張永貴，劉宏宇，石曉東，葉永祥

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

魏家峁露天煤礦7#、8#煤層可采性研究

張永貴，劉宏宇，石曉東，葉永祥

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

通過鉆探試驗(yàn)和槽探試驗(yàn)，掌握了7#、8#煤層賦存情況；運(yùn)用SMCAD軟件，計(jì)算出勘探區(qū)域煤層儲(chǔ)量約22萬t，剝采比約7m3/t；進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，開采7#、8#煤層露天煤礦可贏利約4 000萬元。對(duì)其他礦山煤層可采性研究有一定的參考價(jià)值。

露天煤礦；7#、8#煤層；鉆探試驗(yàn)；槽探試驗(yàn)；可采性

Abstract:Through the drilling test and trench test,the company masters the occurrence situation of 7#&8#coal seams.Using the SMCAD software,the article calculates that coal seam reserve is about 220,000 t in the exploration area and the stripping ratio is about 7 m3/t.For economic analysis,mining 7#&8#coal seams can profit about 40 million yuan,which has some reference value for the othermines.

Key words:open-pit coalmine;7#&8#coal seam;drilling test;trench test;admissibility

0 引言

隨著供給側(cè)改革進(jìn)一步深化，煤炭限產(chǎn)政策執(zhí)行數(shù)月已見其效，煤炭?jī)r(jià)格一路看漲。而魏家峁露天煤礦連續(xù)幾月可采煤量嚴(yán)重不足，月銷煤量長(zhǎng)期低于其核定產(chǎn)能，產(chǎn)量不足成為制約企業(yè)收益的主要因素。此時(shí)，若能增加煤炭采儲(chǔ)量，將會(huì)產(chǎn)生煤量、煤價(jià)雙重效應(yīng)，勢(shì)必會(huì)極大程度增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?；谝陨峡紤]，露天煤礦技術(shù)人員對(duì)該礦的7#、8#煤層可采性進(jìn)行了研究，以期對(duì)7#、8#煤層的開采決策提供理論支撐[1]。

魏家峁露天煤礦可采煤層為6#、7#、8#3層，主采煤層為6#煤層，7#、8#煤層為局部可采煤層?，F(xiàn)6煤底板出露區(qū)域面積為28萬m2，地質(zhì)資料顯示，其下部有7#、8#煤層，但地質(zhì)鉆孔間距過大，無法精確探知7#、8#煤層具體賦存情況。露天煤礦技術(shù)人員決定采用現(xiàn)場(chǎng)鉆探、槽探等方法，對(duì)7#、8#煤層賦存情況進(jìn)行進(jìn)一步研究，來推斷7#、8#煤層的可采性[2]。

1 地質(zhì)資料研究

1.1 煤層概況

1）含煤地層。7、8#煤層和6#煤層同屬石炭系太原組。太原組為海陸交互相沉積，由灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色粗粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖，薄層深灰色粘土巖、灰色泥質(zhì)灰?guī)r及煤層組成。地層厚度變化在3.95～90.50 m，平均厚度為43.88 m。

2）水文地質(zhì)和工程地質(zhì)情況。石炭系太原組地層含裂隙砂巖承壓水，是開采7#、8#煤層的直接充水含水層。7#、8#煤層上部為灰黑、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖夾灰白色砂巖，自然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度13.6～27.5 MPa，平均17.4 MPa，需爆破后再用設(shè)備采裝。

3）7#、8#煤賦存情況。7#煤層位于6#煤層下部，緊鄰6#煤層底板，煤層平均厚度1.02 m，局部可采。7#煤層厚度變化規(guī)律不明顯。可采范圍分布不規(guī)則，為全區(qū)大部分布、局部可采的不穩(wěn)定煤層，為低中灰分、低硫分煤；8#煤層位于太原組的中下部，煤層平均厚度0.97 m，局部可采。8#煤層厚度變化趨勢(shì)不明顯，可采范圍分布不規(guī)則，為局部分布、局部可采的不穩(wěn)定煤層。

4）煤層儲(chǔ)量。7#、8#煤均為推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量。露天開采境界內(nèi)7#煤地質(zhì)資源儲(chǔ)量為4 212.04萬t，工業(yè)儲(chǔ)量為3 790.84萬t，可采儲(chǔ)量為3 254.95萬t；開采境界內(nèi)8#煤地質(zhì)資源儲(chǔ)量為3 271.57萬t，工業(yè)儲(chǔ)量為2 944.41萬t，可采儲(chǔ)量為2 648.29萬t。

