CN114508354B - 一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，确定巨厚煤层开采层数；开采煤层首分层；煤层首分层开采结束后，进行煤层二分层的倒堆开采；当巨厚煤层分为3层时，煤层三分层的开采方法与煤层二分层的开采方法相同；本发明分层开采，煤层底板揭露时间短，露天矿实现内排的周期短，外排剥离物较少；多次倒堆剥离排弃，对剥离物排弃进行合理调配，采空区实现最大填充，避免或者减少深大采空区数量，保证区域安全；分层开采减少了每一层的采煤台阶数量，减少剥离物运输排弃的高程差、缩短内排运输距离；煤层分层开采，露天矿推进度加大，煤层暴露面积减少，暴露时间极大缩短，煤层分化和自燃的风险降低，减少了开采损失，提高了矿区安全性。

Description

一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法

技术领域

本发明涉及一种露天矿开采方法，具体涉及一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法。

背景技术

‌我国西北地区存在大量巨厚煤层露天矿，煤层厚度可达100m以上，该类型露天矿资源赋存结构简单，整体剥采比小。按照现有的露天矿分台阶一次采全高的开采方式，即在开采煤层厚度范围内，从煤层顶板一次性开采至煤层底板，该方案存在以下问题：一是煤层厚度大，导致煤层底板揭露慢，露天矿实现内排的周期较长，大量剥离物外排占用土地资源。二是剥采比较小，实现内排后剥离物无法有效填充采空区，露天矿开采结束后会留下深大的采空区，高大采场边坡长时间暴露严重影响矿区地质安全。三是由于采煤台阶较多，导致剥离物内排运距较大；煤层厚度大导致剥离物需大量下运才能构建起剥离物内排初始台阶，运输高程差巨大、费用高。四是煤层暴露面积过大，露天矿推进度较小导致同一位置煤层暴露时间增大，煤层风化和自燃的风险剧增，影响露天矿生产作业安全。随着西北地区巨厚煤层露天矿的大量开发，上述问题亟待解决。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，煤层底板揭露时间短，采空区实现最大填充，减少剥离物运输排弃的高程差、缩短内排运输距离等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法：

步骤一、确定巨厚煤层开采层数，200m以下的巨厚煤层分为2-3层；

步骤二、开采煤层首分层，在煤层首分层开采区域内，采用一次采全高的方式进行拉沟、扩帮，形成煤层首分层开采工作线，进行煤层首分层开采，在到达可内排位置之前，剥离物采用外排方式；

步骤三、到达可内排位置时开始内排，形成首分层内排土场，内排遵循先端帮后露天矿坑底中央的原则，剥离物通过两侧的端帮道路运输至首分层内排土场位置；同时还要保持露天矿坑底可安全生产的最短距离；

步骤四、接近煤层首分层开采边界位置时，开始滞后首分层内排土场在长度上的推进，转向向首分层内排土场内部的排弃堆放，不断扩大露天矿坑底宽度至2-3倍的最小坑底宽度；

步骤五、煤层首分层开采结束后，在首分层底板上重新拉沟、扩帮形成煤层二分层开采工作线，并沿着与煤层首分层开采相反的方向，进行煤层二分层的倒堆开采，在到达可内排位置之前，剥离物采用外排方式；

步骤六、煤层二分层开采工作线推进至首分层内排土场位置时，按照首分层内排土场的位置分布，在未排土的位置率先推进，进而形成“凸”形工作线；

步骤七、与“凸”形工作线同时形成的，还有位于“凸”形工作线推进方向相反的二层非工作帮中间位置的局部可内排空间；剥离物排放在该局部可内排空间，随着煤层二分层开采工作线的不断推进，局部可内排空间也逐渐增多，此时，以最初局部可内排空间为圆心，采用扇形形式，形成扇形内排土场，并最终演变为二分层内排土场；

步骤八、当巨厚煤层分为3层时，煤层三分层的开采方法与煤层二分层的开采方法相同。

进一步的，所述煤层倾角小于3°时，除最后一层底板以外的其他底板倾角与煤层倾角相同。

进一步的，所述煤层倾角大于3°时，除最后一层底板以外的其他底板倾角保持水平。

进一步的，当所述巨厚煤层分层等于2时，二分层内排土场采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构。

