印尼穆印露天煤礦非工作幫殘煤回收

韋玉飛

（中國神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司 印尼項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古 薛家灣 010300）

印尼穆印露天煤礦非工作幫殘煤回收

韋玉飛

（中國神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司 印尼項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古 薛家灣 010300）

通過對印度尼西亞穆印露天煤礦非工作幫殘煤回收前后邊坡穩(wěn)定性研究分析，在保證非工作幫邊坡穩(wěn)定的前提下，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況制定了相應(yīng)的技術(shù)方案和施工措施。研究結(jié)果表明：通過詳細(xì)的技術(shù)分析和施工措施，露天煤礦殘留煤炭資源完全具備開采價(jià)值，可為今后印尼境內(nèi)類似工程問題提供借鑒。

露天煤礦；非工作幫；印度尼西亞

0 引言

由于人類不斷地開采，礦產(chǎn)資源儲量逐漸減少。當(dāng)前，隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，能源需求的快速增長，作為不可再生資源的煤炭，也會面臨資源枯竭的一天。如何降低煤炭開采成本、提高資源回收利用是露天煤礦共同面臨的課題。

作為“21世紀(jì)海上絲綢之路”的首倡之地,印度尼西亞有著自身獨(dú)特的地理優(yōu)勢。在響應(yīng)“一帶一路”合作倡議上,印尼也有自身發(fā)展中的實(shí)際需求，以項(xiàng)目推動(dòng)印尼基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和兩國之間的產(chǎn)能合作,實(shí)現(xiàn)雙方發(fā)展戰(zhàn)略對接，不僅是兩國政府間的共識，更是印尼人民的普遍期盼。研究如何提高露天煤礦煤炭資源的回采率對企業(yè)項(xiàng)目、國家發(fā)展都有著巨大意義。以現(xiàn)場實(shí)踐為基礎(chǔ)，對印尼穆印露天煤礦非工作幫殘煤回收進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。

1 露天煤礦概述

1.1 露天煤礦位置與交通

露天煤礦項(xiàng)目勘探工作區(qū)位于印度尼西亞南蘇門答臘省巨港市（Palembang）當(dāng)庫鎮(zhèn)（Dangku），距巨港市區(qū)西南約100 km，普拉布穆利縣城（Prabumulih）西約10 km。行政轄區(qū)分屬穆印縣（Muara Enim），工作區(qū)東西長6.5 km，南北寬6.5 km，面積約42 km2。

巨港市至普拉布穆利有省級公路相通，由普拉布穆利到勘探區(qū)有鄉(xiāng)村公路相接。另有一條為Lampung-Martapur-Baturaja-Muarad Enim-Prabumulihde的高速公路，這條公路可由蘇門答臘（Sumatra）到Trans和Merak，最后到雅加達(dá)（Jakarta）。另外，巨港市每天均有航班直飛Jakarta、Singapore等多個(gè)城市，交通出行便利。

1.2 露天煤礦生產(chǎn)概況

印尼穆印露天煤礦神華集團(tuán)響應(yīng)國家“走出去”戰(zhàn)略在海外投資建設(shè)的第一個(gè)煤電一體化IPP（Independent Power Producer）項(xiàng)目中的2×150 MW燃煤坑口電廠配套的煤礦，設(shè)計(jì)能力210萬t/a。2009年11月18日開工，2010年12月20日移交，2011年12月4日通過集團(tuán)公司項(xiàng)目驗(yàn)收，2012年12月30日達(dá)產(chǎn)。由于地層傾角為4°～6°，采場底部臺階降深因素的制約，計(jì)劃2016年實(shí)施內(nèi)排。

1.3 殘煤回收區(qū)狀況

在2014年9月，穆印露天煤礦非工作幫煤層開采已達(dá)到-20 m水平的設(shè)計(jì)位置，此時(shí)坑底寬度約250 m，-20 m水平以上臺階已具備內(nèi)排條件。按照設(shè)計(jì)要求，采煤工作完成后，設(shè)計(jì)境界外區(qū)域的煤炭資源將被留下作為河堤保證非工作幫Sungai Penimur安全，而實(shí)現(xiàn)內(nèi)排后該部分煤炭資源將被覆蓋浪費(fèi)。

