CN110318759B - 一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法 - Google Patents

Abstract

一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法，包括以下步骤：(1)依据露天矿所确定的技术参数确定横采纵采分界深度h；(2)在露天矿建设初期采用横采方式进行开采，确定推进方向后开始横采；(3)按步骤(2)开采至坑底后，当深度h以上水平具备纵采条件后，在露天矿深度h以上水平，将原有的横采开采方式改为纵采方式；(4)露天矿具备浅部纵采深部横采条件后，深部横采与浅部纵采同时进行；(5)浅部纵采继续向最终境界方向推进，深部横采继续进行跟进，循环步骤(2)～(4)；(6)浅部纵采推进至最终境界后，深部横采继续开采深部煤层，直至采完境界内全部煤量。该方法二量留设简单、初期生产剥采比小、综合剥离运距小。

Description

一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法

技术领域

本发明属于露天矿开采技术领域，尤其涉及一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法。

背景技术

在露天矿开采过程中针对倾斜矿体进行开采时，首先是先把矿体表面的覆盖物进行剥离，当采掘工作达到终了深度后，再进行采空区的内排工作，工作线的布置方式主要有沿矿体走向布置和垂直矿体走向布置这两种布置方式，在具体开采时要考虑矿体的走向及倾向、地质地形条件、生产能力、运输方式、基建剥离量和生产剥采比的均衡等因素，其中对露天矿山的整个开采周期影响较为重要的就是剥采关系，特别是在露天矿生产过程中，当产量及剥采工程进入调整阶段时，选择合理的开采方案对后续的生产是否能够顺利进行具有十分巨大的影响。

现行的工作线的推进方式主要是纵采和横采的推进方式，即纵向开采时采剥工作线沿矿体走向布置，垂直矿体走向移动，这种开采方式的优点一是纵向开采时，工作线是平行推进的，沿工作线的采掘带宽度基本不变，设备的移设频率较低，因而有利于发挥设备效率，同时工作台阶数可以减少；二是开段沟可以布置在矿体的上盘，并垂直矿体走向推进，因而有利于减少矿石的损失、贫化和剔除走向夹石。但是纵采也有相应的缺点：在一定的矿山技术条件下，矿岩内部的运距较大；开段沟布置在矿体下盘，工作线由下盘向上盘推进时，矿岩分类比较困难，矿石损失和贫化比较大，基建剥岩量也较大。

而横向采剥方法是指采剥工作线垂直矿体走向布置，沿矿体走向移动，这种开采方式的优点是在一定的矿山技术条件下可以减少露天矿的基建工程量，减少采场内部运距和掘沟工程量。但是横采也有相应的缺点：采矿作业台阶多，采矿设备上下调动频繁，不利于发挥设备效率，影响其生产能力，控制矿石损失，贫化难度大，生产组织和管理比较复杂，容易因计划不周而造成采剥失调。

由上述内容可以看出，现行露天开采的研究方向主要是停留在采剥数量关系的研究上，但是更应该同时对采剥工程时间与空间的关系进行研究，以最大程度的发挥横采与纵采的优点，最大程度的减少纵采与横采相应的缺点。

因此，对于露天矿亟需一种能够将横采和纵采相结合的方法，充分发挥横采与纵采的优势，尽量减少横采与纵采的缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法，具有二量留设简单、初期生产剥采比小、综合剥离运距小的优点。

一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法，包括以下步骤：

步骤一：依据露天矿所确定的设计生产能力、剥离量、生产剥采比、横采工作线长度、纵采工作线长度、横采深度、横采工作线推进度、工作帮坡脚、煤层倾角确定浅部纵采与深部横采的分界深度h，即确定横纵采分界线；

步骤二：在露天矿建设初期采用横采内排追踪压帮方式进行开采，即采剥工作线沿矿体倾向布置，采剥工作线平行矿体走向移动，揭露煤层底板，确定推进方向后深部横采；

步骤三：按照步骤二的横采内排开采方式开采至坑底后，当深度h以上水平具备纵采条件后，在露天矿深度h以上水平，将原有的横采开采方式改为纵采方式进行开采，即深度h以上部分采剥工作线平行矿体走向布置，采剥工作线沿矿体倾向移动，进行浅部纵采；

