安太堡露天矿端帮陡帮采排方案及效益分析

安太堡露天矿端帮陡帮采排方案及效益分析

刘章宪

中煤平朔集团有限公司  山西朔州  036000

摘  要：基于平朔集团公司安太堡露天矿端帮陡帮形态设计、端帮陡帮首采区开采境界，根据2021年度原煤产量计划、计划生产剥采比、临时用地与复垦计划、端帮陡帮内排追踪压帮距离等，设计了端帮陡帮开采采排方案，经济效益显著。

关键词：端帮；陡帮采排；剥采比

中图分类号：TD824.7文献标识码：B

1工程概况

安太堡露天矿地处朔州市平鲁区境内，是我国“七五”重点建设项目，总投资6.49亿美元。矿区面积24.0319km2，截至2020年底剩余储量为8.86亿t。设计年产原煤1533万t，设计服务年限90年，当前核定生产能力3000万t/a。

2安太堡露天矿端帮陡帮开采参数与剥采程序

太堡露天矿4#煤顶板以上各剥离台阶水平分层，4#煤底板以下各剥离平盘，为充分发挥采装设备效率，减少半台阶个数，依煤层倾角情况，采用倾斜或水平分层方式开采。通常4#煤与9#煤各单独划分为一个台阶单爆单采，一次性采全高；11#煤与顶板一般分穿分爆，特殊情况下可少量混穿混爆。

2.1剥离台阶高度

根据作业条件的不同，露天矿剥离一般采用大型设备与小型设备作业相结合的方式，其采用的台阶高度必须与其使用设备最大采掘高度相适应。

对于地表、岩石台阶调整等，采用外委托方式剥离，依据一般采用的设备，确定外包剥离台阶最大高度为3～4m，在端帮可以4～5个挖掘台阶合并成一个台阶，最终形成标准设计高度15m。对于正常剥离台阶，均采用自营大型设备，根据设备的工作参数，确定自营剥离台阶高度为15m。

2.2采煤台阶高度

为保证煤炭的资源回收率和煤炭质量，主采煤层4、9号煤单独划分台阶采掘，即一次性采全高。由于选择的单斗挖掘机最大挖掘高度为16.2m，其4、9煤层绝大部分煤层厚度小于单斗挖掘机最大挖掘高度。对于部分大于单斗挖掘机高度的煤层，以及采用其它设备开采的煤层，采用分层开采。

2.3台阶坡面角

工作帮松散层台阶坡面角为60°，岩石台阶坡面角为70°，煤台阶坡面角为70°。

2.4采掘带宽度和最小工作平盘宽度

根据矿山现有设备参数及生产情况，确定自营的剥离台阶及采煤台阶采掘带宽度均为40m，最小平盘宽度均为100m。在剥采工程接续紧张条件下可以压缩至60m。根据国家有关标准要求，总露煤量为4～6个月，总可采量为2～3个月。由于安太堡露天矿开采规模大、推进度强，故取下限，即可满足正常生产要求。

2.5排土参数

根据排弃物料性质、地形特点、气候条件，确定卡车分台阶多段排弃，汽车排土工作平盘形成3～5%的反坡，坡顶由推土机堆成大于1.5m高的挡车土堤，排土时在靠近台阶坡顶线卸载或远离坡顶线卸载由推土机推下。

排土台阶高度30m，最小排土工作平盘宽度65m，到界排土平盘宽度55m，台阶坡面角35°。

2.6剥采程序

受马关河影响，从2020年开始，安太堡工作线将向北转向，由原来的工作线沿走向布置、倾向推进的纵采开采程序变为工作线沿倾向布置、走向推进的横采开采程序。

受芦子沟背斜影响，煤层倾角较大时采用水平分层开采，为了便于选采，采用沿顶板拉沟，向两侧推进的延深程序，随着剥采工程发展，待煤层走平后，4#煤顶板以上剥离台阶水平分层，4#煤顶板以下采煤与剥离均采用倾斜分层开采。

3安太堡露天矿2021年端帮陡帮采排方案

为了便于与原设计端帮边坡形态剥采计划进行对比，本项目在原设计端帮边坡形态2021年采排计划基础上，通过修改南端帮、东端帮到界边坡形态，设计2021年端帮陡帮开采采排方案。