經(jīng)分析，此區(qū)域煤炭資源具有良好的回收利用價(jià)值，并且技術(shù)上可行。回收區(qū)域最終確定在非工作幫中部偏南，西南-東北長650 m，西北-東南寬200 m，上部剝離巖層最厚處50 m，最薄處5 m，設(shè)計(jì)開采煤厚3#煤3～4 m、4#煤16 m，采煤區(qū)面積117 150 m2。非工作幫殘煤回收位置平面圖如圖1所示。

圖1 非工作幫殘煤回收位置平面圖

2 非工作幫殘煤回收可行性研究

2.1 開采地質(zhì)條件

露天區(qū)位于印度尼西亞蘇門答臘盆地南部的普拉布穆利背斜北翼，地質(zhì)構(gòu)造走向?yàn)镹W—SE方向，整體形態(tài)為緩波狀的褶皺形態(tài)構(gòu)造，區(qū)內(nèi)有NNE和NNW方向的斷層。該構(gòu)造形成于印度洋板塊與歐亞板塊之間的相對運(yùn)動(dòng)。礦區(qū)為一走向NWSE，傾向 NNE的單斜構(gòu)造，地層傾角為4°～6°，未見斷層，地質(zhì)構(gòu)造簡單。露天礦地層為新生界新近系上新統(tǒng)穆?。∕uara Enim）組（Tmpm）和第四系全新統(tǒng)ALLUVIUM（Qa）。從老至新主要為穆?。∕uara Enim）組、第四系（Q）。

1）穆?。∕uara Enim）組。主要由砂巖、泥巖、煤組成，砂巖以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，泥巖中含少量砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)砂巖。煤層較多，夾矸層較少，分布不均勻，煤層基本和砂巖、泥巖互層，全區(qū)分布。

2）第四系（Q）。由早期巖石的風(fēng)化物組成，由碎石土、砂土、黏性土組成。與下伏地層為不整合接觸。地表植被生長茂盛，礦區(qū)內(nèi)廣泛分布。整個(gè)露天區(qū)地層中，砂巖占比很小，泥巖占了很大比例，且強(qiáng)度不高。露天區(qū)巖石強(qiáng)度在6 MPa左右，根據(jù)鉆探出來的巖芯和現(xiàn)場實(shí)際踏勘，地層中巖石強(qiáng)度低，含水率較高。由于露天區(qū)地層成巖時(shí)間較短，存在弱層的可能性較大，可能影響正常生產(chǎn)中采掘場的部分區(qū)域邊坡穩(wěn)定。

2.2 開采水文條件

1）地表水。在露天勘探區(qū)內(nèi)地表水體發(fā)育：經(jīng)調(diào)查，常年流水的河流為Sungai Penimur，季節(jié)性流水的河流為Sungai Embrang，西北方向有Musi河支流自西南向東北流過。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，雨季時(shí)，露天區(qū)存在因大氣降水而形成的短暫性徑流，分布比較集中，并在部分低洼地段形成積水坑。旱季時(shí)，由于較少降雨和極大蒸發(fā)量，這些積水坑基本處于干涸狀態(tài)。

2）含水層。露天區(qū)內(nèi)共發(fā)育3個(gè)含水層（組），分別為：第四系孔隙含水層、3煤層頂板以上砂巖孔隙含水巖組、4-5煤層間砂質(zhì)泥巖孔隙含水巖組。

4）地下水的補(bǔ)給、排泄與含水層的水力聯(lián)系。本區(qū)在鉆探控制深度內(nèi)，從上至下共見3個(gè)含水層（組），即第四系孔隙含水層、3煤頂板以上砂巖孔隙含水巖組和4-5煤層間砂質(zhì)泥巖孔隙含水巖組。從勘探區(qū)所處的地質(zhì)構(gòu)造及地貌環(huán)境分析，各含水層中的地下水補(bǔ)給均來源于大氣降水，主要的補(bǔ)給途徑為側(cè)向滲透或垂直補(bǔ)給。