5）煤質(zhì)。7#煤層水分含量0.99%～6.01%，平均為3.99%，8#煤水分含量1.03%～5.72%變化，平均為3.16%；7#煤層灰分9.04% ～38.67%，平均為21.67%，8#煤層灰分7.97%～39.65%，平均值為21.66%；7#煤層硫含量為0.46%～3.85%，平均為1.18%，8#煤層硫含量0.30%～3.62%，平均值為1.00%；根據(jù)6#煤層實(shí)測(cè)發(fā)熱量，推測(cè)7#、8#煤發(fā)熱量在20.48 MJ/kg左右。

1.2 鉆孔資料分析

現(xiàn)6#煤底板出露區(qū)域面積為28萬m2，位于勘探線6#線與8#線之間，勘探線間距300 m，附近已有的鉆孔為H49、H50、H51、H52、51、H56、H57、H58、H59、H60。鉆孔的7#、8#煤層賦存情況：

1）H49鉆孔：6#、7#煤煤層層間距8.2 m，夾層主要為砂質(zhì)泥巖和粗砂巖，7#煤煤層厚度1.7 m，7#、8#煤層層間距2.25 m，夾層主要為砂質(zhì)泥巖，8#煤煤層厚度1.4 m。

2）H50鉆孔：6#、7#煤煤層層間距1.3 m,夾層主要為砂質(zhì)泥巖，7號(hào)煤煤層厚度1.75 m，7#、8#煤層層間距4.1 m，夾層主要為泥巖、粗砂巖和砂質(zhì)泥巖，8號(hào)煤煤層厚度1.7 m，8#、9#煤層層間距2.1 m，夾層為砂質(zhì)泥巖，9#煤煤層厚度1.4 m。

3）H51鉆孔：6#、7#煤煤層層間距11.3 m，夾層主要為砂質(zhì)泥巖、粗砂巖和泥巖，7#煤煤層厚度1.75 m，7#、8#煤層層間距1.95 m，夾層主要為砂質(zhì)泥巖，8#煤煤層厚度0.75m。

4）H52鉆孔：鉆孔未發(fā)現(xiàn)7#、8#煤。

5）51鉆孔：6#、7#煤煤層層間距7.46 m，夾層主要為泥巖，7#煤煤層厚度1.69 m，7#、8#煤層層間距2.41 m，夾層主要為泥巖，8#煤層厚度0.81 m。

6）H59鉆孔：6#、7#煤煤層層間距3.2 m，夾層為砂質(zhì)泥巖，7#煤煤層厚度1 m。

7）H56、H57、H58、H60鉆孔：鉆孔未發(fā)現(xiàn)7#、8#煤。

1.3 鉆孔剖面分析

現(xiàn)露出6#煤底板區(qū)域在6#勘探線與8#勘探線之間，根據(jù)6、8#勘探線經(jīng)過的鉆孔及斷面圖，6#勘探線上7#、8#煤均勻分布，煤量較多；8#勘探線上大部分鉆孔未見7、8#煤，斷面圖上幾乎無7#、8#煤。6#勘探線至8號(hào)勘探線，7#、8#煤由厚變薄、由有到無。經(jīng)過8#勘探線向西南方向推進(jìn)300 m后到達(dá)10#勘探線，10#勘探線7、8#煤均勻分布，厚度可采。從采坑位置來說，內(nèi)排土場(chǎng)側(cè)煤層較厚，向現(xiàn)采煤工作面逐步變薄滅失。

2 勘探試驗(yàn)

2.1 勘探目的

由于地質(zhì)資料鉆孔間距300 m，勘探間距過大不能精確表達(dá)7#、8#煤層賦存情況。故魏家峁露天煤礦進(jìn)行了鉆探和槽探。鉆探手段查清7#、8#煤層賦存情況，槽探手段進(jìn)一步驗(yàn)證7#、8#煤層賦存情況。勘探旨在查清7#、8#煤層埋藏深度、煤層厚度、煤層儲(chǔ)量、含水情況，為分析7#、8#煤層可采性提供數(shù)據(jù)支撐，為7#、8#煤開采方案的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)[3]。

2.2 鉆探試驗(yàn)

1）鉆孔布設(shè)。鉆孔間距的確定涉及技術(shù)和經(jīng)濟(jì)2個(gè)層面的因素，從技術(shù)角度考慮，鉆孔布置越密集越有利于了解7#、8#煤層賦存情況；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，鉆孔布置密度約小所投入的成本越小。所以本著技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的角度，選定鉆孔間距為75 m，煤層較厚處進(jìn)行加密[4]。

布設(shè)位置要求既不影響6#煤層的采裝作業(yè)，又盡可能擴(kuò)大布設(shè)范圍。所以勘探區(qū)域邊界距采場(chǎng)69 m，另外一側(cè)在不影響內(nèi)排土場(chǎng)穩(wěn)定的前提下盡可能靠近內(nèi)排土場(chǎng)。按照間距75 m原則共布設(shè)17個(gè)鉆孔。其中H49、51、H51為原有勘探資料鉆孔，1#-17#孔為此次試驗(yàn)所鉆鉆孔。鉆孔布設(shè)如圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)鉆孔位置分布圖

