小、鬥齒材料的耐磨性等。研制的單鬥電動鬥齒的使用壽命是普通鬥齒的2.5~3.0倍。
1.3爆破技術與設備
為解決撫順西露天礦高階段開采的爆破質量問題，在1956進行了高階段爆破技術研究。
海州露天礦在1972-1973期間，采用的是道碴爆破法。1985完成“海州礦提高塊煤率爆破方法研究”，采用爆速2700~3200m/s的低威力炸藥、空氣柱充填、優化布孔參數和毫秒延時爆破技術，減少了炮孔數量。塊煤率提高2.83%，大型露天煤礦爆破技術優化研究1992。通過安太堡露天煤礦試驗，該礦炸藥定額由0.45kg/m3降至0.319 kg/m3，綜合成本約10536萬元，增加剝離量20053.6萬元。
此外，我們還與沈陽軍工兵團合作成功開發了B2、B3液體炸藥、液體炸藥混裝車、四通起爆器，完成了安太堡、準格爾、霍林河、撫順西露天礦等礦山的爆破震動測試和減震技術研究。
2邊坡穩定性及監測技術研究
2.1邊坡穩定性研究
邊坡穩定技術的研究始於20世紀50年代中期。海州露天煤礦於1953年投產。撫順西露天煤礦改造後不久，邊坡在非工作面多次發生滑坡，嚴重影響了正常生產和設備安全。針對上述兩個礦山的滑坡，啟動了邊坡穩定性研究工作。主要研究內容是非工作邊坡的工程地質條件，巖石的物理力學性質，滑坡形成的條件和穩定性分析方法，邊坡失穩範圍的確定和防治措施。
1961年，撫順西露天礦發生了4次百萬立方米的大型滑坡，其中3號滑坡危及西大巷提煤巷道的安全。我院科研人員參與多部門組成的治理工作組，完成了削坡、減重、降水、加固等措施的設計和施工，保證了提升系統的正常生產。
經過這壹階段的研究工作，建立了壹套露天礦邊坡穩定性研究的理論和工作方法，培養了壹支科研隊伍，建立了巖石力學實驗室。邊坡工程研究已成為露天采礦安全研究所的主導專業，也是國內最早開展邊坡工程研究的專業單位之壹。還多次參加非煤露天礦山論證和長江三峽滑坡。隨著我國露天煤礦的發展，先後承擔了國家和煤炭部的重大科研項目，完成了撫順、阜新、平莊、安太堡、準格爾、小龍潭、義馬露天煤礦的邊坡穩定性研究和滑坡防治工作。截至目前，* * *已完成科研項目60余項，其中12項成果分別獲得省、部、國家壹、二、三等獎。
2.1.1基礎研究
(1)工程地質勘察技術。巖層的地質構造和賦存條件，特別是軟弱巖層的條件，是滑坡形成的內在因素。查明地質構造是確定滑坡規模、滑動方式、穩定性分析和防治措施的基礎。常規方法是地表地質構造調查、鉆探和隧道勘探。
隨著雷達探測技術和地震波探測技術的發展，實現了地層和地質構造的無鉆孔勘探。在1993撫順西露天礦西南幫穩定性研究項目中，利用淺層地質雷達儀器成功地確定了影響該區邊坡穩定性的軟凝灰巖的賦存狀態和分布規律。
在巖體結構分析方面，根據巖體裂隙的特征，采用隨機模擬、計算機數字模擬和QD分類法確定巖體的完整性，從而計算巖體結構對邊坡穩定性的影響。
(2)水文地質和地下水監測。邊坡巖體中地下水的存在不僅削弱了巖石強度，特別是降低了軟弱層的抗剪強度，使邊坡沿軟弱層滑動。此外，隨著地下水位的升高，上舉力降低了邊坡的抗滑能力。因此，地下水勘探多采用地表調查和鉆水文孔。采取巖樣測量巖石含水量，進行分層註水試驗，確定巖層含水規律和水力聯系，建立水力模型。
七五國家科技攻關項目“邊坡安全監測系統研制”中研制了壓阻式地下水監測系統，可隨時測量地下水壓力，具有高精度、高分辨率、輸出信號大、集中控制、自動記錄等特點，提高了地下水的監測水平。
