铁厂沟露天煤矿急倾斜煤层开采方案的研究.pdf

铁厂沟露天煤矿急倾斜煤层开采方案的研究 第六图书馆 铁厂沟露天煤矿急倾斜复合煤层,采用沿走向推进横向采剥的开采方案,将产生采煤波动性大、可采储量不足、接续困难、横切煤层回 采率低、并存在混矸大、煤质差等问题。铁厂沟露天煤矿急倾斜复合煤层,采用沿走向推进横向采剥的开采方案,将产生采煤波动性大 、可采储量不足、接续困难、横切煤层回采率低、并存在混矸大、煤质差等问题。露天煤矿 急倾斜煤层 开采方案 采煤露天 采煤技术杨涧国煤炭部沈阳设计研究院1998第六图书馆 露天采煤技术 1 9 9 8 年 增刊 制 了水 平位移 的发展 。 2 ． 4 位移速度 对 比各测 点的水平位 移 的下沉速度 发 现平时 的速 度只有 1 mm,,d～ 2 mm／ d 而 在沉 陷滑移期 的置值 却显 著增大 。如 7段 的位移 速度 可 达 6 3 0 7 mm／ d～ 7 0 3 5 mm／ d 兴 平 路 的下 沉速度可达1 6 5 0 ram ～ 一3 1 3 0 mm／ d ． 进 一步 显现了沉 陷滑移 的动 态特征 。 2 ． 5 位移矢 量 该 医 除l 2段 E8 点 外 位移 矢量 S WI 5 。 ． 其 余 各点均指 向 s E方 向， 倾 角 1 0 ～ 2 不 等， 其原 因是 滑体 重 力 方 向和 次 向斜南 翼倾 伏 方 向综合作用 的结果 从 图 1可见 E1 0 0 0剖面上 各 1删点 的下 沉 矢量方 向 通 过 EI O 0 0三 个地 下 岩移 监 测桩 确 定了 滑动面 的位置 。 3边坡变形原因分析 此 医段边 坡体 产生 沉陷滑移 变形 的原 因 是多方面 的， 主要有 以下三点 3 1 地 质构 造控制 滑坡模 式 从 图 1可见， 该边坡体岩层构造模式为 F 断层 以及下盘 的复式 褶 曲构造 这 样使背 斜 孜背 l I 次背 l l I 北 翼岩层 构 成 潜 在 滑体 后 缘 而 断层附近 揉皱 带 内岩体 十分破 碎， 有 限 元数值模拟表 明， F 断层 带 附近 单 元呈 拉破 坏 见 图2 所 示 ， 从 而髂 除了潜在 滑体 与后 部 的联系。 次向 儿南翼岩 层颇 层反 倾 ， 且 褐 色 页 岩泥化夹层 发育 ， 有 限元数值 模拟 表 明， 该 区域部分单 元呈现 剪 切应 力集 中， 极 易形 成 顺 层 滑动面 ， 从 而形成 这种 坐 落 式 沉 陷 式滑 移 的破 环类 型。 3 2 井采 活化 造成 滑体 渐近 性结构 破损 该 变形 医处于 胜 利 矿4 4 7井 采 岩移 的 影 响范围之 内， 开 采时间 1 9 8 5年 ～ 1 9 8 6年 6 月， 采厚 1 9 8 m～ 2 8 3 m 目前 4 4 7采 区 早 已停 产， 其影 响 已结束 ， 但随着 露采加深 ， 将 引起边坡 岩体 渐近 性结构 破损 。 底摩 擦模 型试 验表 明 井 工 采 动使 上 覆 岩层形成 下沉盆地 ． 而 露天 开 挖 致 使 下 沉盆 地 又分成 对称岩移 区和不 对称岩移 医， 见 图 3 所示。从 圈 3中 可见 变形 医处 于 不 对称 岩 移 区 内， 在该 医 内 由于 露 天开 挖 致 使 原应 力 平衡 拱 受破 坏， 岩体 内部 因失 去 开挖 部 分 岩 体 的支撑 作用而 进行 应 力调 整 岩移 方 向不 再 指 向采空 医 而顺 层岩 层指 向临空面 其 岩 移量 随着远 离采空 区反而 有所 增 大 ， 越 靠近 坡 顶位 移 置越大 。F 断 层 带做 为 弱层 ， 极 易 在应力调 整过程 中产 生 应 力集 中 从 而形 成 这种 在断层 附近 切 断破 坏 ， 沿 断层 下 盘 褐 色 页 岩 弱层顺 层 滑移 的破坏 模式 ．] 1 。 苫 ． 晦艘 谴 式 示意图 图 3 现 存 边垃轮 廓 变彤 与 破坏 分 区 3 3 水位 上升是 边坡变形 的直接原 因 该 医段 边坡 上覆第 四纪 冲积 层 ， 且刘 山 旧河道位 于 E 9 0 0附近 ， 经地 下水数值 模拟计 算 ， 汛期 冲积层补 给量高达 4 2 0 0 m ／ a．