5）礦坑充水。根據(jù)煤田勘探報(bào)告，露天開采后露天礦坑主要充水因素有4個(gè)：①大氣降水直接對露天坑內(nèi)充水；②開拓揭露3煤層以上含水巖組時(shí)向坑內(nèi)充水；③開拓至4煤層底板后，4-5煤層間砂質(zhì)泥巖含水層中的孔隙水將向礦坑充水；④雨季或汛期河水可能向礦坑充水。

根據(jù)煤田勘探報(bào)告資料，礦區(qū)水文地質(zhì)條件相對簡單，地下含水層涌水量不是很大，約為2 350 m3/d，采掘場主要充水因素是大氣降水。

2.3 邊坡穩(wěn)定性分析

穆印露天礦設(shè)有外排土場和內(nèi)排土場。外排土場基底為松散的第四系，局部有基巖出露，可能的滑坡模式為圓弧滑坡模式。內(nèi)排土場基底為4#煤層底板，可能的滑坡模式為圓弧-折線型滑坡或圓弧滑坡。

在非工作幫殘煤回收工程中，邊坡的穩(wěn)定是制約回收工程的關(guān)鍵因素。在以《初步設(shè)計(jì)》為基礎(chǔ)，對穆印露天煤礦邊坡穩(wěn)定性分析如下：由于露天煤礦地層傾角和設(shè)備能力影響，煤層降深工作仍未開采至首采區(qū)-60 m水平底部境界，僅在-20 m水平以上形成部分內(nèi)排空間。鑒于未完全形成內(nèi)排之前，擬采取安全措施回收部分非工作幫殘煤資源。對穆印露天煤礦首采區(qū)幫選取AA’剖面進(jìn)行非工作幫邊坡計(jì)算，結(jié)果非工作幫AA’剖面邊坡穩(wěn)定性分析如圖2。非工作幫整體邊坡高度在505 m處時(shí)，整體的邊坡角度為18°，其穩(wěn)定系數(shù)1.29，邊坡可基本保持在穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 非工作幫AA’剖面邊坡穩(wěn)定性分析

受熱帶雨林地區(qū)季節(jié)性氣候影響，開采區(qū)域 Sungai Penimur河水和地下水位對非工作幫邊坡穩(wěn)定性影響較大。如果遇到連續(xù)強(qiáng)降雨使地下水位抬升和短時(shí)間內(nèi)Sungai Penimur河水水位暴漲，將導(dǎo)致順層方向的采場西端幫、非工作幫及外排土場邊坡穩(wěn)定性急劇降低。尤其是外排土場邊坡，因?yàn)榕磐習(xí)r產(chǎn)生動(dòng)荷載，可能造成排土場基底強(qiáng)度降低而引起滑坡。

2.4 非工作幫殘煤回收期間穩(wěn)定性分析

教師教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐同步進(jìn)行，一方面促進(jìn)教師的成長，比如教學(xué)水平的提高還有管理經(jīng)驗(yàn)的積累，以及對行業(yè)認(rèn)識的深入；另一方面快速促進(jìn)學(xué)生的成長，我院大力推進(jìn)學(xué)生的成人成才教育，在留學(xué)生公寓的實(shí)習(xí)不僅提高了學(xué)生的外語水平和實(shí)踐技能，促進(jìn)其成才，這種勤工助學(xué)的模式也促進(jìn)學(xué)生的成人教育。

非工作幫殘煤回收位置的邊坡結(jié)構(gòu)自下而上分別為4#煤、細(xì)砂巖、3#煤、泥巖、穆印組砂巖、黏性土、砂土以及第四系碎石土。針對非工作幫殘煤回收前后的邊坡角進(jìn)行了比較：非工作幫設(shè)計(jì)邊坡角度為18°，殘煤回收前邊坡角為18°，殘煤回收后邊坡角為17°，殘煤回收前后邊坡角變化不大。非工作幫初步設(shè)計(jì)、現(xiàn)狀及采出后邊坡比較如圖3所示。