(3)巖石的力學性質。邊坡巖體物理力學性質的研究和指標測試為邊坡設計、穩定性評價和治理提供了科學依據。自20世紀60年代以來，壹直采用巷道和平板原位測試方法。為了配合現場試驗設計，研制了專用壓力箱和千斤頂。利用該方法測定了撫順和阜新露天礦各種軟巖的力學指標，為邊坡穩定性評價和治理提供了可靠的依據。
自20世紀70年代以來，巖石力學實驗室建設得到加強，先後購置了Djy-4四重等應變直剪儀、GJY-2高壓等應變直剪儀、SJ-IA三軸剪切儀、XD-1點荷載儀、JQ—200巖石剪切流變儀、土流變儀等試驗設備，以及物性指標測量儀器。為了模擬自然狀態下巖石的流變強度，建立了恒溫恒濕流變實驗室。
確定排土場散體材料的力學指標對排土場邊坡設計和穩定性評價非常重要。1988年，購置了SZ-30-2A三軸剪切儀，建立了顆粒材料力學實驗室。樣品由散裝材料按壹定比例的顆粒制成。該裝置先後完成了安太堡、準格爾、吳寶山、富順、伊敏河等露天礦物料力學指標的測定，為排土場邊坡穩定性評價提供了參數。正是在三軸試驗中，找到了黃土基底含水層孔隙水壓力消散速度與重力和加載速度的關系，揭示了高速傾倒條件下排土場滑坡的原因。
(4)滑坡模型與模擬技術。露天煤礦滑坡模式具有沈積巖層特征，主要受軟弱巖層控制。層理、節理和斷層是控制滑坡模式的主要因素。
1984我院建成了國產底摩擦模擬試驗裝置，可自動無級調速。底摩擦法是壹種二維物理模型，適用於節理巖體相似材料的組合。它可以代替采礦工程活動改變模型的形狀，預測未來邊坡的變形規律和滑坡模式。
在“七五”國家重點項目“撫順西露天礦北幫穩定性研究”中，用離散元法成功地模擬了傾倒滑體的形成條件、變形過程和規律、應力分布和變形範圍。從計算機數學模型中可以清楚地看到，以斜坡上部F1斷層以北的巖體為主要逆沖段，推動F1以南的向斜構造北翼(向斜構造北翼傾角大，南翼平緩)發生傾倒，從而推動南翼滑動，形成傾倒滑動滑坡模式。
(5)邊坡穩定性分析方法。在撫順西露天礦北幫邊坡穩定性分析中，針對彎曲楔形體的滑坡和傾倒滑移變形，提出了彎曲楔形體和傾倒滑移的穩定性分析理論和計算方法。達到世界先進水平。
Sarma邊坡穩定性評價方法是極限平衡分析法的新發展。其特點是:可用於確定平面滑坡、楔形滑坡、弧形滑坡和非弧形滑坡等各種滑動面邊坡的穩定性，可用於分析各種復雜滑動面的巖土邊坡。允許條帶的不同側邊和底面被賦予不同的強度參數；它考慮了地下水壓力和地震因素對邊坡穩定性的影響。露天采礦安全研究所率先將這種方法引入中國。詳細說明了撫順西露天礦邊坡分析，並編制了適用於HP41CV可編程計算器的匯編語言程序。並將這種分析方法推廣到國內其他行業，使這種方法得到廣泛應用。
(6)滑坡防治技術。①削坡減重，采用自上而下的措施清理緩坡。緩坡起到穩定邊坡的作用。(2)抗滑樁加固，采用鋼筋混凝土樁加固邊坡。③控制地下水壓力的變化，地下水是影響邊坡穩定性的重要因素，大多數邊坡失穩破壞都是由於地下水失控造成的。因此，大量采用水平排水孔、巷道排水等方法降低地下水位，防止邊坡滑動。為此，建立了壹套水平排水孔設計方法、計算機地下水網絡模型和地下水壓力監測系統。
2.1.2黃土基底排土場邊坡穩定性研究
