CN107654233A - 一种窄采区留梁露天开采工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种窄采区留梁露天开采工艺，包括以下步骤：a.矿区的划分，将露天矿权境界划分为多个长条状采区；在每个采区划分出一个采坑的位置，并使得相邻两个采坑之间和采坑与矿权境界之间预留土梁；b.使用采掘设备对第一批采区进行开采，按照预设采坑的位置进行开采；c.使用边帮采煤机对第一批开采出来的采坑周围的土梁下的煤炭进行开采；d.对第二批采区进行开采，按照预设采坑的位置进行开采，以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑。该种开采方法对所有露天矿都适用，其对露天开采将产生革命性的变化。该开采工艺在提高露天煤矿开采的适应性的同时，还大幅降低露天开采的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种露天开采工艺，尤其是一种窄采区留梁露天开采工艺。
背景技术
露天开采，又称为露天采矿，是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程，从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程。露天开采作业主要包括穿孔、爆破、采装、运输和排土等流程。按作业的连续性，可分为间断式、连续式和半连续式。露天与地下开采相比，优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全。
传统的露天开采工艺只适合剥采比较小或煤层顶板太软无法进行井工开采，或者矿区曾经被小窑无序开采过，有些小窑没有留下任何资料，井工开采可能遇到这些小窑的采空区，水、瓦斯、冒顶等现象，对矿区的开发产生极大的危害。另外，现有露天开采工艺存在开采成本高，开采征地的问题。
发明内容
本发明提供一种窄采区留梁露天开采工艺，以解决现有露天开采存在的适用范围有限的问题，同时降低露天开采的成本。
一种窄采区留梁露天开采工艺是露天矿开采革命性的一种变化，它主要包括以下步骤：
a.矿区的划分，将露天矿权境界划分为多个长条状采区；在每个采区划分出一个采坑的位置，并使得相邻两个采坑之间和采坑与矿权境界之间预留土梁；同时在首先进行开采的采区内设置排土场；
b.使用采掘设备对第一批采区进行开采，按照预设的采坑的位置进行开采，以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑，并将采挖出来的剥离层放入排土场。其中采坑的底宽不是像其它露天矿一样由采运设备或采煤量决定的，而是由边帮采煤机洞外所需平盘宽度决定；
c.使用边帮采煤机对第一批开采出来的采坑周围的土梁下的煤炭进行开采；
d.对第二批采区进行开采，按照预设的采坑的位置进行开采，以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑，开采过程中将第二批采区采出来的剥离物排往第一批采区所开采的采坑中；并使用边帮采煤机对对土梁下的煤炭进行开采；
e.继续对下一批采区进行开采，在此过程中，都将采出来的剥离物排往前一批采坑中。
作为一种优选方案，划分采区时，将采区的长度设为465-920米，宽度设为335-435米。
作为一种优选方案，所开采的采坑底部长度在155-620米之间，宽度在35-50米之间。
采用本发明所述的窄采区留梁开采工艺进行露天开采的有益效果在于：
1、极大地降低生产成本。普通露天开采，当平均剥采比达到15 m3 /t后，露天开采就没有利润，所以2005年版设计规范规定经济剥采比褐煤不大于6 m3 /t、非焦煤不大于10 m3 /t、焦煤不大于15 m3 /t。采用窄采区留梁露天开采工艺后，非焦煤在100米之内，边帮回采机的洞长在200米时，平均剥采比为30 m3 /t时仍有利可图,也就是相当于经济合理剥采比大于30 m3 /t；
2、对于排土场紧张或不具备内排条件的露天矿，窄采区留梁露天开采工艺，可以大幅降低露天矿对排土场的依赖，排土量大幅减少，只有第一个采坑的剥离物需要外排，其它采坑剥离物均排入前一个采坑内，第一个采坑的尺寸要比正常开采也小得多，所以对于选择排土场困难的露天矿更适合；
3、露天矿排土运距短，运输成本低，将下一个采坑的土岩排到上一个采坑中，其运距要比正常生产短得多，排土台阶高度不受限制，也使排土运距缩短，使总的运费降低；
4、对于露天矿靠近重要构筑物时，如水坝、高速公路等，边帮采煤采出的煤量将大幅上升，露天矿开采境界在面临重要构筑物时都要留有足够的空间，这部分空间往往和采深相等，其下压覆的煤炭就成了呆滞煤量。窄采区留梁露天开采工艺可以使一部分呆滞煤量变为可采煤量，从而增加了矿山总采出煤量，降低了采煤成本。
附图说明
图 1 是露天煤矿采区划分平面示意图。
图 2 窄采区留梁露天开采工艺示意图。
图 3 九采区采坑示意图。
