文/雷志勇楊葉齊

西灣露天煤礦開采程序的優(yōu)化

文/雷志勇楊葉齊

開采程序是影響露天礦投資、產(chǎn)能、效益的重要因素，選擇合理的開采程序對露天煤礦的高效快速建設和減少基建投資具有重要意義。本文對西灣露天煤礦達產(chǎn)前8年的煤礦開采程序優(yōu)化方案及效果進行了闡述。

一、項目概述

西灣露天煤礦隸屬陜西神延煤炭有限責任公司，位于陜西省榆林市神木縣西南部和榆陽區(qū)東北部，地處陜北黃土高原北端，大部分地域被第四系風積半固定沙丘和固定沙丘所覆蓋，以風沙灘地地貌為主。礦井南北長約18km，東西寬約4.1km，面積73.47km2，地層產(chǎn)狀平緩，煤層近水平分布，傾角1°左右，主采煤層2-2平均厚度為11.13m，視密度為1.32g/cm3，真密度為1.38g/cm3。煤類為長焰煤及不粘煤，擁有地質儲量633.037Mt（可采儲量626.706Mt）。據(jù)2012年5月中煤國際工程集團沈陽設計研究院提交的初步設計資料表明，礦井原煤平均剝采比8.368m3/t，設計規(guī)模10.0Mt/a，服務年限58.1年。

二、原開采程序設計方案

初步設計中開采工藝、設計參數(shù)及開采程序如下：

1.開采工藝及參數(shù)

剝離采用單斗-卡車+拉斗鏟倒堆綜合開采工藝。達產(chǎn)前七年剝離采用2臺55m3單斗挖掘機配300t級自卸卡車，剝離能力不足部分可外包；達產(chǎn)8年后，投入1臺90m3拉斗鏟進行倒堆作業(yè)。

采煤選用單斗-卡車+半固定破碎站-帶式輸送機半連續(xù)開采工藝。其主要設備為1臺35m3單斗挖掘機配200t級自卸卡車、半固定破碎站和帶式輸送機。

剝離臺階水平分層，標準臺階高18m，采煤臺階按自然高度11.13m劃分，工作平盤寬度80m，采掘帶寬度40m，采煤采掘帶寬度65m。

拉溝位置位于首采區(qū)東部境界煤層潛伏露頭處，首采區(qū)深部境界工作線長2.8～3.2km，基建工程量為42.10Mm3，基建期24個月。

2.開采程序

初步設計中原開采程序為：工作幫向北推進，東幫及南幫為固定幫，西幫采取壓幫方式。礦坑露煤工作線長2.58km，地表礦坑長度2.77km，寬度778m，深度55m～82m，占地2.10km2。礦建期間使用外排土場排土，卡車運距3.00km。礦建及達產(chǎn)后1.5年剝離物外排，達產(chǎn)1.5年后從下部形成內排,平均運距2.0km。原設計達產(chǎn)時工程平面位置詳見圖1。

圖1原設計達產(chǎn)時工程平面位置示意圖

原初步設計中，經(jīng)基建2年至達產(chǎn)8年共10年時間內，礦坑可生產(chǎn)煤炭80Mt，剝離量545.8Mm3，剝離物平均運距2.19km，平均剝采比6.823m3/t。存在著設計工作線過長，卡車運距長，煤礦建設和生產(chǎn)成本較高等弊端。

三、原開采程序的優(yōu)化設計方案

1.工作線長度選取

選取合適工作線長度可以有效降低基建工程量及投資。為此西灣露天煤礦本著科學發(fā)展，效益優(yōu)先原則，從經(jīng)濟和技術方面綜合分析工作線的長度對剝離效率、基本建設投資的影響。經(jīng)過多方論證，綜合經(jīng)濟、技術、工藝可行的工作線長度的分析數(shù)據(jù)，得出最優(yōu)工作線長度應選取1400m。

2.開采程序的優(yōu)化

借鑒近年來國內外大型露天煤礦建設經(jīng)驗，礦井技術人員擬對西灣露天煤礦初步設計開采程序進行優(yōu)化。

其優(yōu)化思路是將礦坑首采區(qū)再分兩個條區(qū)（A區(qū)、B區(qū)），縮短礦建期間工作線長度，礦坑通過生產(chǎn)期的2次轉向，達產(chǎn)第8年恢復到能適應拉斗鏟工作的作業(yè)環(huán)境，具體分三步。

第一步，采用短工作線進行礦建和投產(chǎn)。在首采區(qū)從東端幫永久礦界向西布置工作線長1400km采坑作為礦建生產(chǎn)區(qū)，南端幫永久邊界不變，由南向北進行工作面推進，1400m工作線達產(chǎn)時露天礦年工作線推進強度為486m。

該方案具有以下特點：縮短剝離運距，剝離平均運距由3km縮短至2.5km；降低基建工程量，基建工程量由42Mm3下降到28Mm3；在礦坑西端幫留溝，在首個開采區(qū)與下一開采區(qū)之間每隔300m排棄一座“橋”，將采場西幫1442平盤與內排西端連接起來，使采場兩個平盤物料實現(xiàn)雙向內排，既降低了運距，又分流東幫車流，加快了相應工作臺階的推進。此外，原設計方案采掘場和外排土場所屬神木縣與榆陽區(qū)，存在地界爭議，導致征地困難。將工作線縮短到1400m后，初期外排土場面積從3.06km2下降到了約1.9km2，繞開了爭議區(qū)域。

第二步，礦坑垂直轉向。礦建后工作面向北推進1500km后轉向，改為由東向西推進，如果按設計規(guī)模10.0Mt/a安排生產(chǎn)至達產(chǎn)3.5年進行轉向，工程布置詳見圖2。

圖21400m工作線布置方案達產(chǎn)位置圖

在本次轉向前可在A區(qū)加陡北部工作幫，工作平盤寬度可由80m縮短到40m。并可先開拓轉向區(qū)南部，實現(xiàn)扇形轉向。

第三步，緩幫過渡。轉向B區(qū)煤礦生產(chǎn)3.5年后，轉向初期物料主要流向內排土場，在礦坑較近的外排土場亦可使用部分。持續(xù)開采3年，并可提前半年對A區(qū)、B區(qū)北幫進行緩幫作業(yè)，形成東西走向長度為2.8km～3.2km工作線，滿足拉斗鏟作業(yè)環(huán)境的要求。

四、開采程序優(yōu)化將達到的預期效果

1.基建周期縮短

西灣露天煤礦初步設計中規(guī)劃設計基建期為24個月，如將剝離工作線長度從2.8km～3.2km縮短至1.4km～1.6km，15個月后即能實現(xiàn)原煤生產(chǎn)，為露天礦盡早投產(chǎn)早見效益創(chuàng)造了條件。

2.基建投資下降

通過對原設計方案的優(yōu)化，西灣露天煤礦基建工程量可由42.10Mm3減少至28.0Mm3，預計礦建投資降低1.6億元，運距降低0.2km，7年預計可節(jié)約運輸費用2.7億元。

3.管理水平提升

通過對原初步設計方案的優(yōu)化，綜合分析開采工藝及開采程序對煤礦基建工程及投資的影響，加強施工組織和過程管理，可將整體提升剝離工程效率和管控水平。

（作者單位：陜西神延煤炭有限責任公司）

（責任編輯：周瓊）