而 1 4 段 放 水 孔 的 疏 放 水 能 力 仅 有 1 0 0 0 m ／ d左 右 ， 3 0 0 0 m 的水 量 差 导 致 边坡 地 下水 位 急 o 57 维普资讯 第六图书馆 露天采煤技术 1 9 9 8 年 增刊 剧上升 ， 位于 E1 0 0 0的l 0段 监 3孔 的水位 埋 深从3 0 m一度 上升 至1 5 m． 终于促 发了边 坡体 发生大规 模沉陷滑移 。 4 边 坡沉 陷滑移机 制分析 通 过前述 变形特 征、数值模拟 和模 型试 验 的综合研究 ． 可将 边 坡 按其 破 坏 机 制划 分 三部分 沉 陷座落 段 、 主 滑移 枢 纽 段、 反倾 顺 层 滑 移 段 ， 见 圉 l 所 示 在 沉 陷座 落 段 的 F 断 层 上盘 自垩 系 岩 体 自重 压力作用 下 ， 产 生 法 向正 应 力 和 沿层 面 的剪 切应 力 这将 引起 上 盘岩 体 越 来 越太 的相对下 降， 而断层下盘 的绿色 泥岩岩 庠． 处 于 揉皱带 内， 此处岩体 强度最 薄弱 ． 在 上盘 岩 体 的重 压下沿 结构 面 的组 台 交线首先形成 滑 动 面 。 在滑移 枢纽 段 ， 直 接承 受来 自沉 陷 座藩 的推移和反倾 滑移 段 的 阻 抗， 应 力 的作 用 方 式十分复杂 ， 可概括 为以剪切 为主， 伴有啃 断、 张裂、 压扭等诸 多方式 的复台机 制 层 间错 动 剧烈． 终于开辟 形成 一 个 最薄弱 的剪 切 带和 上部滑动 面相 贯通 。 在反 倾顺 层 滑移 段 由于 褐 色 页 岩 中泥 我 国 化夹层 的存在 ． 同 时在边 坡 1 3 段 坡 角 处形成 剪切应 力集 中 这 样形成 了顺 层 滑移面 5 结 语 抚顺西露 天矿 北 帮 E S 0 0～E l 4 0 0区段 沉 陷滑移 破坏模 式 受复 式 榴曲构 造 的控 制 ． 是 由于 井采 岩移 活化造成 岩体渐近 性结构 破 损 在地 下水 位 急剧 上升 的诱 发作 用 下形 成 的。沉 陷 座落 滑移 的形 成 过 程是 ① 沉 陷座 落 段 滑动面形 成0 在 自上而 下 的 巨大推 力 作用 下． 滑移 枢 纽 段 尊 切 带形 成； 反倾 顺 层 滑移段 软弱夹层 与上部滑 动面贯通 参考文献 l 干 阜馥 重 新认识 岩石 力学 与 工程 的方 法 论 圊 题 -岩 石 力学 与工程 学 报 ． 1 4NO 3 2 黄 润秋， 书 怦 正确 的 思维 方 法是 科 学发 展 的 源 泉 岩石 力 学与 工程 半报l 9 9 4 NO 3 3 部 乃辰 滑坡及 萁 监 水 皂工腥 研究 ． 、 4 ． NO 1 2 4 粟 炯 銎 等 工程 地 质悻 控 制论岩 石 力 学 与 工 程 学 报 l 3＼0 第 一作者简介 苘勇勤． 男 ． 3 岁． 高缓 工程 师 博士 生J ． 1 9 8 5 年 毕 业 于 中国矿 业大 学． 现任 爆 科总 腕 拄顺 分 院 露天 厨 副所 长 ． 从 事露 天 矿边坡 工程 及 采 矿 工程 研 究 工 作 曾发表 论 文 多篇 收稿 目期 l 一l 2一】 5 I G NP仍 居 世 界 第 七 位 ； 但 按 人 均 值 衡 量 仍 属 低 收 入 国 家 j 世界银行 公布 的最新 全球经 济指标显示 按 1 9 9 6年 各国 国民生产 总值 GNP 计 算 中国 在 全球 2 1 0个经 济体 中仍 居第 7位 这 已是 中 国自 1 9 9 3年 以来连 续 4年跻 身这 个位置 1 9 9 6年全球前 l 0位经 济体 分别为 美 国． 日本 ． 德 国、 法 国． 意大 利 ． 中国．巴西 ． 加拿 大 西班 牙。 该年 台湾和香 港 的 国民生 产总 值再创新 高 ， 将其 同祖 国大 陆的 国 民生产 总值 一 起 和 j 计 ’ 算 总和 达 l 3 3 4 0 亿 美元． 仅次于 美、 日． 德 法 ， 位居世界 第 5位。 j i 按人均G NP衡量， 全球排名前 l 0位的经济体分别是瑞士． 日本． 挪威、丹麦． 新加坡． 德 国． 奥地利 、 美国、 比利 时、 法国。