1991年10 10月29日0時10分，安太堡露天礦南排土場發生大規模高速滑坡，滑體瞬間滑出近300m米。滑坡體積約1000 ~ 13萬m3，為我國露天煤礦滑坡。滑坡沖毀了平朔公路、礦區公路、洗礦車間、排水溝等設施，造成巨大損失。我承擔了滑坡研究和治理工程設計。查明了黃土基底上坐式高速滑坡的機理，提出了清理、削坡減重、治水和局部支護等綜合治理措施。經過治理，邊坡已達到穩定，平朔公路和礦區公路已恢復。僅恢復平朔公路不蜿蜒就可節約6543.8億元以上。
在以黃土為基底的排土場滑坡研究中，提出了高荷載下基底土體演化軟弱層的概念，並對其形成機理進行了研究，建立了相應的微結構模型。建立了相應的穩定性評價方法和工程治理方法。在安太堡礦西排土場和準格爾黑岱溝露天礦北排土場邊坡穩定性研究中，應用上述理論進行評價和治理，使排土場高度和容量都有所提高。其中西排土場增加30m，容量增加17%。
2.1.3邊坡穩定性研究
20世紀80年代，撫順、阜新、平莊等露天煤礦相繼進入深部開采，邊坡高達300m左右，復雜的地質條件和開采活動導致邊坡多次滑動。
為了解決這壹問題，自1982以來，先後開展了撫順西露天礦西北幫邊坡穩定性研究和國家“七五”重點項目，總結出坐滑、傾倒滑移變形和折彎機楔形體三維分析等計算方法。提出部分區段適當的煤壓應減緩至邊界邊坡邊界；水平排水孔和排水巷道相結合的排水方式降低了邊坡內部的水壓力；局部采用註漿加固、長錨桿加固、抗滑樁加固工程；加強西區開采，實現內部排土等邊坡治理措施，確保邊坡穩定。
1995完成了“深凹露天礦邊坡工程評價計算機系統研究”，編制了包括工程地質、水文地質、巖石力學、邊坡變形動力學、穩定性分析、工程設計等CAD軟件。為露天礦邊坡穩定性的實時評價提供了科學依據和手段，實現了邊坡管理的現代化。
2.2邊坡變形監測技術及儀器
常規的監測方法是地表巖移觀測。這種方法只能了解地表位移後邊坡巖體變形的變化，不能了解深部巖體的早期變形規律，以及位置、變形方式和範圍、變形發展趨勢等。尤其是了解邊坡的早期變形規律，將為滑坡治理贏得寶貴的時間。從1978開始，我院開始研究內部變形觀測方法和儀器。經過在海州礦、焦坪露天礦和阜新壹馬北露天礦的反復試驗，在1982研制了應變式滑坡位移傳感器。
1983年，在應變式滑坡位移傳感器的基礎上研制了KS-1高精度應變測斜儀，不僅可以觀測巖體內部變形，還可以實現輕便、機動、壹機多用。
在“七五”國家重點項目“邊坡安全監測系統的研制”中，我院於1989研制了PSH型雙向伺服加速度計測斜儀監測系統。其中，測斜儀采用伺服加速度計(原用於航空設備監測)作為測斜儀元件，測斜儀中放置兩個相差90°的測斜儀。角度加速度計，使同壹個測斜儀可以同時測量兩個垂直面的傾斜度，完成雙向測斜儀。測斜儀配有地面智能記錄儀，記錄測斜儀測得的數據。
PSH測斜儀研制成功後，先後完成了撫順西露天礦工作邊坡、阜新海州礦非工作邊坡、安太堡南排土場邊坡、安家嶺排土場邊坡和小龍潭布沼礦邊坡的監測，為邊坡穩定性分析和滑坡治理提供了可靠的數據。近年來，研制了測斜儀的無纜測試系統和方位儀，進壹步完善了PSH雙向伺服加速度計測斜儀系統，使測量工作更加精確。
1992完成了邊坡巖體沈降監測裝置的研究，實現了巖體內部垂直變形的監測。通過測斜儀和沈降儀，露天礦邊坡監測實現了三維動態觀測。1995研制了滑坡中後期大位移固定式位移傳感器，實現了邊坡變形中後期大位移的監測，使邊坡地下位移監測體系更加完善。
