安家岭露天矿端帮采煤方法及系统布置的究

．４．露天采矿技术２００７年第５期臣盈圈安家岭露天矿端帮采煤方法及系统布置的研究尚涛，才庆祥，丰兆学（中国矿业大学能源与安全工程学院。江苏徐州２２１００８）摘要：对安家岭露天煤矿端帮采煤工艺系统和开采方法、端帮采煤与露天采排工程的关系等进行了研究。推荐采用台阶式开采方案，对于１０ｍ左右厚的煤层可以一次采全高，采区采出率可达４５％以上。端帮采煤与露天矿生产的关系至关重要，露天采排工程从时间和空间上直接影响着端帮采煤的年产量和采出率。关键词：露天矿；端帮采煤；系统布置中图分类号：ＴＤ１引言对于开采近水平及缓倾斜煤矿床的露天矿，在采掘工作帮和内排土工作帮之间一定时期内暴露的边帮上，沿煤层向边帮内开掘巷道并建立工作面，采用一定的开采方法回采露天矿境界以外的煤，称为端帮采煤。其主要特点是开采成本低，可减少煤炭资源浪费，改善露天矿配煤问题。国外部分露天矿已实施了端帮采煤，我国黑岱沟和安家岭露天矿端帮采煤已达到一定的规模。按照“初步设计”，安家岭露天矿年产原煤１５００万ｔ，１９９７年开工建设，２００１年达产。该矿主采煤层为４、９、１１号煤。４号煤均厚１０ｍ，高灰低硫，９号煤均厚１３ｍ，高硫低灰，二者经配洗成为洗精煤。为满足出口精煤硫分不大于１％的要求，采出的４号煤全部进人选煤系统进行配煤。目前，要达到设计的精煤产量。４号煤产量已显不足。为此矿方决定在首采区南、北端帮用端帮采煤的方法回采露天矿境界以外的４号煤诩。根据有关地质资料和“初步设计”，南、北端帮内煤层的基本情况如下：南帮上，到向北转向处．４号煤暴露长度３０００ｍ左右，煤层沿东西向基本呈水平状。在上述３２０００８２４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１—９８１６（２００７）０５—０００４—０３水平状，局部最大倾角５。左右，走向东偏北，倾向朝南偏东，煤层倾角和厚度变化均匀。由端帮出露线向北６００ｍ范围内，煤层倾角小于８０，煤厚３—１３ｍ。２采区布置和工作面参数北、南端帮采煤采区布置方式基本相同：运输巷与回风巷相隔布置．巷道中心线间距１０８ｍ，２运输巷之间的回采范围为一采区，运输及回风巷白巷口向端帮内掘进６００ｍ，采区回收近５００ｍ，留下近１００ｍ不采，是为了保证端帮的安全。端帮采煤工作面参数主要有采房宽度和煤柱宽度。计算结果表明，对于安家岭矿的具体条件，端帮采煤工作面采宽以１０一１５ｍ为宜，煤柱宽度以７．４５—８．柏ｍ为宜。３端帮采煤开采方案方案Ｉ：煤墙支撑简易放顶煤开采大巷用胶带输送机运输，工作面及顺槽采用刮板输送机运输。开采过程中，将４号煤层分为２个采掘层，每层高约５．０ｍ。每个采掘层分为上下２个分层。先采下分层，后放上分层。下分层厚２．０ｍ．炮采，工作面用单体液压支柱支护，密度１．０ｍ×１’ｏｍ，共３排。上分层厚３．０ｍ左右，用爆破法落煤，每次推进１．０ｍ。下分层爆破落煤后，及时将暴露的顶板用单体柱子进行临时支护，并开动刮板输送机将煤运出。同时，往采空侧上分层煤中打眼装药，回撤采空侧一排单体液压支柱，然后放炮落煤，将放落下来的煤移运至刮板输送机上。此项工作完成后，将工作面煤壁侧的一排临时支柱拆除，将刮板输送机移至煤壁，及时补打煤壁侧的一排单体液压支柱，如此循环往复。对２个采掘层，先采上采掘层。后采下采掘层，上下采掘层工作面间距保持３０．０ｍ以上。上采掘层采出ｍ区段内，其西部０００ｍ．４号煤层走向东西，倾向朝南。由端帮出露线向南６００ｍ范围内，煤层倾角小于７。，煤厚９—１７ｍ（４号煤分层时，只计４·煤，下同）；东部１０００ｍ４号煤层走向南北，倾向朝西，由端帮出露线向南６００ｍ范围内，煤层倾角小于８０，煤厚７—１０ｍ。