中 国香 港 特 区位居 第 l 3位 人 均 GNI 2 4 2 9 0美 元 ， 中国 台 湾省 位居第 2 3位 L 人均 GNt 1 2 8 3 8美元 ． 韩 国位居 第 2 5位 人均 GN P1 0 6 1 0美 元 上述 国 家和地 区都已超 过人均 GN P 9 6 3 6 美元的最低标准， 进入高收入经济体行列。 中国 l 不含 台湾、 j ； 香 港 澳 门地 区 人 均 GNP为 7 5 0美 元． 按 世行 新近 修 订 的 标 准衡 量 仍 属 于 低 收 入 经 济 ； 体 。低 收入经 济体人均 G 、 P最高标 准 7 8 5美 元 据 1 9 9 8年 4月 2 4日 国际金 融信息报 { ⋯一十～⋯一十一_ 一一，十一一一一一 ～十一一一一’l 一一一十一 维普资讯 第六图书馆 话，＼ 绰 髦 但斜愫邑 露天采煤技术 1 9 9 8 年 缫 摘要镘厂沟露 走煤矿急倾斜复台煤层， 采砷沿走向推进横向采剥的开采方皋， 将产生 采煤波 动性 大、 可采 储量不足 、 接续 围难 、 授切煤 层 回 采率 低 、 难 以达 到设 计 生产能 力 、并存 在混矸 大、 煤 质 差等 问题 。 根 潦在 于切层 开米 和采煤 I 作 线过 短 ， 逐 提 出 两个 断 的方 案， 他 们都 能 克 服 上述 问题。 相比之 V条带开 采方案较 为科 学和优越 ， 是 一个对 急倾斜煤 层 具 有 普 遍意 义的 开采方案 ， 值 得研 究。 关键词急倾斜煤层条带开采沿走 向稚进顶板露煤沿走向采煤 本 文认为问题 的根源 在 于。 横切 “ 和 短 “ 即横 切 煤 层 和 采 煤 工 作 线 过 短 ， 而 短 又 是 矛盾 的主要 方 面， 进 而 提 出 沿走 向采煤 ” 变短 为长 的两 个方 案进 行 研究 。 由于 对地 形 和设 计 的基 本情 况，如规 模．开 采 深 度 剥 采 比、 推 进度 与 降深 强度 及建设情 况 了 解 甚少 以至不 了解， 所 提 出方 案无 法结 合 实 际和 设计情 况提 出具体 调整 方案， 恭 请见谅 1 铁厂沟露天矿设计的开采方案与存在问题 1 ． 1 地 质概 况 根据 铁厂 沟 露天 矿 急倾 斜 复 合煤 层 开 拓延深 ， 开采 方法研 究 与 设计 大 纲 所 述 ， 新 疆煤矿设计 院初步确 定露天矿 区 内共有煤层 5 O个 ， 主要 可 采 层 1 6 个 计 有 4 、 4 ～3 、 4 3 一12 、4 2 41 一 2 、 41 一 1 、 3 4 、 3 2 、 3 1 、2 8 ，2 7 、2 6 、2 5 、2 02 2 、l 7 及 l 5 一l 萨 自下而 上的 赋 存情 况 与特 征 见表 l 。 开 采方案如 图 1所示 。 4 层 的露 头标 高为 V 7 6 0～ V7 7 0 4 3 层 为 V 7 7 8～ V 8 3 8 4 2 层 为 77 8 7～ V 7 8 5 其 余 可 采 薄 煤层露头 在 78 2 0～ v8 如。 实测 表 明， 地 质报 告 与实 际情 况基本 吻合 几个 煤 层 厚度 多少 有些变化 ， v 8 0 0 ～ v 8 2 0水平上 的薄 层结 构 较 复杂 、 夹矸增 多 灰 分增大 、 发热 量 降 低； 煤 层倾 角 4 5 “， 煤 田走 向 4 k m． 4 5 层 埋深达 4 7 0 m I 2 开采设计 情况 据 资料 和 铁 厂 沟 1 9 9 6年 工 程 计 划 平 面 图所示情 况得 知 设 计 选择 单 斗卡 车开 采 工 艺外 部排土 ， 选用 4 n l 型铲 和 3 2 t 卡车 ， 段 高 l o i n ， 露天 矿设有 选矸 厂 露天矿 由东 向西 开 采， 初 始 时采 取 沿 走 向拉沟往倾 斜方 向推 进 和 降深 ， 在 西 帮形 成 平盘后便转 角 9 O ． 改为 向西 沿走 向推进 横 向 采 剥 深部可先 在 4 3 4 2 层上部拉 沟并 向 两侧推进和 向 4 5 层 方 向降深以开拓 4 5 ；层 或 由 4 5 上 部拉 沟降 深并 同 时揭 露 4 5 。 