露天煤礦首采區(qū)及初始拉溝位置的選擇

石志文

摘 要：露天煤礦首采區(qū)及初始拉溝位置選擇的正確與否，直接影響著煤礦前期資金投入、投達(dá)產(chǎn)時(shí)間和煤礦生產(chǎn)的均衡發(fā)展。文章結(jié)合新疆昌吉地區(qū)某露天煤礦的地質(zhì)構(gòu)造及煤層情況，提出了兩種拉溝位置方案，并進(jìn)行了對(duì)比分析，最終確定了首采區(qū)及初始拉溝位置。

關(guān)鍵詞：露天煤礦；首采區(qū)；拉溝位置

中圖分類號(hào)：TD824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）11-0171-02

1 工程概況

某露天煤礦位于奇臺(tái)縣城北東方向直線距離90 km，行政區(qū)劃屬奇臺(tái)縣管轄，一期設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為4.0 Mt/a。礦田位于準(zhǔn)噶爾盆地東南，區(qū)內(nèi)呈東南高，西北稍低的地勢(shì)，地貌形態(tài)為殘丘狀的剝蝕平原，海拔537～616 m，相對(duì)高差一般在30～50 m左右。本露天煤礦主采煤層4層，從上至下編號(hào)為：B5、B3、B2、B1。其中B5煤層平均厚度為22.13 m，B3煤層平均厚度為6.65 m，B2煤層平均厚度為0.51 m，B1煤層平均厚度為20.58 m，傾角6 ？觷～10 ？觷。礦內(nèi)發(fā)育有一條區(qū)域性白礫灘向斜，軸部在礦田東南角附近，礦內(nèi)未見斷層，礦內(nèi)未見巖漿巖侵入及巖漿巖。

2 首采區(qū)及初始拉溝位置的選擇

2.1 首采區(qū)及初始拉溝位置確定的原則

①首采區(qū)與拉溝位置應(yīng)位于煤層埋藏淺、基建工程量小的地段，以便縮短建設(shè)工期，降低礦山建設(shè)投資和生產(chǎn)成本；②首采區(qū)地段剝采比小，以便提高初期生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益；③煤層賦存條件好，勘探程度高，資源儲(chǔ)量可靠，開采風(fēng)險(xiǎn)?。虎苡欣诓蓞^(qū)的合理劃分及過渡；⑤便于地面生產(chǎn)系統(tǒng)及工業(yè)場(chǎng)地的布局；⑥外排距離近，實(shí)現(xiàn)內(nèi)排早，以減少外排運(yùn)輸費(fèi)用，少占草原及耕地。

2.2 首采區(qū)位置的選擇

首采區(qū)位置選擇，關(guān)系到露天煤礦采剝工程合理發(fā)展和露天煤礦經(jīng)濟(jì)效益，特別是初期的經(jīng)濟(jì)效益。在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)露天礦地形、煤層賦存情況、以及地質(zhì)構(gòu)造等，建立露天礦地質(zhì)模型，利用地質(zhì)模型生成露天礦剝采比等值線。通過將軍戈壁一號(hào)露天礦剝采比等值線可以看出露天礦開采境界范圍內(nèi)，西北部剝采比較小，覆蓋層也比較薄，因此，設(shè)計(jì)將露天礦田的西北部作為首采區(qū)。

2.3 初始拉溝位置的確定

2.3.1 拉溝位置的選擇

本礦西北部覆蓋層最薄，將拉溝位置選擇在本礦西北部，做了兩個(gè)拉溝方案：

方案一：在本礦西北部，沿煤層走向拉溝，初始拉溝溝底長(zhǎng)度為500 m（首采區(qū)一條區(qū)），初期向南部推進(jìn)，到達(dá)首采區(qū)境界后，在首采區(qū)一條區(qū)東側(cè)（二條區(qū)）重新拉溝向南推進(jìn)，到達(dá)首采區(qū)境界后，轉(zhuǎn)向向東推進(jìn)至首采區(qū)終了。

方案二：在本礦西北部，沿煤層傾向拉溝，初始拉溝溝底長(zhǎng)度為500 m（首采區(qū)一條區(qū)），初期向東部推進(jìn)，到達(dá)首采區(qū)境界后，在首采區(qū)一條區(qū)南側(cè)（二條區(qū)）重新拉溝向東推進(jìn)，到達(dá)首采區(qū)境界后，轉(zhuǎn)向向南推進(jìn)至首采區(qū)終了。

經(jīng)過對(duì)比得出，方案一沿煤層走向拉溝，基建量較小，較方案二少5.0 Mm3，至達(dá)產(chǎn)第十年剝離量較方案二少37.07 Mm3，至達(dá)產(chǎn)第20年剝離量較方案二少150.27 Mm3，方案一較方案二具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)；另外，沿煤層走向布置工作線有利于煤層選采、提高回采率、減少含矸率。因此，推薦方案一。

2.3.2 拉溝長(zhǎng)度

本礦一期規(guī)模4.0 Mt/a。主采煤層共四層，其中B2煤層僅在礦區(qū)東南部局部賦存，B5、B3、B1三層煤平均總厚49.12 m。本礦初始拉溝位置選在西北角。

初始拉溝長(zhǎng)度對(duì)露天礦經(jīng)濟(jì)效益有直接影響，按初期拉溝長(zhǎng)度500 m和初期拉溝長(zhǎng)度800 m作了兩個(gè)方案，分別對(duì)兩個(gè)方案各工程位置煤、巖量進(jìn)行了計(jì)算得出，方案一初期基建量較小，一期剝采比也較小，至達(dá)產(chǎn)第十年累計(jì)剝離量相差不多，至達(dá)產(chǎn)第二十年累計(jì)剝離量較二方案少31.11 Mm3，年平均推進(jìn)度160 m，可以實(shí)現(xiàn)。因此，推薦拉溝長(zhǎng)度為500 m。