具体实施方式
一种窄采区留梁露天开采工艺，包括以下步骤。
矿区的划分，将露天矿权境界划分为多个长条状采区，一般要分成十几个采区，像本发明示例的露天矿，矿田面积只有2.65km2的露天矿，正常露天开采只能划成一个采区，而采用窄采区留梁露天开采工艺后，要划分成10个采区。考虑到运输设备的限制，将每个采区的长度设置在465-920米之间，宽度设置在335-435米之间。然后在每个采区内划分采坑的范围，采坑的范围小于采区的范围，使得采坑与采坑之间，以及采坑与矿权边境之间留有土梁。如图1所示，所有采区并列分布，并在首先进行开采的采区内设置排土场。首先开采的采区可以使如图1所示的一采区，也可以是并行的一采区和二采区。
对矿区进行划分后开始进行第一批采区的开采，按照预设的采坑的位置使用采掘设备对第一批采区进行开采，并以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑，开采过程中，将剥离物运送到排土场内。对于第一批采区周围的土梁下的煤炭，采用使用边帮采煤机进行开采。就此完成对第一批采区的开采。现有开采技术中，采坑底的宽度是由采运设备或采煤量决定的，而在该方法中，采坑底宽由边帮采煤机洞外所需平盘宽度决定。
接下来进行第二批采区的开采，与第一批采区的开采方式相同。由于只在第一批采区内设置排土场，开采第二批采区的过程中，将剥离物排入第一批采区的采坑中。同时，使用边帮采煤机对于第二批采坑周围的土梁下的煤炭的开采。
接下来重复第二批采区的开采过程对下一批采取进行开采，并将正在开采的采坑中的剥离物放入前批采区的采坑中。
一种窄采区留梁开采工艺是将露天矿划分成很多采区，每个采区都是窄形的（长度很大，宽度很小）采区过渡都采用重新拉沟，采区与采区之间留有土梁，梁下的煤炭用边帮采煤机采出。在每个采区要独立开一个采坑，采坑采用螺旋坑线开拓，其核心是用边帮采煤机采出土梁下压覆的煤炭，这种方法是露地联合开采的成果。该种开采方法对所有露天矿都适用，但更适合于剥采比偏大、排土困难、靠近地面重要建构筑物及煤质较差的露天矿，其对露天开采将产生革命性的变化。该开采工艺在提高露天煤矿开采的适应性的同时，还能降低露天开采的成本。
下面举例说明使用该窄采区留梁露天开采工艺的有益效果。
某矿采煤成本a=70元，包括除剥离成本以外的所有费用，剥离成本为8.4元，煤炭售价为220元/吨，最终帮坡角为40度，平均采深为100米，煤层厚度为3米，煤的容重1.3t/m3，该矿小煤窑无序开采多年，实现边帮采煤后，采煤机水平采长150米，平均车间成本20元/吨，回采率70%；
按正规生产，
式中，dl-----煤的平均售价，220元；
a-----采煤成本，70元；
b-----剥离成本，8.4元
经计算，nj=17.85m3/t；
该矿的平均剥采比约为n=29.8 m3/t，成本为317.7元/吨，该矿为亏损；
改为窄采区留梁露天开采工艺后，采坑底部宽=35米，长310米，底部面积=1.09hm2，顶部为长310+100×1.2×2=550米，宽=35+100×1.2×2=275米， 等于15.13hm2；
经计算，
掘坑工程量：（S上+S下）×h÷2 =811 万m3 平均采深h =100m
采煤工程量：长310+300=610米，宽35+300=335米，
610×335×3×1.3×0.70=55.8万吨；
费用=剥离费用+采煤费用
=811×8.5+55.8×20 20为边帮采煤每吨的成本
=6893.5+1116
=8009.5
每吨的车间成本: 8009.5/55.8=143.5元/吨；
露天矿每吨盈余：150-143.5=6.5元；
相当于经济合理剥采比31.1 m3/t。
Claims (3)
1.一种窄采区留梁露天开采工艺，包括以下步骤：
a.矿区的划分，将露天矿权境界划分为多个长条状采区；在每个采区划分出一个采坑的位置，并使得相邻两个采坑之间和采坑与矿权境界之间预留土梁,同时在最先开采的一批采区内预留排土场；
b.使用采掘设备对第一批采区进行开采，按照预设的采坑的位置进行开采，以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑；
c.使用边帮采煤机对土梁下的煤炭进行开采；
d.对第二批采区进行开采，按照预设的采坑的位置进行开采，以螺旋线形坑道的方式向下开采采坑，开采过程中将第二批采区采出来的剥离物排往第一批采区所开采的采坑中；并使用边帮采煤机对对土梁下的煤炭进行开采；
e.继续对下一批采区进行开采，在此过程中，都将采出来的剥离物排往前一批采坑中。
2.根据权利要求1所述的一种窄采区留梁露天开采工艺，其特征在于：所述每个采区的长为465-920米，宽335-435米。
3.根据权利要求2所述的一种窄采区留梁露天开采工艺，其特征在于：所述采坑底部长度155-620米之间，宽度在35-50米之间。
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