、 4 3 ， 4 2 层 ； 浅部 应 以 2 O 一2 2 层 为 主 自上 而 下拉沟 降深并揭 露 3 4 、 3 2 2 等 层 ． 同 样 ， 形 成西帮 平 盘转 角 9 0 。向西推 进 和横 向 采剥。露天矿 降到一 定深度和足 够 的采煤 平 盘后 ． 西 帮变成 主要工 作帮， 在 沿走 向推进和 生产 中还将不断降深逐 步达到设计 生产 能 力， 露天矿 实际上 有 两个 工作 帮 这种 主工 作帮 沿走 向推进和 剥采作业 垂直走 向开采 方 案 ． 被铁 厂沟矿称 为 “ 横 向工作 线纵 向推进 ” ， 其特 点是除纯 剥 离台 阶外所有 平盘 上都 有煤 和所 有煤 层都被 横 切 开采 ． 见 图 2所 示 。 59 囊 ， 乃 刊 V增 维普资讯 第六图书馆 露天采 1 -N术 1 9 9 8 年 增刊 表 1地质情况简介 盛厚墨 星 雁上 层爆 爆层号【 m】层鼓单层爆层结构间距 m】注 厚 m 3 r 3 】 2 8 。 ]』 2 5 2 。一 2 6 1 1 2 】 5 1 5 ⋯1 3 5 一 】 6 5 ． 4 简 单 7 O生部 可 来 一 6 一s全 部目 栗 复杂 6 3 简 单 6 复杂 0 简单 1 2距 3 3 谗 简 单 l 4 1 5 犏 小简 单 一复杂 3 5 一 复 1 3 复 杂 3一简单 一复杂 35 犏小西箭 束 杂 末 复 杂 西 简东 杂 复杂 I 2 可景 4 6 m 距 】 盛 4 平均 0层 2 平 均 Nn l O 可采 4 m 图 l 煤 层相 互关 系与 开 采方 案 示意 图 一 2 0 2 层超 前 开采 示意 图 预计 1 9 9 6年 末 采 剥 工程 是 浅 部 2 0 2 2 t和 3 、 3 1 2 5 ；层 可降到 V8 0 0 水平， 其 上 的 8 1 0 和 V 8 2 0 7 k 已形 成 了正 常的采 煤平盘 ； 深部 4 3 、 4 2 已降到 V7 6 0水 平 ． 4 层 开拓到 V 7 6 0水平，西帮 已形成 了 V7 8 0 和 V7 9 0两个 采 煤平 盘 ，上下 部所 有 煤 层 均 处 在被横 切状态之 中。估 计 1 9 9 7年末可能降 到 7 5 0 水 平． 共 有 l 2个 台阶， 高 差 1 3 0 m。 1 ． 3 横切煤层 带来 的几个 问题 l 3 ． 1 横 切煤层开 采损失大 回采率 降低 横切 煤层 的开 采损 失视推进方 向不 同有 较大的差别， 原苏联对此做了系统的研究， 所 6 0 得 经验式如 下 兀 a b hc Kp ， ％ f 】 式 中兀 一 采煤损失 ， ％ a 、b c 一 经验 系数 ， 与挖 掘机 型 号 和 运输 方式有关 ，见表 2 r l 一采 掘 带 中煤 岩 接 触 带 的 平 均 数 ， 应 等 于夹层数 2 M 一 煤 层总水 平厚度 【 包括 夹矸层 ， m h 一 台阶高度， m K 一煤 层 赋 存条 件 复 杂性 指 标 ， 由顶板 向底板 推 进 时 ，由底板 向顶板推进 时 K ； 一 煤 层 倾 角 。 采 用w K 4型铲 装 卡 车 时 a ， b ， c及 其 他 参数 列入表 2之内 ， 4 5 。。 表 2 a 、 b 、 c 及 K 参数 项 目 a b c K口 R 1 t t 顶板 向房板3 3 s 1 8 5 7 4 6 0 5 0 0 ,9 1 1 t t 雇板 向顶楹6 2 5 2 ． 7 1 I 5 5 0 ．弼 0 s 8 R 1 式 回归方程 的相 关 系数 式 1 和 表 2的参数说 明、 采煤损 失 与段 高和夹层数 及煤层 倾 角 成正 比， 与 煤层 的水 平厚度成反 比， 与开采推进 方 向关 系甚大 ， 由 底板 推 进 的损 失大 于 由顶 板推 进 时 的 损 失 1～ 2倍，现 举例 说 明 取 4个 主 层 4 5 ； 、 4 3 、 4 2 和 2 0 2 2 ；为例 ， 挖掘 机取 wK 4 ， h 1 0 m， 两个推 进方 向的采媒 损 失 见表 3 表 3 几个煤层两种推进的采煤损失 水平厚 接触 1t t 顶桓推进来 1 t t 雇板推进 来 碌层 度M[ m带 n 】 爆 损失 n ． ‰ 爆 损失 I 3 ％ 由底 板推 进 采煤的煤损 兀， 是 由顶 板 方 向推 进采 煤 的损 失 兀的 2 3倍 这 个 结 果 可能很不愉快 地 告戒 人 们 ， 在 铁厂 沟矿 由 底 板推 进采 煤是不 可取 的。 