3.1剥采工程量与生产剥采比

基于安太堡露天矿2020年计划工程位置，按原设计南端帮、东帮到界边坡形态、2021年原煤计划产量15.0Mt，设计确定了2021年末剥采工程计划位置。

按本项目中优化确定的南端帮、东端帮陡帮边坡形态，设计确定2021年末剥采工程计划位置。

基于构建的安太堡露天煤矿三维矿床地质模型、2020年末计划工程位置DEM模型、2021年末计划工程位置DEM模型，分别计算2021年安太堡露天矿南帮原设计形态与陡帮形态计划剥采工程量。端帮原设计形态中：合计煤1500.0万t，剥离合计6400.0万m3，剥采比为3.76；端帮陡帮设计中：合计煤1939.3万t，剥离合计6823.0万m3，剥采比为3.52。

3.2 2021年计划排弃量

2021年安太堡露天煤矿煤层基本走平，采空区可大规模排土，且其他位置排弃场地均已到界，因此，2021年剥离物排弃主要集中在内排土场，为了缩短剥离运距、充分利用内排空间，根据2021年计划剥离工程量，按内排追踪距离50m、排土场排土参数等，设计确定2021年计划排弃工程位置，并计算排弃量。端帮原设计形态中：合计6400.00万m3；端帮陡帮设计中：合计6823.00万m3。

3.3开拓运输系统布置

剥离物排弃原则：剥离岩石优先排弃同平盘及上2个平盘。剥离运输系统：剥离物经工作帮移动坑线，南端帮及11煤底板运输道路运往内排土场。原煤运输系统：原煤经工作帮移动坑线、设于北端帮的运输道路，运往原煤破碎站、储煤场。

3.4矿岩流向流量及运距

按安太堡露天矿南端帮原设计与陡帮形态采剥计划、排弃计划、开拓运输系统布置，优化矿岩流向及流量，计算端帮原设计形态中得加权平均运距为3.73km，计算得提升高差8.40m；计算端帮陡帮设计中得加权平均运距为3.73km，计算得提升高差8.51m；

3.5效益分析

对比安太堡露天矿2021年端帮原设计形态与端帮陡帮采剥计划可知，端帮陡帮后，在相同的工程位置条件下，可释放更大的内排空间，可多回收端帮压覆资源439.3万t（原煤），但同时，增加剥离量423万m³，由于原来的端帮运输平盘被并段或变为保安平盘，从而导致部分剥离物至内排土场的运输需要绕行11煤底板，引起部分剥离物运距增加。

端帮陡帮增加采出的煤炭资源，其剥采比仅为0.96m³/t，大大低于安太堡露天矿经济合理剥采比，因此，从剥采比角度分析，通过端帮陡帮回收此部分煤炭资源效益是显著的。

从端帮正常形态与陡帮形态条件下剥离物流向流量对比数据可知，安太堡露天矿2021年端帮陡帮与原设计形态排弃计划的区别，主要集中在1120水平以下，即：两个不同的端帮形态方案在1120水平以上的排弃计划是完全一致的，因此，仅需对比分析两个方案1120水平以下的剥离物排弃计划即可。计算端帮原设计形态中得加权平均运距为1.91km，计算得提升高差19.18m；计算端帮陡帮设计中得加权平均运距为2.27km，计算得提升高差18.19m；

由于端帮陡帮导致的剥离量增加主要集中在1120水平以下，根据数据对比分析端帮陡帮与原设计形态两种不同方案1120水平以下的排弃计划可知，端帮陡帮使1120水平以下2046.88万m3剥离物加权平均运距为2.27km，端帮原设计形态1120水平以下1623.86万m3剥离物加权平均运距为1.91km，按运输费用4.67元/m3·km计算两个方案的运输费用差为，（2046.88×2.27-1623.86×1.91）×4.67×104=7214.43万元，即：由于端帮陡帮导致1120水平以下剥离物运输绕行而增加的运输费用为7214.43万元。

2021年端帮陡帮可多回收原煤439.3万t，计算安太堡露天矿原煤吨煤销售利润为54.38元/t。端帮陡帮可为企业带来的利润为，439.3×54.38-7214.43=16674.70万元。

参考文献

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作者简介：刘章宪（1976——)，男，汉族，山西朔州人，本科学历，就职于中煤平朔集团有限公司生产运营管理部，工程师，从事露天煤矿技术管理工作