步骤四：露天矿具备浅部纵采深部横采条件后，分界深度h以上采用纵采，分界深度h以下继续采用横采，深部横采与浅部纵采同时进行；

步骤五：浅部纵采继续向最终境界方向推进，深部横采继续进行跟进，循环进行步骤二～步骤四；

步骤六：浅部纵采推进至最终境界后，深部横采继续开采深部煤层，直至采完境界内全部煤量。

步骤一中分界深度h的确定方法如下：

为了满足露天矿二量的要求，达到露天矿生产接续的目的，对于深部横采应满足：

式中：P₁—横采剥离量，m³/a；

A₁—横采能力，m³/a；

H—横采开采深度，m；

L_横—横采工作线长度，m；

V—横采工作线推进度，m/a；

对于浅部纵采应满足：

式中：P₂—纵采剥离量，；

A₂—纵采能力，m³/a；

h—纵采深度，m；

β—纵采工作帮坡角，°；

α—煤层倾角，°；

L_纵—纵采工作线长度，m；

由于A₁、A₂、P₁、P₂满足：

A＝A₁+A₂ (3)

P＝P₁+P₂ (4)

式中：A—设计生产能力，m³/a；

P—剥离量，m³/a；

n_s—生产剥采比；

结合式(1)～(5)可以得出：

本发明的有益效果是：

1、二量的留设由浅部纵采的推进度进行控制，由于浅部纵采不受深部横采的限制，因此二量的留设相比完全纵采及完全横采更有合理性；

2、由于深部采用横采形式进行开采，推进速度较慢，因此在深部横采浅部纵采的开采方案中，主要对浅部的煤层进行开采，相当于将深部的煤层进行滞后开采，降低了露天矿生产初期的生产剥采比；

3、由于深部进行横采，浅部进行纵采，可将原本需要由端帮运输至内排土场的剥离物就近运输至外排土场，减小了剥离物的综合运距，节约了剥离费用；

4、在如今露天矿形势严峻的背景下，采用深部横采浅部纵采的方法与传统方法相比更加具有现实意义，对生产条件类似的矿山具有一定的借鉴指导意义。

附图说明

图1为本发明实施例中深部横采浅部纵采的采场示意图；

图2为图1的A-A面剖视图；

图3为图1的B-B面剖视图；

图4为本发明实施例中深部横采内排示意图；

其中，

1内排土场，2煤层底板，3横采纵采分界线，4浅部纵采推进方向，5深部横采推进方向，6横采内排帮，7横采工作帮，8纵采内排帮。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

实施例1

一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法，包括以下步骤：

步骤一：如图1～3所示，依据露天矿所确定的设计生产能力、剥离量、生产剥采比、横采工作线长度、纵采工作线长度、横采深度、横采工作线推进度、工作帮坡脚、煤层倾角确定浅部纵采与深部横采的分界深度h，即确定横纵采分界线，具体方法如下：

首先应解决露天矿二量的问题，以解决新方案的生产接续问题，为了满足露天矿二量的要求，达到露天矿生产接续的目的，对于深部横采应满足：

式中：P₁—横采剥离量，m³/a；

A₁—横采能力，m³/a；

H—横采开采深度，m；

L_横—横采工作线长度，m；

V—横采工作线推进度，m/a；

在本实施例中，横采开采深度H为200m，横采工作线长度L_横为1000m，横采工作线推进度V为200m/a；

对于浅部纵采应满足：

式中：P₂—纵采剥离量，m³/a；

A₂—纵采能力，m³/a；

h—纵采深度，m；

β—纵采工作帮坡角，°；

α—煤层倾角，°；

L_纵—纵采工作线长度，m；

在本实施例中，纵采工作帮坡角β为12°，煤层倾角α为30°，纵采工作线长度L_纵为1000m；

由于A₁、A₂、P₁、P₂满足：

A＝A₁+A₂ (3)