进一步的，当所述巨厚煤层分层等于3时，三分层内排土场采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构

与现有技术相比，本发明提出的分层开采方法，缩短了煤层底板揭露时间和露天矿实现内排的周期，外排剥离物较少；开采中剥离物多次倒堆排弃并进行合理调配，采空区实现最大填充，避免或者减少深大采空区数量，消除矿区地质灾害隐患；分层开采减少了每一层的采煤台阶数量，采用断面为“v”形的或者“︺”形的内排土场结构，减少剥离物运输排弃的高程差、缩短内排运输距离；煤层分层开采，露天矿推进度加大，煤层暴露面积减少，暴露时间极大缩短，煤层风化和自燃的风险降低，减少了开采损失，提高了露天矿生产作业安全性。

附图说明

图1为本发明俯视图；

图2为图1中A-A断面示意图；

图3为本发明煤层首分层开采示意图；

图4为图1中B-B断面示意图；

图5为本发明煤层三分层开采示意图；

图中：1-煤层首分层开采区域；2-煤层首分层开采工作线；3-煤层首分层；4-首分层底板；5-二分层底板；6-首分层内排土场；7-端帮；8-端帮道路；9-露天矿坑底；10-首分层内排土场最下坡底线；11-煤层首分层开采工作线最下台阶坡底线；12-煤层二分层开采工作线；13-煤层二分层；14-“凸”形工作线；15-扇形内排土场；16-二分层内排土场；17-三分层内排土场；18-煤层三分层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案，如图1至图5所示：

确定巨厚煤层开采层数，厚度小于200m的煤层一般分为2层，最多不超过3层。超过200m的煤层也可采用本方案施工，但是具体厚度的数值，应进行进一步的经济性测算后确定。

如图3所示，开采煤层首分层3，在煤层首分层开采区域1内，采用一次采全高的方式进行拉沟、扩帮，形成煤层首分层开采工作线2，进行煤层首分层3开采，并尽快施工至可内排的位置，在到达可内排位置之前，剥离物采用外排方式，尽量增大外排土场的高度，减少占地。

到达可内排位置时，露天矿开始内排，尽快形成满足煤层上覆剥离物全部内排的首分层内排土场6，内排遵循先端帮7后露天矿坑底9中央的原则，即在保持最大内排帮坡角的情况下，剥离物通过两侧的端帮道路8运输至首分层内排土场6位置，优先就近排弃在靠近端帮7两侧的位置，并逐步以最大内排帮坡角从两侧端帮7向露天矿坑底9中央推进；如图2所示，由此形成了断面为“v”形或者“︺”形结构的首分层内排土场6，与此同时，还要保持露天矿坑底9的最短距离，即首分层内排土场最下坡底线10与煤层首分层开采工作线最下台阶坡底线11之间的距离保持可安全生产的最短距离。通过上述两条措施极大减少剥离物运输排弃的高程差、缩短内排运输距离。

接近煤层首分层3开采边界位置时，开始滞后首分层内排土场6在长度上的推进，剥离物转向向首分层内排土场6中间内部的排弃堆放，逐步将“︺”形或者“v”形的排土场断面压缩成“v”形或者填满，不断扩大到“二分层”厚度3倍以上+最小坑底宽度，为二层倒堆开采准备空间。

如图4所示，煤层首分层3开采接近尾声，露天矿坑底足够宽，具备了开采下一分层的时候，在矿坑内的首分层底板4上重新拉沟、扩帮形成煤层二分层开采工作线12，并沿着与煤层首分层3开采相反的方向，进行煤层二分层13的倒堆开采，在到达可内排位置之前，剥离物就近运输至首分层排土场6，并尽快形成内排条件。

