・３４・ 露天采矿技术 ２０１２年增刊 安太堡露天矿过楼子沟背斜期间遇到的问题与对策 薛万海，王丽萍，马晓宇 （平朔煤业有限责任公司，山西朔州０３６００６） 摘要：安太堡矿在开采过程中遇到楼子沟背斜，煤层和地表急剧下降，使生产系统都发生重大变化，面 临运距及高差增加、成本上升、原煤产量下降等问题，为此提出相应的技术措施，为２０１２年及以后生产接续 提供依据。 关键词：背斜；剥采比；运输洪峰；超前剥离 中图分类号：ＴＤ ８２４．１ １ 问题的提出 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—９８１６（２０１２）Ｓ１—００３４—０３ 系统遇到的问题及措施结合已有的科研成果浅谈一 些自己的看法。 ２开采过程遇到的问题与解决措施 安太堡矿自建矿以来，一直为近水平煤层（倾 角＜５。），主要可采煤层自上而下为４＃煤、９＃煤、１１ 煤。经过ｌ９９ｌ一１９９４年、１９９９－－２００３年的两次转 向，目前在三采区向东开采（见图１）。 １）穿孑Ｌ爆破。２０１２年，采煤范围在楼子沟背斜 西翼，剥离平盘大部分处于东翼。布置穿孔区域时按 照质量标准化的要求，工作线仍按南北向布置，东西 向推进。如果在背斜区域仍按东西向布置，由于该背 斜构造轴向ＮＥ—ＳＥ，将不利于今后的露煤。考虑今 后延深时能够基本一次露煤，背斜剥离工作线拟与 背斜轴平行布置，所以背斜影响区布置穿孑Ｌ区域时， 平盘工作线应与背斜轴平行。 ２０１３年，４号煤首先逐步进入背斜区，钻机穿孔 时作业坡度一般在５％以内，超过５％作业不安全， 而背斜区煤层的倾斜坡度在２０％左右，４号煤单独 不能穿爆，需与煤岩一起穿孔，爆破时由于煤岩硬度 相差较大，最好采用分段装药，增加煤的块度，减少 图１ 安太堡矿采排布局示意图 煤岩混杂，方便选采，提高资源回收率。在该区域的 爆破参数需经过进一步的爆破试验研究优化确定。 ２）电铲布局。由于矿坑背斜的影响，背斜轴西翼 ２０１０年剥离平盘进入楼子沟背斜区，该构造轴 向ＮＥ—ＳＥ，东北翼地层倾角７ １０。，西南翼倾角２。 左右，煤层倾角急剧增大，平均达８～１２。，局部最大 ２２。，煤层最大落差２７０多ｍ，地表基岩面下降５Ｏ一 １００ ｍ，倾角变大地区长１ ２００—２ １００ ｍ，即煤层由 近水平向倾斜转变。２０１１年末，上部剥离平盘仅剩 １３３０、１３４５平盘，加上北部地方公路、东部杨井沟村 （未搬迁）的制约，剥离工作线锐减。现就开采程序、 开拓运输系统和穿孔爆破、采装、运输、排土等生产 收稿日期：２０１１－１２—３１ 各煤层抬高，１１ 煤底板距地表１００ ｍ左右，剥离台 阶不足６个，剥离工作线仅有７ ｋｍ左右，其中 煤 有２／３区域被风氧化，ＳＩ＃煤和１１ 煤自２０１０年北部 也出现了风氧化，即采煤工作线也比往年缩短。作业 规程规定：ＰＨ４１００电铲的标准采掘带长度为１ ７００ ｍ，ＰＨ２８００电铲的标准采掘带长度为７００ ｍ，若按标 准采掘带长度计算，目前按工作线长度只可容纳２ 台ＰＨ４１００和５台ＰＨ２８００电铲作业，设备效率难以 发挥，采剥任务难以完成，后期采剥接续困难。为确 保每台铲有量可采，使剥采比在１０年内保持均衡剥 采比６．０９ ｍ ／ｔ左右，计划电铲布局时采取以下措 作者简介：薛万海（１９６７一），男，山西天镇人，１９８９年毕 业于阜新矿业学院露天开采专业，现在安太堡露天矿工作。 露天采矿技术 ２０１２年增刊 施：①适当加大平盘宽度，减缓工作帮坡角，由原来 的７．４ｏ减到４。左右；电铲采用宽采掘带“扎堆”作 业，进一步缩短工作线长度。