圖3 非工作幫初步設(shè)計(jì)、現(xiàn)狀及采出后邊坡比較

從以上分析得出，開采前后邊坡角度基無變化，在不考慮外力因素的情況下邊坡安全穩(wěn)定性系數(shù)為1.29?；诔雎兜倪吰屡_階面及此區(qū)域的地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)分析，該處巖層產(chǎn)狀：N76°W/5°NE，未發(fā)現(xiàn)斷層及裂隙，邊坡巖層整體性良好。但是，從邊坡構(gòu)成上可知，非工作幫殘煤回收后，邊坡與河道的安全距離減小，受降雨和河水滲透的影響加大，為了最大限度降低水對邊坡穩(wěn)定性的影響，決定在殘煤回收前進(jìn)行Sungai Penimur河道約800 m區(qū)段做防滲漏處理，防止河水滲透至非工作幫底部降低巖層抗壓強(qiáng)度。并決定殘煤回收時(shí)期為5月至次年4月份，因露天煤礦地處S4°赤道熱帶雨林地帶，每年4—10月處于旱季期間，降雨少，邊坡存續(xù)期間受降水影響較小。

2.5 非工作幫殘煤回收區(qū)間內(nèi)排土場管理

露天煤礦排土場邊坡與采掘場邊坡不同，采掘場邊坡是天然的，而排土場邊坡是由于在采礦生產(chǎn)進(jìn)程中排棄堆積而形成，在一定條件上，可以通過排棄過程管控來提高排土場邊坡的穩(wěn)定性。具體管理方式如下：

1）根據(jù)物料的強(qiáng)度進(jìn)行排棄順序的調(diào)整。堅(jiān)硬物料排棄于排土場的下部就有利于邊坡的穩(wěn)定，排棄在上部就會降低邊坡的穩(wěn)定系數(shù)。排土場中部臺階可適當(dāng)排棄一些強(qiáng)度較低的物料，而對邊坡穩(wěn)定要求較高的區(qū)域，必須全部以強(qiáng)度較高的物料進(jìn)行排棄。

2）疏通殘煤回收區(qū)周邊防排水系統(tǒng)。在殘煤回收區(qū)內(nèi)排土場未建立之前，內(nèi)排土場周圍的防排水系統(tǒng)必須盡早形成。在物料排棄選擇中，盡量將堅(jiān)硬的、塊大的、遇水不易泥化的物料排棄于內(nèi)排土場基底，不要破壞原有的徑流條件，保持基底滲透水流暢通。

3）加強(qiáng)回收區(qū)內(nèi)排土場基底管理。在內(nèi)排土場基底應(yīng)盡量排棄硬度強(qiáng)、通水性好的物料，保持其連續(xù)性，盡量將內(nèi)排土場底部的滲壓水排出；特殊情況下，可在內(nèi)排土場基底的局部區(qū)域布置排水通道，以降低排土場內(nèi)的地下水位；局部穩(wěn)定性較差的區(qū)域，可作一些局部物料增強(qiáng)措施，與排水措施相結(jié)合，提高不穩(wěn)定區(qū)域的抗壓強(qiáng)度。并在殘煤回收后，通過及時(shí)進(jìn)行區(qū)域內(nèi)回填壓腳、覆蓋和人為調(diào)整內(nèi)排土場排棄參數(shù)，使邊坡暴露時(shí)間較短，巖層強(qiáng)度損失不大，因此在采取一定有效措施后可保證非工作幫殘煤回收后邊坡的穩(wěn)定性。

3 回收方案及技術(shù)措施

3.1 回收區(qū)工程處理

非工作幫殘煤回收前，需將區(qū)域內(nèi)6 kV供電線路、坑下抽水泵排水管路進(jìn)行移設(shè)，并進(jìn)行Sungai Penimur河道800 m區(qū)段河道防滲處理。除去地物對采礦影響及防止河水滲透對邊坡形成安全隱患。