北帮上，到向北转向处，４号煤暴露长度约１９００ｍ，煤层基本呈收稿日期：２００７—０５－０７作者筒介：尚涛（１９６２一），男，黑龙江虎肄人，教授。１９８４年毕业于中国矿业大学露无开采专业。主要从事露走采矿方面的科研Ｉ作。万方数据　万方数据Ｅ耍圈露天采矿技术２００７年第５期·５·的煤通过工作面刮板输送机、顺槽刮板输送机及溜煤眼到下采掘层顺槽刮板输送机上，经该刮板输送机进入胶带输送机，最后运至露天矿采场。在采场内２个端帮各设２个采区，共计设４个采区，每个采区８个工作面，２个准备工作面。建设时间从４号煤底板出露开始，初期先在２个端帮各建一个采区，随着采空区的逐渐加大，每个端帮再各增加１个采区。建设过程：先在最早出露４号煤的端帮位置用巷道掘进机掘胶带机运输大巷，沿４号煤底板掘进，梯形断面，底宽３．６ｍ，高２．４ｍ。巷道内铺设胶带机，并作为进风巷道。间隔１０８．０ｍ，掘一回风巷道，断面尺寸２．４ｍ×２．４ｍ。再间隔１０８．０ｍ掘一胶带机运输大巷，作用同上。如此交替建立采区。当运输巷道及回风巷道掘成后，每隔２２．４ｍ掘回采巷道，分上下２层。回采巷道掘成后，自回风巷道位置起，向左右两侧各布置１个工作面。采用后退式回采。回采工作面宽１４．４ｍ，长９０．０ｍ，煤墙宽８．０ｍ。方案Ⅱ：锚网护顶煤墙支撑台阶式开采该方案的工艺系统及采区布置同方案Ｉ。煤层顶板采用锚网支护，防止顶板局部垮落及石块下落。将４号煤全层一次性从顶板采至底板，开采过程中将４号煤层分为４个台阶，台阶高度自上至下分别为：２．０ｍ、２．０ｍ、２．５ｍ、３．５ｍ，台阶坡面角约６０。，台阶平台宽度约２．０ｍ。先放炮采掘上部第一个台阶，然后用锚网支护顶板，再依次向下采掘以下各台阶。２开采方案经济技术指标对比见表ｌ。初期推荐方案Ｉ，采煤人员不直接暴露在顶板下作业，确保安全生产。在开采过程中。对工作面顶板及煤壁和地表进行严格监测。４号煤顶板为坚硬砂岩，完整且厚度大。用方案Ｉ采完３～４个工作面后，若顶板稳定且平时无碎石洒落，可用１个采区来试用方案Ⅱ。这时，顶板支护可考虑由锚杆支护改为锚网支护。方案Ⅱ回采率高，生产组织简单，经济效益好，实施的关键是解决好顶板安全问题。４端帮采煤的时空保证安家岭矿首采区的开采，利用了安太堡矿内排土场留下的一条南北向沟道。首采区初始采掘工作线是借助此沟道的东帮建立的。当首采区东帮逐渐变缓，４号煤工作平盘形成后，即可在采区南、北两端帮开掘初始煤巷，开始回收端帮煤。当采掘工作帮向东推进一段距离后，剥离物实现内排，排土工作帮开始向东推进，经过一段时间后，内排土场推至初始煤巷处。并将其巷口掩埋。取一典型剖面（见图１，剖面南北坐标７１６００）进行分析。从南、北帮初始煤巷万　万方数据方数据表１开采方案主要技术经济指标对比开始开掘至其巷口被内排土场掩埋所经历的时间：死＝ｔ１＋如＋岛＋“，式中：Ｉ。为从初始煤巷开始开掘至４号煤底板以下工作帮形成所经历的时间，ａ；ｂ为采、排工作帮底部间安全距离形成的时间．ａ；ｔ，为从开始内排至４号煤底板水平以下排土工作帮形成所经历的时间，ａ；ｔ．为排土工作帮推进￡：＋厶距离所经历的时间，ａ。＼ＩＬ／４号煤底板排土场—＋云孓？）≤（———１吼—＋首采区＿／———妥泵岭矿．岛｛围１过渡生产时东西向典型剖面示意图“＝Ｌｌ／２ｐ式中：Ｆ为采、排工作帮推进速度，ｍ／ａ；Ｌｌ为４号煤底板所在水平对应于“所推进距离（ｍ），Ｌ，＝＾ｃｏｔ吼一Ｌ：（其中：７ｒ＿４号煤底板至坑底的垂直距离，ｍ；纯为采掘工作帮坡角，（。）；如为初始煤巷开始开掘时４号煤底板以下采掘帮水平投影宽度，ｍ）。Ｉ，＝￡３／２口式中：岛为坑底水平对应于岛所推进距离（ｍ），岛＝ｋｏｔ％一厶（其中：％为排土工作帮坡角，（。）