将ＰＨ４１００铲工作线缩 短到１ ０００ ｍ以内，ＰＨ２８００铲工作线缩短到５００ ｍ 以内；②在东部地表及时开辟剥离工作线，进行超前 剥离，选择在进入背斜区域并出４ 煤无煤区后，基 本平行背斜轴且采深最小的位置进行南北向拉全沟 ・３５・ ４１００ＸＰＣ电铲配合使用。近几年的实际能力见表２。 运输设备由于运距增加，导致运输能力下降，在 表１ ２０１１－２０１９年计划运距和高差 超前剥离 煤上部覆盖物；具体随着地形变化，利 用现有富余设备开辟反向剥离台阶，随着剥离台阶 宽度加大，开始向下延深台阶，并不断推进；原有采 场随着向前推进与反向剥离台阶相接，上部平盘逐 渐消失，使原有采场继续推进过程中阶段采深变化 不大，并可以获得较大的推进度，以保证延深。２０１２ 年西部原来正常的台阶１３４５、１３３０、４下１、４下２，４ 下３半台阶、１１ 煤顶等，东部需逐步形成的台阶东 １３４５、东１３３０、东１３１５、东１３００、东１２８５、东１２７０、东 １２５５等。其中东１３４５、东１３３０预计２０１２年底尖灭。 ３）开拓运输系统及运输设备。 ①因地表和煤层下降，原来端帮水平布置的运 输道路部分路段将在地表尖灭，东部背斜区域的剥 离物将无法运到内排土场。为避免此问题出现，需将 道路逐步向下延深。其中南帮１４０５干道延深到高程 １２１０，１３７５干道、１３６０干道、 煤底板道延深到高程 １１８０。北帮两条１３６０干道分别延深到高程１２７０、 １２４０，北１３４５、１３３０干道分别延深到高程１２１０、 １１８０。每条按８％的坡度，每下降１５ ｍ，留５０ ｍ的缓 冲距离，宽度４５ ｍ。为了将１１８０以下的采掘平盘物 料运到上部的排土平盘，在背斜区修筑３条运输道 路分别与南端帮１１８０、１１５０、１１２０、１０９０和北端帮的 ｌ１８０、１１５０道路及内排Ｘ１２７０土场连接。 另外安太堡矿运煤系统现主要采用单斗一卡 车一坑底破碎站一南帮巷道运煤系统。运煤巷道现 布置在南帮 煤底板运输干道下方、 煤底板上， 运送９ 煤和１１ 煤。该系统需不断向前延伸才能满 足运煤需要。但由于４ 煤底板运输干道逐步下降到 １ １ 底板１２４０标高，南帮运煤巷道在延伸过程中必须 偏转一定角度，避开 煤底板运输干道。 ②由于矿坑东部背斜区逐年向下延深，内排在 背斜影响区基本不能排土，背斜影响区剥离物料需 上提到内排，运距和高差呈上升趋势（见表１）。 我矿现有１７０Ｄ、Ｒ１９０、７３０Ｅ、ＣＡＴ＇／８９、６８５Ｅ、９３０Ｅ 等６种类型卡车。７８９Ａ、７９８Ｂ、６８５Ｅ、７３０Ｅ、Ｒ１９０等型 号的卡车主要与斗容为２５．２ ｍ 的Ｐ＆Ｈ２８００ＸＰ电铲 配合使用；９３０Ｅ卡车主要与斗容为５８．１ ｍ３的Ｐ＆Ｈ 表２卡车运输土岩能力计算表 当前剥离采用间断工艺情况下，需要适时对设备进 行补充。根据已有的研究成果，９３０Ｅ卡车运距４．５ ｋｍ时的运输能力为１０９．３６万ｍ ／台年，７３０Ｅ卡车拉 运岩石运距４．５ ｋｍ时的运输能力为７０．５万ｍ３／台 年。由现场采掘设备的配合情况，以及设备操作数量 度、维修等情况，补充的设备为３００ ｔ级别的９３０Ｅ 卡车１１台，１８０ ｔ级别的７３０Ｅ卡车３５台，从２０１５ 年开始，２０１５、２０１６年每年设备各增加一半。 ４）排土系统。根据安太堡矿的地质构造和排土现 状，在芦子沟背斜以前内排空间有富余，在采掘工作 面过芦子沟背斜期间，由于１１ 煤层的底板急剧下降， 无法正常内排，此时需要外排或者增加原来内排台阶 的高度。１ １ 煤采掘工作面到达芦子沟背斜影响范围以 东后，Ｉ１ 煤的底板倾角变缓，又可以实现正常内排。 为了保证采掘场和工业场地的联络，目前在内 排土场中部留设两者之间的联络通道，留在１３６０水 平。为了增加排土容量，并考虑提运中 风井必须留 沟的需要，联络通道设置在内排土场南部，这样即保 证了内排土场整体的大范围平整局部有台阶的需 要，又为以后复垦创造良好的条件。 