P＝P₁+P₂ (4)

式中：A—设计生产能力，m³/a；

P—剥离量，m³/a；

n_s—生产剥采比；

本实施例中，设计生产能力A为1000万m³/a，剥离量P为2500万m³/a，生产剥采比n_s为2.5；

结合式(1)～(5)可以得出：

带入上述的已知量，可得出浅部纵采与深部横采的分界深度h为68.27m，即确定了横采纵采分界线3。

步骤二：如图4所知，在露天矿建设初期采用横采内排追踪压帮方式进行开采，即采剥工作线沿矿体倾向布置，采剥工作线平行矿体走向移动，揭露煤层底板2，确定深部横采推进方向5后进行深部横采，如图2所示，深部横采推进方向5为沿横采内排帮6向横采工作帮7推进，推进过程中剥离物内排至内排土场1及外排土场；

步骤三：如图1所示，按照步骤二的横采内排开采方式开采至坑底后，当深度h以上水平具备纵采条件后，在露天矿深度h以上水平即横采纵采分界线3以上部分，将原有的横采开采方式改为纵采方式进行开采，即深度68.27m以上部分采剥工作线平行矿体走向布置，采剥工作线沿矿体倾向移动，沿纵采推进方向4进行浅部纵采，浅部纵采推进方向4为沿煤层底板2向纵采内排帮8方向推进；

步骤四：露天矿具备浅部纵采深部横采条件后，横采纵采分界线3以上采用纵采，横采纵采分界线3以下继续采用横采，深部横采与浅部纵采同时进行；

步骤五：浅部纵采继续向最终境界方向推进，深部横采继续进行跟进，循环进行步骤二～步骤四。

步骤六：浅部纵采推进至最终境界后，深部横采继续开采深部煤层，直至采完境界内全部煤量。

Claims (1)

1.一种深部横采浅部纵采的倾斜煤层露天矿采矿方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：依据露天矿所确定的设计生产能力、剥离量、生产剥采比、横采工作线长度、纵采工作线长度、横采深度、横采工作线推进度、工作帮坡角、煤层倾角确定浅部纵采与深部横采的分界深度h，即确定横纵采分界线；

步骤一中分界深度h的确定方法如下：

为了满足露天矿二量的要求，达到露天矿生产接续的目的，对于深部横采应满足：

式中：P₁—横采剥离量，m³/a；

A₁—横采能力，m³/a；

H—横采开采深度，m；

L_横—横采工作线长度，m；

V—横采工作线推进度，m/a；

对于浅部纵采应满足：

式中：P₂—纵采剥离量，；

A₂—纵采能力，m³/a；

h—纵采深度，m；

β—纵采工作帮坡角，°；

α—煤层倾角，°；

L_纵—纵采工作线长度，m；

由于A₁、A₂、P₁、P₂满足：

A＝A₁+A₂ (3)

P＝P₁+P₂ (4)

式中：A—设计生产能力，m³/a；

P—剥离量，m³/a；

n_s—生产剥采比；

结合式(1)～(5)可以得出：

步骤二：在露天矿建设初期采用横采内排追踪压帮方式进行开采，即采剥工作线沿矿体倾向布置，采剥工作线平行矿体走向移动，揭露煤层底板，确定推进方向后深部横采；

步骤三：按照步骤二的横采内排开采方式开采至坑底后，当深度h以上水平具备纵采条件后，在露天矿深度h以上水平，将原有的横采开采方式改为纵采方式进行开采，即深度h以上部分采剥工作线平行矿体走向布置，采剥工作线沿矿体倾向移动，进行浅部纵采；

步骤四：露天矿具备浅部纵采深部横采条件后，分界深度h以上采用纵采，分界深度h以下继续采用横采，深部横采与浅部纵采同时进行；

步骤五：浅部纵采继续向最终境界方向推进，深部横采继续进行跟进，循环进行步骤二～步骤四；

步骤六：浅部纵采推进至最终境界后，深部横采继续开采深部煤层，直至采完境界内全部煤量。

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