；厶为初始煤巷开始开掘时４号煤底板水平以下排土帮水平投影宽度，ｍ）。ｔ４＝（Ｌ２＋Ｌ４）／ｖ代人数据得：Ｌｌ＿６６ｘｃｏｔ９．５。一１２０；２７４．４ｍ，ｔＩ＝２７４．４／（２×３００）＝ｏ．４６ａ，ｔ２＝５∞Ｏｏ＝ｏ．１７ａ，Ｌ３＝６６ｘｅｏｔｌ３．７。一１７０：１００．７ｍ，‘产１００．７／（２ｘ３００）＝０．１７ａ．“＝（１７０＋１２０）／３００＝０．９７ａ，敬ｎ＝Ｉｌ＋‘２＋ｔ３＋￡．＝Ｏ．４６＋Ｏ．１７＋０．１７＋０．９７＝ｌｆ７７ａ。即南、北帮初始煤巷的服务时间为１．７７年。而当采掘、排土工作帮正常推进时，煤巷的服务时间则取决于采、排工作帮坡角、年推进速度、两帮帮底间安全距离及巷Ｉ：１底至坑底垂直距离（见图２）：Ｔ２＝Ｌ／ｖ，其中：Ｌ＝Ｈ（ｅｏｔ已知Ｈ＝４５—７０ｍ，故Ｌ＝５０３．５—７５５．５ｌｌＩ．１３．７。＋ｃｏｔ露的端帮煤层露头处掘进巷道并建立工作面，用地下开采的方法回采境界外的煤，不仅可以提高煤炭资９．５０）＋５０。源的回收率，而且能给露天矿带来较好的经济效益。（２）端帮采煤工作面无论是采用煤墙支撑简易兄＝１．７—２．５口＊２０～３０月。即采、排工程决定的煤巷（包括运输巷和回风巷）服务年限最短为２０个月，最长为３０个月。放顶煤开采法还是锚网护顶煤墙支撑台阶式开采法，都可以一次性开采厚度为１０ｒｉｉ左右的煤层。采区回采率达４５％以上。特别是锚网护顶煤墙支撑台阶式开采法，将露天开采的台阶式开采法引入地下开采，在煤墙宽度合适时，可以开采更厚的煤层。（３）进行端帮煤回采时，端帮采煤与露天采排工程的时空关系至关重要。露天采剥工程与端帮采煤的关系主要体现在空间上，即采剥工程能为端帮采图２正常生产时东西向典型剖面示意图煤提供多大的空间，这最终决定着端帮采煤的开采强度，即年产量。露天排土工程与端帮采煤的关系主要体现在时间上，而这最终影响的是每个采区内端帮煤的回采量，即回采率。从理论上讲，最好是改进采煤方法来提高开采强度，也可以通过采剥工作帮端部超前剥离和排土工作帮端部滞后排土的方法来增大端帮煤的出露长度及延长每个采区内端帮煤的回采时问，以提高端帮采煤的开采强度和回采率，但这是以巨大的超前剥离量和内排空间的损失为代价的，生产实际中是否采用须经论证。参考文献：［１］刘泽民，王社林．才庆祥．安家岭露天煤矿端帮采煤方法研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００１，３０（５）：５１５—５１７．［２］冯光明，才庆祥，叶新荣，等．露天矿端帮开采参数计算分析与围岩应力数值模拟研究［Ｊ］．煤炭学报，２００１，２６（５）：４９６—５００．［３］尚涛，舒继森，才庆样，等．露天矿端帮采煤与露天采排工程的时空关系［Ｊ］．中国矿业大学学报．２００１，３０（１）：２７—２９．煤巷的服务年限由巷道本身推进时间和由其服务的采区左右翼的回采时间构成。经计算每条运输巷的掘进时间为１．５个月，每条回风巷的掘进时间为１个月，每个采区每翼的回采时间为１４．５个月。可知由推进和回采速度决定的煤巷服务年限最短为１５．５个月，最长为１６个月。由此得出结论。推进和回采速度决定的巷道服务年限小于由采、排工程决定的巷道服务年限。即采、排工程为巷道推进和采区回采在时间上提供了可能。而空间上是否有可能则取决于在南帮或北帮上同时可以布置几个端帮煤回采区。经计算，端帮煤设计年产量要求每个端帮上同时布置两个采区，东西长度为４００Ｉｌｌ，而由前面计算可知，无论是在南端帮．还是在北端帮，４号煤任一时间的暴露长度至少为５０３ｍ。显而易见，端帮煤设计产量在空间上也得到了保证。５结论［４］刘宪权，李志强，史建华．