3.2 回收區(qū)剝離

非工作幫殘煤緊鄰-20 m水平以上內(nèi)排土場，煤頂板巖層剝離可直接排入內(nèi)排土場。

3.3 回收區(qū)采煤

該處煤層較厚，平均15.5 m，分2層開采，上分層為3#煤頂板至4#煤10 m（含夾層2.5 m）；下分層為4#煤至底板8 m。為保護(hù)邊坡及減小邊坡存續(xù)時(shí)期，在煤層開采時(shí)由回收區(qū)底部-20 m水平往上采掘，采完后及時(shí)進(jìn)行內(nèi)排回填壓腳，縮短非工作幫邊坡的暴露時(shí)間，具體見圖4。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)計(jì)算，非工作幫殘煤回收中剝離量為419.03萬m3，回收煤量189.93萬t。單項(xiàng)工程費(fèi)用：V1=730萬元?jiǎng)冸x費(fèi)用：V2=5 070.26萬元回收煤量收益：V3=26 647.18萬元

總收益為：V=V3-V1-V2=20 846.92萬元

5 結(jié)語

通過對穆印露天煤礦非工作幫邊坡穩(wěn)定性分析，在保證施工安全的前提下，進(jìn)行部分單項(xiàng)工程和制定了合理的殘煤開采方案，對開采設(shè)計(jì)外的煤炭資源進(jìn)行回收利用。這一舉措既減少了資源浪費(fèi)、提高資源回收率，又為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)和社會效益。在礦產(chǎn)資源日益減少的今天，對今后露天采礦行業(yè)在處理類似資源問題上提供參考價(jià)值。

［1］ 毛建民，張顯良，陳彥群，等.印度尼西亞南蘇門答臘穆印煤電項(xiàng)目露天煤礦勘探地質(zhì)報(bào)告［J］.東北煤田地質(zhì)局勘察設(shè)計(jì)研究總院，2009（6）：1-86.

［2］ 劉慶田，馬培忠，馬力，等.神華股份國華電力分公司印尼穆印露天煤礦初步設(shè)計(jì)［J］.中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院，2009（9）：1-193.

［3］ 駱中洲．露天采礦學(xué)（上冊）［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986．

［4］ 楊榮新．露天采礦學(xué)［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990．

［5］ 周昌壽，杜競中，郭增濤，等．露天礦邊坡穩(wěn)定［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990．

［6］ 高永濤，吳順川．露天采礦學(xué)［M］．長沙：中南大學(xué)出版社，2010．

［7］ 舒繼森．露天煤礦邊坡穩(wěn)定關(guān)鍵影響因素及邊坡治理與采礦一體化方法研究［D］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2009．

［8］ 彭洪閣．開采擾動(dòng)對露天煤礦邊坡穩(wěn)定性影響機(jī)理［D］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2010．

【責(zé)任編輯：解連江】

Non-working slope residual coal recovery in Indonesia Muyin Open-pit Coal Mine

WEI Yufei
(Indonesia Project Department,Shenhua Zhunge'er Energy Group Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Based on the analysis of the slope stability before and after the recovery of non-working slope coal residue in Muyin open-pit coal mine of Indonesia,under the premise of ensuring the non-working slope stability,the mine formulated the corresponding technical scheme and construction measures according to the actual situation of the site production.The results show that,through detailed technical analysis and construction measures,the residual coal resources in open-pit coal are fully exploited,which can provide reference for similar engineering problems in Indonesia.

open-pit coal mine;non working slope;Indonesia

TD824.7

B

1671－9816（2017）07－0016－06

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.07.005

韋玉飛.印尼穆印露天煤礦非工作幫殘煤回收［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（7）：16-20.

2017-04-19

韋玉飛（1984—），男，貴州安龍人，助理工程師，2008年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)露天采礦專業(yè)，現(xiàn)任神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司印尼項(xiàng)目部穆印露天煤礦采礦高級主管。