2）試驗(yàn)方法。由于無專業(yè)勘探設(shè)備，不能實(shí)際提取巖芯進(jìn)行觀測(cè)，采用魏家峁露天煤礦現(xiàn)有DM 45型油鉆鉆探，孔徑為200 mm。通過觀察吹渣物料顏色來判斷是否見煤；另外，利用煤層和巖層硬度不同的性質(zhì)，觀測(cè)鉆機(jī)壓力表、轉(zhuǎn)速表情況，同等壓力下轉(zhuǎn)速表突增判別為鉆頭由巖鉆到煤，轉(zhuǎn)速表突減判別為鉆頭由煤鉆到巖[5]。

3）試驗(yàn)記錄。通過試驗(yàn)，技術(shù)人員和測(cè)量人員將每個(gè)鉆孔的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高、7#煤層起止標(biāo)高、8#煤層起止標(biāo)高一一記錄，鉆探記錄表見表1和各鉆孔7#、8#煤頂?shù)装鍢?biāo)高見表2。

表1 鉆探記錄表m

表2 各鉆孔7#、8#煤頂?shù)装鍢?biāo)高m

2.3 槽探試驗(yàn)

根據(jù)鉆探情況，已基本確定該區(qū)域存在7#、8#煤并估計(jì)了7#、8#煤的埋深及厚度，為了更加準(zhǔn)確的了解7#、8#煤的賦存情況，決定進(jìn)行槽探[6]。

2.3.1 槽探設(shè)計(jì)

根據(jù)鉆探結(jié)果，結(jié)合魏家峁開采現(xiàn)狀，進(jìn)行了7#、8#煤槽探設(shè)計(jì)。

1）槽探位置：將槽探位置選取在埋藏較淺、煤深較厚的1#、7#鉆孔附近，坡道與內(nèi)排坡道相接；

2）槽探流程：地面準(zhǔn)備—穿孔爆破—采裝；

3）槽探參數(shù)：斜坡長(zhǎng)度80 m，坡度10%，槽底寬15 m，槽頂寬25 m，槽底長(zhǎng)20 m，槽高12 m，槽距內(nèi)排土場(chǎng)最小距離為8 m。

2.3.2 槽探工藝

1）地面準(zhǔn)備。為了使運(yùn)煤車輛與槽探工作互不影響，在槽探區(qū)域外側(cè)用擋墻進(jìn)行圍擋。提前將此處排水管線進(jìn)行移設(shè)在槽探影響區(qū)域之外。考慮到槽探區(qū)域曾用松散物料進(jìn)行回填，所以先用采裝設(shè)備將上層松散物料進(jìn)行清理直至露出6#煤底板。

2）鉆孔爆破。地面準(zhǔn)備工作完成后，對(duì)槽探區(qū)域進(jìn)行鉆孔爆破。對(duì)槽探區(qū)域按設(shè)計(jì)深度進(jìn)行鉆孔，即坡道位置鉆孔深度逐漸增加。鉆孔參數(shù)為4 m×5 m，填塞高度為4 m，共鉆進(jìn)5排孔，采用松動(dòng)爆破。為減少爆破隊(duì)內(nèi)排臺(tái)階的影響，在靠近內(nèi)排臺(tái)階處鉆進(jìn)了一排緩沖孔。

3）采裝.選用1.1 m3反鏟、TR100礦用卡車進(jìn)行采裝。反鏟站在剝離之上下挖，下部裝車。礦用卡車將剝離物排棄在1 032 m水平。如能選采出7#、8#煤，將其單獨(dú)堆放[7]。

3 7#、8#煤層開采可行性分析

3.1 勘探區(qū)域儲(chǔ)量及剝離量

以鉆探試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用SMCAD軟件計(jì)算勘探區(qū)域內(nèi)的儲(chǔ)量及剝離量，由于鉆探機(jī)具非專業(yè)設(shè)備，無法提取巖芯，僅憑鉆機(jī)吹渣物料來判斷煤層厚度，誤差較大，所以對(duì)7#、8#煤儲(chǔ)量在原計(jì)算儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)乘以0.6的備用系數(shù)，再考慮96%的回采率，最終調(diào)整后7#煤毛煤量約為9萬t，8號(hào)煤毛煤量約為13萬t，剝離量為145萬m3。