采 煤损失大 即是 回采 率底，其 结果 则是 生产 能力 降低 ， 对此 将 在 后 面分述 嚣 桫 二 ㈣ 越 0 2 栌班 维普资讯 第六图书馆 露天采煤技术 1 9 9 8 年 增刊 图 2 I 9 9 6年计 划工程 平 面 1 - 3 2 采煤工 作线过短 ， 采煤生产 波动性大 每个 平盘 的煤 层水平 厚度就是 采煤工 作 线长度 ， l 6个可采 煤层 中最大 的水 平 厚度 仅 为 3 8 2 m， 而小 的仅 有 3 m ～ 4 m。虽 然 各个 平盘 上都有煤层 出 露， 但 都 是短 小 量 少一 采 即逝持 续不了几 天， 采煤生产 必将处 在 多点 瞬时 的随机 因素作 用 之 中、 难 有 稳 定性 以 最 好 的 4 5 ；层 为 倒 A1 0 m。h1 0 m， r 1 ． 3 0 t l m 9 5 ％ 时 的 1个 采 幅 的 煤 量 仇A r坷 4 8 0 0 t ； 设 w K _4型铲 的 台年 能力 采煤 6 O万 t 剥离 1 0万 13 3 j 。采 煤 3 3 0天 作 业 日平均 能 力为 1 8 2 0 t ， 所 以采 完 l 幅 煤 层 只 需 要 2 6天 ； 其 他 煤 层 4 3 一1 2为 1 5 天， 4 2 和 2 0 2 2 层 均 不足 1天的工作量 ， 采煤 时 同短， 生产渡动 大， 这是必 然 的 1 ． 3 3 分散 的少 量 的 可采 储量 难 以保证 生产 的可持续性 分散 的采煤 点 虽 然 较 多， 但 每 个 点 的 工 作线短小 ， 所创造 的可采储量 很少 ， 例如 最好 的 4 5 层 1 幅煤量仅为 4 8 0 0 t ， 即或有 2 幅和 3 幅的富余量 ， 但 不能连 续 开采和 由于 岩 长媒 短 采两幅 的间断时 间较 长 对 采煤 接 续 作 用 极小 而其他 煤层 更是 无 能 为 力 采两 幅媒 的间隔时 间更长 一 些， 所 以这种 横 切煤 层 的 开 采无法解 决 自身 的接续 问题 。 1 ． 3 ． 4 混矸多媒 质降低 横切煤层 的开采俗称 切葱花 采煤， 在 顶 底板 处的煤 岩接 触 带 只能 煤 岩 混 采， 至多 进行 勺 斗选 采， 效果极 其有 限， 所 以采煤 的混 矸量 较大， 造成 煤 质恶化 l 3 ． 5 短 工作线多点 采煤容 易产 生 短 时 间 的 煤铲赶堆 、 不足 和 空靛现象。 采 煤 电铲 赶 堆 时一 是 不 动 ， 二 是 调 整 去 剥岩； 采煤 电铲 不足 时一是 不动 二是 调整 剥 离铲 来 采 煤； 空谈 时同样也 有 两种 办法 ， 那 一 种情 况都 难免调整设备， 所 以横切厚度不 大 的煤 层 必然 出现 忽煤忽岩 ， 为 了保 持 生产 的稳 定 性不得不 调整设备而造成设 备 调 动 频 繁 ， 当然更 增 加 了生产 的 波动性 2 急倾斜煤层开采方案的研究 2 l 横 切煤层开 采 方案问题 的根 源 上述几个 问题 中 从表 面 上看 有 两 个 是 切层 所致， 三个 是工作线 过短所造成 ， 即两切 三 短。 引深一步 看， 横 切 煤层损 失大 和 混 矸 多 的两个 问题 又 与 煤 层 的厚 薄 一 采 煤 工 作 线 的长短有关 。 由 1 式 已知采 煤 损 失 与煤 层 厚度 M 成 反 比关 系 ， 所 以如果 M 很大 刚采 媒损失会降下来，以 4 5 层 为 例 M 3 8 ． 2 m 时， 兀 1 2 2 6 ％， 而 M 一1 0 0 m时 兀 5l O ％， 降低 了 5 2 ％ 同样 在顶 底 板 处 混矸 量 不 变 的情 况下含 矸 率 也 会 明显 下 降。由此也 可 以 认为 短 是 沿走 向推 进切层开采 中众难 之首． 