煤层二分层开采工作线12推进至首分层内排土场6位置时，按照首分层内排土场6的位置分布，在未排土的位置率先推进，进而形成“凸”形工作线14，以布置更多的采煤设备。

与“凸”形工作线14同时形成的，还有位于“凸”形工作线14推进方向相反的二层非工作帮中间位置的局部可内排空间；剥离物排放在该局部可内排空间，随着煤层二分层开采工作线12的不断推进，局部可内排空间也逐渐增多，此时，以二层最初形成的局部可内排空间为圆心，采用扇形形式，逐步扩大二层的内排土场的面积，形成扇形内排土场15，并最终演变为二分层内排土场16。当巨厚煤层分为2层时，二分层内排土场16采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构。

如图5所示，当巨厚煤层分为3层时，煤层三分层18的开采方法与煤层二分层13的开采方法相同，三分层内排土场17采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构；尽可能减少巨深采空区的出现，且跟随采煤工作线逐步推进。

当开采的煤层倾角小于3°时，如果巨厚煤层分为3层，那么首分层底板4和二分层底板5的倾角与煤层倾角相同，如果巨厚煤层分为2层，那么首分层底板4的倾角与煤层倾角相同；当开采的煤层倾角大于3°时，如果巨厚煤层分为3层，那么首分层底板4和二分层底板5的倾角保持水平，如果巨厚煤层分为2层，那么首分层底板4的倾角保持水平；开采工艺、参数设置均按照水平煤层露天矿进行设计施工，最后一层煤层开采时，再保持与煤层底板平行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤一、确定巨厚煤层开采层数，200m以下的巨厚煤层分为2-3层；

步骤二、开采煤层首分层（3），在煤层首分层开采区域（1）内，采用一次采全高的方式进行拉沟、扩帮，形成煤层首分层开采工作线（2），进行煤层首分层（3）开采，在到达可内排位置之前，剥离物采用外排方式；

步骤三、到达可内排位置时开始内排，形成首分层内排土场（6），内排遵循先端帮（7）后露天矿坑底（9）中央的原则，剥离物通过两侧的端帮道路（8）运输至首分层内排土场（6）位置；同时还要保持露天矿坑底（9）可安全生产的最短距离；

步骤四、接近煤层首分层（3）开采边界位置时，开始滞后首分层内排土场（6）在长度上的推进，转向向首分层内排土场（6）内部的排弃堆放，不断扩大露天矿坑底（9）宽度至2-3倍的最小坑底宽度；

步骤五、煤层首分层（3）开采结束后，在首分层底板（4）上重新拉沟、扩帮形成煤层二分层开采工作线（12），并沿着与煤层首分层（3）开采相反的方向，进行煤层二分层（13）的倒堆开采，在到达可内排位置之前，剥离物采用外排方式；

步骤六、煤层二分层开采工作线（12）推进至首分层内排土场（6）位置时，按照首分层内排土场（6）的位置分布，在未排土的位置率先推进，进而形成“凸”形工作线（14）；

步骤七、与“凸”形工作线（14）同时形成的，还有位于“凸”形工作线（14）推进方向相反的二层非工作帮中间位置的局部可内排空间；剥离物排放在该局部可内排空间，随着煤层二分层开采工作线（12）的不断推进，局部可内排空间也逐渐增多，此时，以最初局部可内排空间为圆心，采用扇形形式，形成扇形内排土场（15），并最终演变为二分层内排土场（16）；

步骤八、当巨厚煤层分为3层时，煤层三分层（18）的开采方法与煤层二分层（13）的开采方法相同。

2.根据权利要求1所述的一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，其特征在于：所述煤层倾角小于3°时，除最后一层底板以外的其他底板倾角与煤层倾角相同。

3.根据权利要求1所述的一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，其特征在于：所述煤层倾角大于3°时，除最后一层底板以外的其他底板倾角保持水平。

4.根据权利要求1所述的一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，其特征在于：当所述巨厚煤层分层等于2时，二分层内排土场（16）采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构。

5.根据权利要求1所述的一种巨厚煤层露天矿采场内倒堆内排开采方法，其特征在于：当所述巨厚煤层分层等于3时，三分层内排土场（17）采用全区域的、断面为矩形的、上表面平齐的内排土场结构。

Images