利用鉆孔深度，計(jì)算剝離量145萬m3。毛煤剝采比為6.59 m3/t?？紤]6號(hào)煤底板部分區(qū)域已進(jìn)行回填覆蓋、7#、8#煤放坡等其他多余剝離量，所以實(shí)際剝采比應(yīng)該大于計(jì)算剝采比，剝采比定為7 m3/t。

3.2 煤質(zhì)分析

對(duì)槽探試驗(yàn)采出的7#煤層進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 7#煤化驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，7#煤發(fā)熱量為20.68 MJ/kg，水分含量7.2%，灰分含量26.52%，硫含量0.68%。

3.3 7#、8#煤層開采優(yōu)劣對(duì)比

1）優(yōu)勢(shì)：①7#、8#煤已繳納資源稅；②此區(qū)域?qū)傥杭裔孤短烀旱V已征地區(qū)域，無征地費(fèi)用；③剝采比低于首采區(qū)平均剝采比，開采成本較低；④剝離物可就近堆放，運(yùn)距極短。

2）劣勢(shì)：①煤層薄，需多次爆破，選用小型剝采設(shè)備，開采難度大，各環(huán)節(jié)設(shè)備效率低，回采率也較低；②煤層非均勻分布，無法判別尖滅點(diǎn)，開采過程中可能增大剝采比；③露天煤礦現(xiàn)階段排土緊張，開采7#、8#煤，內(nèi)排土場(chǎng)釋放空間慢，再加上給電廠設(shè)貯灰場(chǎng)，使得排土更加緊張；④7#、8#煤的開采使得運(yùn)輸系統(tǒng)變復(fù)雜，使得6#煤以上剝離內(nèi)排運(yùn)距增加。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)外委生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)運(yùn)距小于2 km時(shí)，巖石成本為12元/m3，煤成本為9元/t，按照剝采比7 m3/t估算，采煤成本為93元/t。按照現(xiàn)階段煤炭行情，預(yù)測(cè)7#、8#煤的煤炭?jī)r(jià)格為280元/t，所以可獲利潤(rùn)約4 000萬元[8]。

4 結(jié) 論

1）介紹了7#、8#煤層的概況，7#、8#煤層局部可采，為中灰分、低硫分長(zhǎng)焰煤，位于太原組，首采區(qū)可采儲(chǔ)量為2 648.29萬t；

2）分析現(xiàn)6#煤底板出露區(qū)域的7#、8#煤層鉆孔及剖面圖，出露區(qū)域7#、8#煤層厚度滿足可采要求；

3）通過鉆探試驗(yàn)進(jìn)一步了解7#、8#煤層賦存情況，通過槽探試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證7#、8#煤賦存情況；

4）以鉆探試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算勘探區(qū)域7#、8#煤層儲(chǔ)量為22萬t，剝采比為7 m3/t；

5）對(duì)槽探試驗(yàn)采出的7#煤進(jìn)行化驗(yàn)，7#煤發(fā)熱量為 4 946.01 cal/g，水分含量 7.2%，灰分含量26.52%，硫含量0.68%。

6）開采7#、8#煤層將會(huì)給企業(yè)帶來約4 000萬元的效益，綜合考慮7#、8#煤可采。

［1］駱中洲.露天采礦學(xué)（上冊(cè)）［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)學(xué)院出版社，1986.

［2］楊榮新.露天采礦學(xué)（下冊(cè)）［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.

［3］張廣超.黑岱溝露天煤礦5號(hào)煤開采可行性研究［D］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

［4］周亞博.黑岱溝露天礦首采區(qū)西端幫下煤層開采可行性研究［D］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

［5］賈交成.汪溝煤礦9號(hào)煤層可采性分析［J］.山西煤炭，2011（6）：46-47.

［6］魏黎明.半羅山煤礦7號(hào)煤層可采性分析及開采前景預(yù)測(cè)［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（4）：56-58.

［7］費(fèi)曉明.西馬煤礦薄煤層儲(chǔ)量及可采性分析［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2012，22（22）：148-149.

［8］張永貴，李克民，馬力，等.提高黑岱溝露天煤礦輪斗系統(tǒng)效率的研究［J］.礦山機(jī)械，2013，40（12）：18-20.

【責(zé)任編輯：張東旭】

Study on 7#and 8#coal seam adm issibility in Weijiamao Open-pit Coal M ine

ZHANG Yonggui,LIU Hongyu,SHIXiaodong,YE Yongxiang
(North Weijiamao Power and Coal Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)

TD824.5

B

1671-9816（2017）10-0043-04

2017-05-05

張永貴（1988—），陜西神木人，碩士，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)露天采礦專業(yè)，現(xiàn)在魏家峁露天煤礦從事煤炭研究設(shè)計(jì)工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.013

張永貴，劉宏宇，石曉東，等.魏家峁露天煤礦7#、8#煤層可采性研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（10）：43-46.