改变面貌 当从 变 短” 为 长 ” 上找出路 2 ． 2 两种 可 能的开采方 案 2 2 l 长采 区沿走 向采剥分段 过渡方案 1 J 在走 向上将 煤 田分成若 干个较 长 的 块 段， 按通常的倾斜方向推进 降深和 沿走 向采 剥 的开拓延 深方式 ， 在 主煤 层 处 沿 走 向 拉沟 降深 ， 采 剥作 业可在 露天全长 上沿走 向进行 2 先 开 采 第 1 块 段， 开 采 至 后期 在继 续开 采的同 时， 逐步 转 向第2 块 段 的开 采 方 法是从侧帮 拉沟介 人 ， 开段 沟形 成 后迅 速 向 两侧扩帮和 降深 ， 达 到 一 定 深度 后 便 可 转为 生产 第 l块段 采完 之 时便 是 第 2块 段 全 面 发展之时 ， 第 1 块段 的露天 坑 可 作 为 排 土 场 之 用 ， 往后 的块段依 此 办理 ， 见 图 3 。 3 主煤 层可 采取顶板 拉沟露 煤并 由顶 板 向底 板推进 采煤 一 即先 露 后 采； 浅 部煤 层 61 维普资讯 第六图书馆 露天采技术 1 9 9 8 年 增刊 如2 0 2 2 层 可采 取单独开采． 不具备单独开采 的薄层组只有沿走向傍采处理，应考虑减少混 秆 的措施 ， 当然也 可采 取 以 2 O 一2 2 。层 为 主， 提 前 多 降 深形 成 一 个 上 部 坑 使 2 5 、2 6 ． 3 2 、 3 4 层从 南 向北推 进 回采 ，本 文不赘 述。 4 这个 开采方案 实质为 “ 走 向工作线沿 倾 向推进” 的开采 方案 ， 可 以解 决横切煤层 和 变 短为长， 并 可利 用分段 过渡 的方 法 避免 重 复 建设 ，而且第 2 、 3块 段 由于减少了一个端帮 的影 响， 使 剥 采 比 降 低 有 利 干 改善 经 营效 果 。这个方案初期 建 设 工 程 量要 大 些． 开 采 过程降深强度也要大些是其缺点， 当然两采 区过谴时也 可能会 发 生一 些 问题。 I 段 兰二 11I殷 d ；； 三 4 ●■ ； t r 一 一 一 L 一 圈 长 米压 沿走 向开 采 丹_瞪过 渡方 章示 意 网 圉 4 条带 开采 方 案示 意 盈 L 标 岛假 设 2 ． 2 2 沿走 向条 带开 采方案 c 1 条带开采 方案 的基本 内容 这个方案的表述是 从主煤层起沿走 向 拉沟开 拓， 横 向推 进 并 降 深。 在似 采 用条 带 开采 的煤层顶 部在 走 向上 创造 出一 个 或一 组 长度为 B和大于 煤层 水 平 厚 度 的适 当 宽 度的煤条带 ， 然 后在 B长 度 上 沿 煤 层顶板 拉 沟露煤 并由顶 板 向底板 方 向推进 采煤 这块 煤的量是 B长， M 宽和 h厚， 其 工 作 线长 度 应 是 L - B值 M ． A是采 宽。 如 果 有一组条 带 ， 刚在 最上条带 采完 后 尽快 将 本平盘 剩 余 的剥离物剥 出， 然后转 向下一 个条 带开 采， 往 后依 此类推。 条带 组数和每组 台阶数和条 带长 度均 与煤 层生产 能力 、 设计 生产 能 力 以及 开 采 方 法有 关， 应在优化 设计 中确定 ，见 围 4 缸 在 条带 开采进程 中按设计 要 求应 适 时 恢 复上 覆岩 层 的推 进 1个 B或几个 B ， 深部 为创 造新的条 带同样 也应不 断 降深。所 以条 带开采方寨乃是以条带为单元工作帮沿走向 推进 、 条带煤层沿 走 向开 采的 “ 沿走 向推 进与 采煤自 q 方案” 。 这样首先解决了横切煤层的大问 题 ， 由于 B M 进而 叉解 央了 短” 的问题 。 例 如 对 最厚 的 4 5 层 来说 ， 原 来 每 个平 盘上 的 工 作线 L M- 3 8 2 m 而 当条带长 度 B1 0 0 m时 h 1 o o i l o M 3 8 2 m Bl 5 0 m时 LI 5 7 3 m． 