由于安太堡露天煤矿可供选择的外排土场范围 有限，安太堡露天煤矿在过芦子沟背斜时不能内排， 因此，必须加大内排土场排弃高度，以满足总排弃容 量的要求。在不设置马关河外排土场的前提下，经过 （下转第３７页） 露天采矿技术 ２０１２年增刊 ・３７－ 表３ ７－１１月卡车实际运输能力 年平均运距及提升高度，确定卡车运输能力见表４。 东露天矿现有各型卡车共５８台，计划２０１２年１— ３月开始陆续到位１２台７８９Ｃ卡车，８—１Ｏ月到位９ 台９３０Ｅ卡车。２０１２年卡车运输能力分析如表５所示。 表４ ２０１２－－２０１６年东露天矿运输设备能力表 爬升１００ ｍ时坡面道路长度为１ ２５４ ｍ，占总运距 的４０％，严重影响卡车行使速度； ②由于基建期间，工作线未能完全展开，所有平 盘有效工作线较短，采掘设备走动频繁，造成运输设 卡车类型 ９３０Ｅ ７３０Ｅ １７０Ｄ ７８９Ｃ 备非故障停产时间较多。 运输卡车能力的不确定，造成露天矿生产计划 无法顺利实施，因此，分析预测卡车生产能力对于今 后几年的生产具有重要意义。 ２卡车能力预测分析 通过分析可知，２０１２年随着卡车数量的增加， ２０１２年，随着董元公路的改道、砖井村的搬迁， 东露天矿自营卡车基本可以完成自营剥离总量，设 以及剥离半连续系统的安装运行，东露天矿工作线 备投放计划满足生产接续工作。 长度可达１ ５００ ｍ左右，２０１３年后将达到２ ０００ ｎｌ ３结论 左右，电铲效率将会明显提高，卡车运输能力也随之 提高。按照平朔矿区卡车运输能力的经验，卡车运距 通过研究东露天矿卡车的理论生产能力与实际 为２．７ ｋｍ，提升高度在４０ ｍ以下时，９３０Ｅ卡车运输 生产能力，分析目前卡车运输能力较低的原因，根据 能力按１４０万ｍ３／台・年，７８９Ｃ卡车运输能力按１１５ 平朔矿区卡车运输能力的经验公式，推出今后几年 万ｍ３／台・年，１７０Ｄ卡车运输能力按５０万ｍ３／台・年 各类卡车在不同运距和提升高度下的正常生产能 计算，运距每增加０．１ ｋｍ，能力降低１％，提升高度 力。通过计算分析：２０１２年东露天矿通过扩展工作 每增加５０ ｍ，能力降低３％。 线长度、提高卡车效率、增加卡车数量，可以基本完 根据匕述能力确定原则，结合东露天矿２０１２－－－２０１６ 成自营设备计划剥离量。 （上接第３５页） 保持高产高效矿山的地位。 试算，安太堡内排土场排弃高度由目前的正常推进 １４２０平盘应加高到１５４０，设置马关河外排土场时排 ３结语 弃高度应加高到１５１０。内排土场在背斜前，大坑正 露天矿山根据地质条件的变化，应结合生产实 常推进期间跟踪内排，超前剥离小坑剥离物尽量往 际、市场、目前的先进工艺和开采技术及时对开采程 上排弃至１５４０（１５１０）水平。 序、开拓运输系统、采掘和排土系统、开采工艺等开 外排土场和阳圈排土场都需加高到１５１０。由于 展研究，以实现露天矿生产接续及安全经济合理开采．。 安太堡内排土场最终排弃标度为１５４０，而底部１１ 参考文献： 煤底板最低标高为１０５０，总高差为４９０。为保证内排 ［１］骆中洲．露天采矿学（上册）［Ｍ］．徐州：中国矿业学院出 土场边坡稳定和安全，建议请专门的边坡研究机构 版社，１９８７． 研究分析如此高的边坡的稳定性问题。 ［２］张瑞新，露天矿复杂地质条件下开拓运输与开采工艺研 另外，需进一步及早研究半连续排土工艺，克服 究．北京：中国矿业大学，２０１１． 卡车运输高差大、运距远的困难，充分发挥半连续工 ［３］解德国．平朔矿区露天矿排土规划研究报告［Ｒ］．西安： 艺成本低、污染少、效率高等优点，使安太堡矿继续 中煤西安设计工程有限责任公司．