3智能技術的應用研究
3.1計算機技術在露天礦的應用
我院於80年代初成立了計算機中心，開始了計算機技術在露天煤礦的應用研究。承擔並完成了“霍林河礦區75B汽車配件計算機管理系統”、“準格爾煤業公司壹期工程(含煤、電、運)可行性研究管理系統總體規劃及系統分析”、“層狀礦床地質模型建立方法及黑岱溝露天礦地質模型建立”、“露天礦CAD測量驗收系統”等項目。該成果在礦山的應用大大提高了管理水平。特別是“CAD測量驗收系統”應用後，節省了大量的外業測量和計算工作，提高了計算精度，降低了勞動強度。
自1993開始研究露天礦電鏟車優化調度系統，與中國運載火箭研究院北京常征航信衛星導航技術有限公司聯合開發了COTOD(科通達)露天礦電鏟車優化調度系統。該系統於65438-0997在伊敏華能東部煤電有限公司某露天礦投入運行，並於65438-0998通過國家鑒定。
該系統通過采集鏟運機位置、狀態、速度、運行方向、時間等信息，實現對鏟運機工作位置和狀態的實時跟蹤和顯示，優化調度車隊運行。及時準確地查詢和統計當前的生產情況；它在優化調度、準確執行生產計劃、提高設備效率和經濟效益等方面發揮作用。
伊敏露天煤礦采用COTOD系統後，生產效率提高了8%。該系統的性價比明顯優於國外同類產品，填補了國內自主開發露天礦優化調度系統的空白。
3.2設備性能測試和生產監控技術
礦山測控技術包括采礦設備的測試和生產過程的監控。
上世紀80年代，大型露天煤礦大量引進大型卡車和國產汽車。為了測試大型卡車的性能及其對礦井條件的適應性，我院從日本、瑞士、德國購買了先進的測試儀器，並成立了礦用卡車性能測試實驗室。承擔國家事務
大型自卸汽車性能對比試驗，108T礦用自卸汽車和SF-3103t耐寒型108t電動輪自卸汽車性能試驗由該院重大裝備處出具。有近100的基本性能、油耗、振動乘坐舒適性、礦道運行適用性測試。
近年來，生產過程的監控成為研究的熱點。何益民露天礦卡車電鏟優化調度系統開發成功，實現了露天礦卡車運行狀態的實時監控和調度。最新研制的GL—6kV高壓電源保護櫃主要用於煤礦高壓電氣設備6kV中性點不接地供電系統的供電和漏電、過流、短路保護。遙測遙控系統實時監測高壓電氣設備的電流和電壓值。在伊敏露天礦，利用該保護櫃實現了對多臺電鏟供電狀態的集中控制。
展望46年碩果累累，可喜可賀，催人奮進。展望未來，我們面臨的任務仍然十分艱巨。隨著平朔煤業公司安家嶺露天煤礦二期、平朔三礦、伊敏露天煤礦的籌建，勝利煤田的開發，準格爾黑岱溝露天煤礦的擴建，我國露天采煤業將邁上新臺階。為此，我們將繼續改革科研體制，攻克技術難關，開發適合我國大型露天煤礦生產發展和管理水平的先進技術。要研究適合各種地質條件的開采技術，特別是不用運輸的開采技術；要繼續深入研究計算機在露天礦山的應用，實現大型露天煤礦生產計劃的計算機設計，監控和優化生產過程的調度，提高現代化露天礦山的管理水平；進壹步完善電鏟車優化調度系統，做好推廣工作；研究硬巖高斷面條件下的爆破技術，提高爆破效果，充分發揮采掘設備的效能；加強邊坡穩定性研究和新型邊坡變形監測儀器的開發；開展礦山地質災害與環境深入評價，研究廢棄礦山綜合利用；加強檢測監控手段和技術的研究；註重實驗手段的建設和更新；在積極發展技術開發服務的基礎上，加大基礎研究投入，重視人才培養。