分区开采转向接续期间存在的（１）对于条件适宜的露天矿，通过在一定时期暴问题及对策［Ｊ］．露天采煤技术，２００１。（４）：８－９．—●—■－·■··■——■—－■－·—ｐ·■－－■·－■－·■ｈ·■·－■—－■—＋·■··■——■——＋·—■——■——■——●——＋—＋·’——＋—＋—■—·■——１——■——＋——●——■—■—－■——＋——｝——Ｐ—■—·■—·■——■··■－·－｝·欢迎订阅《媒炭技本）杂志‘蝶炭技术＇于１９８２年创刊．ｔ用名佃外煤炭）．１９９５年改现名。王羟国享科技部和国术新闻出版怠暑批准的固末垃期刊，是桌技术性、实用性、导向性和服务性干一律的扭具影响力的嫁争蛙蝶炭技术类月刊．王黑龙江省优秀科技期刊．薮首届奎目《ｃＡＪ－ＣＤ规范）优秀执行羹．蓝首届黑龙江省出版精品工程奖。被美国化学文摘（ＣＡ）收豪。羹田制桥科学文摘（ＣＳＡ）收录．中固期刊同（ＣＮＫＩ）奎文收录．中国期刊全文敷据库‘ｃＪＦＤ）全文收秉，中文科技期刊数据库（ＳＷｌＣ）仝文收录，万方数据一敷丰化期刊群仝丈上日．中国挂心期刊（速选ｊ敷括库收录．中圆学术期刊端舍评价粒据库（ｃＡＪＣＥＤ）统计霹期刊．中国蝶炭敷字目书馆枉·Ｇ期刊，中国＾ｓＰｒ柬薄刊等。主要栏目：专题综速煤矿机械蝶矿ｔ气开采挂术安奎驻术选壤桂书建井技术劫测技术技术变流煤炭转化问题探计士业量理和四外堞炭等。读者对象：主要王堞炭厦其相关行业的太专院幢师生、科研院所置工矿空生工程技术人置和管曩人量．曩Ｊｔ国外多十田聋和地区，遍布空国各厂矿士业、政府．Ｆ门、田书馆、信怠中心、ｔ料收蕞室等。主管单位：蝶矿和供炭城市发展工作委置套主办单位：黑龙江科技学院咯尔滇煤矿札城研究所＜媒炭枝拳）按圆际标准薯擗．井甲有羹支版权再、目擞、摘要、关ｔ词、作者、作者单位等。影响因子、被引班敷在奉行业中较南。（ｔｔ裳技术）每月ｌＯ日出版．＾４，１鹋百，公开发行．邮发代号：１４－２５２国外代号：Ｍ４８３９国内统一连续出版糖号：ＣＮ２３－－１３９３ｆｆＤ国际标准连续出版物号：ＩＳＳＮ１００８—８７２５广告经营许可证号：２３０１００４０４０００８电话：８６－０４５１—５５６４６３６９８６－０４５１－５５６５６３６９（恃真）Ｅ—ｍａｉｌ：ｍｒｊｓ０４５７Ｃａｓｉｎａ．ｅｏｍ虾螭：１５００３６Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎｓｃｔＪＬｅｚｍｔｉｅ．ｃｈｌａｓ］ｏｕｒｎｓｌ．ｎｅｔ皿定许：１６８元，年地址：黑龙江省睁艇彝市聋坊区古毒街３０号万方数据　万方数据安家岭露天矿端帮采煤方法及系统布置的究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

尚涛， 才庆祥， 车兆学， SHANG Tao， AI,Qing-xiang， CHE Zhao-xue中国矿业大学能源与安全工程学院,江苏,徐州,221008露天采矿技术

OPENCAST MINING TECHNOLOGY2007(5)

1.刘宪权;李志强;史建华 分区开采转向接续期间存在的问题及对策[期刊论文]-露天采煤技术 2001(04)2.尚涛;舒继森;才庆祥 露天矿端帮采煤与露天采排工程的时空关系[期刊论文]-中国矿业大学学报 2001(01)3.冯光明;才庆祥;叶新荣 露天矿端帮开采参数计算分析与围岩应力数值模拟研究[期刊论文]-煤炭学报 2001(05)4.刘泽民;王社林;才庆祥 安家岭露天煤矿端帮采煤方法研究[期刊论文]-中国矿业大学学报 2001(05)

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