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、投達產(chǎn)時間和煤礦生產(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，并進行了對比分析，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：TD824 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0171-02

1 工程概況

某露天煤礦位于奇臺縣城北東方向直線距離90 km，行政區(qū)劃屬奇臺縣管轄，一期設(shè)計建設(shè)規(guī)模為4.0 Mt/a。礦田位于準噶爾盆地東南，區(qū)內(nèi)呈東南高，西北稍低的地勢，地貌形態(tài)為殘丘狀的剝蝕平原，海拔537～616 m，相對高差一般在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)濟效益；③煤層賦存條件好，勘探程度高，資源儲量可靠，開采風(fēng)險??；④有利于采區(qū)的合理劃分及過渡；⑤便于地面生產(chǎn)系統(tǒng)及工業(yè)場地的布局；⑥外排距離近，實現(xiàn)內(nèi)排早，以減少外排運輸費用，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)濟效益，特別是初期的經(jīng)濟效益。在選擇時，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，初始拉溝溝底長度為500 m（首采區(qū)一條區(qū)），初期向南部推進，到達首采區(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，到達首采區(qū)境界后，轉(zhuǎn)向向東推進至首采區(qū)終了。

方案二：在本礦西北部，沿煤層傾向拉溝，初始拉溝溝底長度為500 m（首采區(qū)一條區(qū)），初期向東部推進，到達首采區(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，到達首采區(qū)境界后，轉(zhuǎn)向向南推進至首采區(qū)終了。

經(jīng)過對比得出，方案一沿煤層走向拉溝，基建量較小，較方案二少5.0 Mm3，至達產(chǎn)第十年剝離量較方案二少37.07 Mm3，至達產(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；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。

初始拉溝長度對露天礦經(jīng)濟效益有直接影響，按初期拉溝長度500 m和初期拉溝長度800 m作了兩個方案，分別對兩個方案各工程位置煤、巖量進行了計算得出，方案一初期基建量較小，一期剝采比也較小，至達產(chǎn)第十年累計剝離量相差不多，至達產(chǎn)第二十年累計剝離量較二方案少31.11 Mm3，年平均推進度160 m，可以實現(xiàn)。因此，推薦拉溝長度為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)開采工藝特點在已圈定的露天礦開采境界內(nèi)進行；②在已選定的首采區(qū)基礎(chǔ)上進行采區(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，從上至下編號為：B5、B3、B2、B1。首采區(qū)開采對象主要為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)費用、生產(chǎn)能力等重要經(jīng)濟指標，工作線越長基建工程量越大，工作面運輸距離增加，運輸設(shè)備數(shù)量也會增加；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)計對首采區(qū)合理長度進行分析，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，采煤臺階高15 m，年推進速度為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，年推進速度與拉溝區(qū)一致。前兩個條區(qū)開采到界后，全區(qū)拉開緩幫過渡向東推進。

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)模擴大的可能性，并將本礦劃分為兩個采區(qū)和一個后備區(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，當(dāng)?shù)诙l區(qū)開采結(jié)束后轉(zhuǎn)向向東推進，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開采二采區(qū)。

4 結(jié) 語

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

參考文獻：

[1] 陳國山.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)計研究院有限責(zé)任公司.準東西黑山礦區(qū)將軍戈壁一號露天煤礦可行性研究報告[R].2012.