分 别是 l O倍和 l 5倍 的 增 长 所 以一个 条带 采煤持续 时 间 由原 来 的2 6天加 大 到 2 6夭和 3 9 天 ， 加 上清扫 矸 石 的作 业 ， 每 次 持续 时 间可 达 到 1 个月和 l 5 4 “ 月 ， 效 果 明显， 回采 率 提 高 见图 5 中的 V 7 8 0 F 7 6 0 7 5 f l 水平采煤 圈 条 带开 采 与 降深平 面示 意 图 2 条 带组合 条带 组合 可能 有 多种 方 案 ， 因相 关 因素 较 多， 应通 过优 化 确 定。例 如 同 时采 煤 的 平 盘 数 N4 ， 可组成 2个 条带组每 组 2个 台 阶 2 2 如N5 ，可 组 成 3 2 的 两 组 或 22 1 的三 组 ； 如 N6- 可组 成 3 3 或 3 2 1 ， 考 虑 刘工 程发展 的难 易和 运距 大 小 及 初 期 规 模 增 长 的 要 求， 似 组 数 不 宜 过 多， 且每组 的台阶数 上多下少 为宜， 见 图 6 。 3 采煤方 法 条带开采方 案是 以深 部 3个 煤层 即4 5 4 3 及 4 2 为 主体 实行 条 带 开 采， 顶 板 露 煤 维普资讯 第六图书馆 露天采技术 1 9 9 8 年 增刊 由顶板向底 板方 向 回采 ， 由于 整 个 露 天 矿主 煤 矿开 采参 数表 中所 列 1 5个煤层 的回采 率 体 上 是 沿 走 向 推 进 和 不 断 降 深，浅 部 的 指标， 见表 4的设计 指标栏 ， 可得 出这样 的认 2 u 一2 2 层及 l 5 1 6 层均 可 以在 侧 帮 上 识 煤 层厚度小于 或等于 2 m 时回采率为 6 0 ％； 创造 出长 大 的工作 线和 宽平 盘 ， 因此 可 以实 2 m ～ 3 m 时 为 7 O ％ 4 m ～5 m 时 为 8 0 ％． 施 单独 开 采。 如 果 2 O 一2 2 层 能创 造 出超 1 5 m 时为 9 5 。这 些 指标 是 很 高 的 ， 在 全 前 一 个水平 开 采， 则 其 后 方 的 薄 层 组 3 4 。 面横 切 煤 层采煤 时， 根 据 前面 对 采煤 损 失 的 3 2 、 3 l 、 2 8 、 2 7 、 2 6 和 2 5 等 可 以 由南 向 分析 ， 很 可能难 以实 现。 回采 率 达 不到 设 计 北傍 采 以提 高 回 采 率 在 铁 厂 沟矿 的 条 件 指标 ， 就 意味 着设计 的生产 能力难 以兑现 ， 这 下， 凡是有可 能的地 方 都应 采 取 单独 开 采 以 是较 为严肃 的 问题 。 为慎 重起 见现 对 1 5个 最大限度地提 高 回采 率 ， 将 随帮 推 进傍 采 的 煤层 的 回采 率进行 一 些分 析 ， 从 设计 生 产 能 上部煤 层压 缩到最 少． 见图 l 和 图 5 ， 不细述 。 力角度 上看 横切 煤层” 的不 良后果和 条带开 4 1 回采 率与设计 生产 能力 采的又一重 要 作 用。 计算 中煤 层 厚度 M 和 ① 横 切煤 层开采 时 l 5个煤层 的 回采 率 煤岩 接 触 带 n均 取于 本 文 的 表 l 经 矿修 正 分析一 下露 天 矿所 提 供 了 铁 厂 沟露 天 过的指标 ． 无 夹层 的煤 层取 n0 2 。 表 4 各煤层采煤损失和 回采率计算 4 4 2 4l 6 8 7 】 9 g O0 8 4 0 0 0 0 注 I I 一 ， ． 一 0 o n 一 】 ∞一n 2 为 了实 际的考 虑 问 题， 采煤 损失 按 由顶 板 向底板推进 的单一方 向和 由顶底 板两个 方 向的双 向采剥分别计 算 按 1 式 或 l 5 个煤 层 的两种 采煤 损 失和 回采率计 算 结果 纳 入 表 4 中． 现将 三者 的对比列 入表 5中 由两个表 的数 据 可 见 ， 除 了极 少 数 夹层 较 少的煤层单 向采煤 时回采 率可接 近设计 指 标 外 ， 绝大 部 分煤 层指 标 底 于设 计 值 ；至 于 双 向采煤 的回采率指 标是 无力 接近 设计期 望 值 的， 这是关键 问题 。 表 5 回采率对比 ②生产能力与回采率 63 帅 帅 ∞ ∞ l蟊 如 ∞ ∞ ∞ 如 ∞ ∞ 舶 垃 ∞ 甑 “ 一∞ ” ∞ M 雌 ∞ ∞ _。 ∞ ∞ ∞ 姐 拍 卵 酊 加 蚪 拍 ∞ ㈣㈣㈣m l皇帅 加加鲫踮加∞∞ ∞∞∞ 薹篓 鼍 { 扩 妒 维普资讯 第六图书馆 露天采技术 1 9 9 8 年 增刊 设露天矿设计年生产能力为 A 煤层水 平 厚 度 M、 段 高 h 、同 时 开 采 的 台 阶 数 N 个 容重 、 推 进度 s和 回采 率 ． 则有 A P Mh NS ，t a 2 式中∑Mh 是 1 个台阶上所有煤层推 进度 Sl m 时 的煤 层 生产 能力 ， 用 △p- ∑ Mh 示之。1 个台阶 h 1 0 m 时 3个不 同 回采 率情 况下 的 l 5个 煤层 推 进 】 m 的 生 产 能力如 表 6所示 ， 综舍 是 按设计 回采 率 △P o 】 6 1 0 t ／ m 单 向横 切最大 回采 率 △P ， 1 4 4 0 t ／ m， △P】 。 。。 0 8 9 △P 双 向横切 平均 回采率 △P e 1 0 9 8 t m ， △P - - - 0 ． 6 8 △P。 表 6 1 5 个煤层 1 个台阶推进 1 m时的煤层生产雒力计算 一 0 ra 按设计指标 单 向采鼎最大 双向采鼎 煤层号 M [ 瑚1 r ‘ m， f ％ △P c m ， ％ AP p ％J A t i m 4 5 2 7 一 I 9 5 4 0 5 8 7 6 4 3 S 3 5 3 3 5 8 ／ 9 ．7 1 ． 2 6 9 5 3 3 4 蚪 9 2 2 9 7 铀 6 5 2 4 8 4 7 1 2 6 9 0 】 1 2 8 2 9 0 1 0 3 吐2 4 ’ 4l 4 6 2 8 7 0 5 8 8 0 l龃 6 7 6 2 0 2 5 】 3 4 2 , 2 彳 _ L 3 0 7 0 2 8 4∞ 3 。 2 7 3 2．6 1] 0 7 0 3 2 7 8 o o 3 5 3 6 I 5 3／ 4 了 l 2 9 8 0 5 8 6 6 6 0 4 8 3 3] O 2 4 2 8 4 6 ／ 下 】3 2 S 5 5 5 6 5 3 O “ 3 Z 6 5 2l 2 7 3、 ／l『 1 3 1 7 o 3 9 6 4 6 0 8 3 2 3 0 2 0 2 5 1 3 I s n 5 9 7 2∞ 4 5 3 E 1 S 2 4 1 3 2 8 0 6 0 6 o 6 o 3 0 翌 2 O ～ 2 r 】 5 1 3 2 9 5 2 6 6 2 0 2】 6 S 9 2 5 t 6 6 1 】s 6 I 3 2 6 0 I 5 7 】0 0 H 3 6 9 1 7 2～／ l 3 6 6 0 17 7 2 0 O 3 2 4 4 2 。 5 4v 1 3 6 ∞ O 2 ∞ ∞4 2 3 O ” 音什 】 0 5 ．3 8 一 ～ 1 6 l 0 1 0 1 0 9 8 横 切 煤层 由顶 板 采 煤 回采 率 最大 时 的 煤 层生产 能力较设计 标 准 低 1 1 ％， 而横 切双 向果煤 对 能 力 降低 3 2 ％。 在 这种 情 况 下 如 要求保持 设计生产 能 力 ． 一 是 加 大 推 进 度 s ， 二是在推进度 不变 的情况下加大开 采深鹰 Nh 这些都要求增加剥 离能力， 因为剥果比 加大 了 ， 对此不 作论 述 现对三种 不同 回采 率在保持 一定 的生产 能 力情 况下推 进 度 s与 同时 采 煤 台 阶数 N 的关 系作简单分析 。 假设设 计年生产 能力 A 1 5 0万 t ， 年 推 进 度 S1 0 0 m协， 2 0 0 m衄、 3 0 0 mm、 4 0 0 m a ， 分 析一下必须 同时采煤 台阶数 N 如 何 变 化 ， 所 得 结果如 表 7所示 ， N“ s 关 系 曲线 如 图 7 所示。 6 4 ‘ 表 7横切煤层三种回采率时的 N与 s 关系 按设 计 回 果率 按最 大 回 栗率 按双 向回 采 率 ” 由表 7 及 图 7可看 出， 煤层生产 能 力 降 低 l 1 ％ 时要求增加 1 个 1 0 m台阶来补偿 能 力 降低 3 2 ‰ 后 在 s 3 0 0 m 时要 求 增加 2 个 ～ 4个 】 O m 台 阶同时采煤 ， 在 S 4 0 0 m 时 还 要增 加 1个 1 0 m 台 阶。 如