3 采區(qū)劃分及開采順序

3.1 采區(qū)劃分

3.1.1 采區(qū)劃分的基本原則

①采區(qū)劃分應(yīng)根據(jù)開采工藝特點(diǎn)在已圈定的露天礦開采境界內(nèi)進(jìn)行；②在已選定的首采區(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)行采區(qū)劃分；③采區(qū)劃分應(yīng)滿足工藝布置條件，并利于采區(qū)間的接續(xù)；④采區(qū)的開采順序應(yīng)由優(yōu)到劣，并兼顧采場(chǎng)內(nèi)外部銜接關(guān)系；⑤充分考慮煤層賦存條件、煤質(zhì)因素和勘探程度。

3.1.2 開采技術(shù)條件

本露天煤礦主采煤層4層，從上至下編號(hào)為：B5、B3、B2、B1。首采區(qū)開采對(duì)象主要為B5、B3及B1煤層，平均全層總厚49.12 m，其中B5煤層平均厚度為22.13 m，B3煤層平均厚度為6.65 m，B1煤層平均厚度為20.58 m。

本礦礦田地表境界：東西寬7.1～10.04 km，南北長(zhǎng)8.55 km，面積61.95 km2。首采區(qū)主要技術(shù)特征如下：首采區(qū)地表占地面積：9.60 km2；首采區(qū)地表長(zhǎng)度×寬度：（3.2～4.3 ）km×（2.3～3.0） km。

3.1.3 合理采區(qū)寬度

采區(qū)寬度的合理與否，將直接影響露天礦的投資、生產(chǎn)費(fèi)用、生產(chǎn)能力等重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，工作線越長(zhǎng)基建工程量越大，工作面運(yùn)輸距離增加，運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量也會(huì)增加；而工作線過小，則影響礦山的生產(chǎn)能力，使生產(chǎn)剝采比增加，同時(shí)也帶來了生產(chǎn)設(shè)備的投資增加。因此，確定合理的采區(qū)寬度是必要的。

本露天礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為4.0 Mt/a，后期能力為20.0 Mt/a。根據(jù)本礦煤層厚度較大，平均厚度49.87 m，煤層傾角約為4 ？觷～10 ？觷，首采區(qū)煤層傾角約為4 ？觷，本可研設(shè)計(jì)對(duì)首采區(qū)合理長(zhǎng)度進(jìn)行分析，最終確定初始拉溝底寬500 m。

本礦一期規(guī)模為4.0 Mt/a，礦田內(nèi)平均純煤總厚為49.87 m，根據(jù)首采區(qū)的劃分區(qū)間，采煤臺(tái)階高15 m，年推進(jìn)速度為160 m左右；首采區(qū)西部初始拉溝區(qū)開采后，在北部重新拉溝溝底寬度500 m向南推進(jìn)，年推進(jìn)速度與拉溝區(qū)一致。前兩個(gè)條區(qū)開采到界后，全區(qū)拉開緩幫過渡向東推進(jìn)。

3.1.4 采區(qū)劃分

依據(jù)上述采區(qū)劃分原則，結(jié)合首采區(qū)煤層埋藏條件、煤層結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)等因素，并考慮工藝布置、礦山工程的接續(xù)及以后生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的可能性，并將本礦劃分為兩個(gè)采區(qū)和一個(gè)后備區(qū)，即首采區(qū)、二采區(qū)和后備區(qū)。

首采區(qū)主要技術(shù)特征如下：地表：南北向2.2～3.0 km，東西向3.3～4.3 km，面積為9.18 km2；深部：南北向1.4～2.0 km，東西向2.9～3.1 km，面積為4.85 km2；開采深度：140～350 m。

3.2 開采順序和采區(qū)接續(xù)方式

開采順序：本著先易后難，優(yōu)先開采煤層賦存淺、初期剝采比較小、基建工程量小、經(jīng)濟(jì)效益好的地段的原則，并考慮便于采區(qū)接續(xù)等因素，確定開采順序依次為：首采區(qū)→二采區(qū)，最后開采后備區(qū)。

采區(qū)接續(xù)方式：首采區(qū)西部一條區(qū)開采結(jié)束后，在北部重新拉溝溝底寬度500 m向南推進(jìn)，當(dāng)?shù)诙l區(qū)開采結(jié)束后轉(zhuǎn)向向東推進(jìn)，緩幫過渡。首采區(qū)開采結(jié)束后，緩幫過渡東西向布置工作線向南推進(jìn)開采二采區(qū)。

4 結(jié) 語

在露天煤礦開采設(shè)計(jì)中，首采區(qū)范圍及開段溝位置和礦山工程推進(jìn)方向的選擇，直接影響著礦山基建工程量基建投資投達(dá)產(chǎn)時(shí)間和礦山生產(chǎn)的均衡。因此，在進(jìn)行礦山開發(fā)可行性研究或方案設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行多方案的比較，堅(jiān)持煤層埋深淺，基建工程量小，外排運(yùn)距短，生產(chǎn)剝采比合理，建設(shè)速度快，經(jīng)濟(jì)效益好等原則，從而確定最佳的首采區(qū)和初始拉溝位置，對(duì)建設(shè)經(jīng)濟(jì)高效礦山創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳國(guó)山.露天采礦技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 新疆煤炭設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司.準(zhǔn)東西黑山礦區(qū)將軍戈壁一號(hào)露天煤礦可行性研究報(bào)告[R].2012.