本發(fā)明屬于露天礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種深部橫采淺部縱采的傾斜煤層露天礦采礦方法。

背景技術(shù)：

在露天礦開采過程中針對(duì)傾斜礦體進(jìn)行開采時(shí)，首先是先把礦體表面的覆蓋物進(jìn)行剝離，當(dāng)采掘工作達(dá)到終了深度后，再進(jìn)行采空區(qū)的內(nèi)排工作，工作線的布置方式主要有沿礦體走向布置和垂直礦體走向布置這兩種布置方式，在具體開采時(shí)要考慮礦體的走向及傾向、地質(zhì)地形條件、生產(chǎn)能力、運(yùn)輸方式、基建剝離量和生產(chǎn)剝采比的均衡等因素，其中對(duì)露天礦山的整個(gè)開采周期影響較為重要的就是剝采關(guān)系，特別是在露天礦生產(chǎn)過程中，當(dāng)產(chǎn)量及剝采工程進(jìn)入調(diào)整階段時(shí)，選擇合理的開采方案對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)是否能夠順利進(jìn)行具有十分巨大的影響。

現(xiàn)行的工作線的推進(jìn)方式主要是縱采和橫采的推進(jìn)方式，即縱向開采時(shí)采剝工作線沿礦體走向布置，垂直礦體走向移動(dòng)，這種開采方式的優(yōu)點(diǎn)一是縱向開采時(shí)，工作線是平行推進(jìn)的，沿工作線的采掘帶寬度基本不變，設(shè)備的移設(shè)頻率較低，因而有利于發(fā)揮設(shè)備效率，同時(shí)工作臺(tái)階數(shù)可以減少；二是開段溝可以布置在礦體的上盤，并垂直礦體走向推進(jìn)，因而有利于減少礦石的損失、貧化和剔除走向夾石。但是縱采也有相應(yīng)的缺點(diǎn)：在一定的礦山技術(shù)條件下，礦巖內(nèi)部的運(yùn)距較大；開段溝布置在礦體下盤，工作線由下盤向上盤推進(jìn)時(shí)，礦巖分類比較困難，礦石損失和貧化比較大，基建剝巖量也較大。

而橫向采剝方法是指采剝工作線垂直礦體走向布置，沿礦體走向移動(dòng)，這種開采方式的優(yōu)點(diǎn)是在一定的礦山技術(shù)條件下可以減少露天礦的基建工程量，減少采場(chǎng)內(nèi)部運(yùn)距和掘溝工程量。但是橫采也有相應(yīng)的缺點(diǎn)：采礦作業(yè)臺(tái)階多，采礦設(shè)備上下調(diào)動(dòng)頻繁，不利于發(fā)揮設(shè)備效率，影響其生產(chǎn)能力，控制礦石損失，貧化難度大，生產(chǎn)組織和管理比較復(fù)雜，容易因計(jì)劃不周而造成采剝失調(diào)。

由上述內(nèi)容可以看出，現(xiàn)行露天開采的研究方向主要是停留在采剝數(shù)量關(guān)系的研究上，但是更應(yīng)該同時(shí)對(duì)采剝工程時(shí)間與空間的關(guān)系進(jìn)行研究，以最大程度的發(fā)揮橫采與縱采的優(yōu)點(diǎn)，最大程度的減少縱采與橫采相應(yīng)的缺點(diǎn)。

因此，對(duì)于露天礦亟需一種能夠?qū)M采和縱采相結(jié)合的方法，充分發(fā)揮橫采與縱采的優(yōu)勢(shì)，盡量減少橫采與縱采的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供深部橫采淺部縱采的傾斜煤層露天礦采礦方法，具有二量留設(shè)簡(jiǎn)單、初期生產(chǎn)剝采比小、綜合剝離運(yùn)距小的優(yōu)點(diǎn)。

一種深部橫采淺部縱采的傾斜煤層露天礦采礦方法，包括以下步驟：

步驟一：依據(jù)露天礦所確定的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、剝離量、生產(chǎn)剝采比、橫采工作線長(zhǎng)度、縱采工作線長(zhǎng)度、橫采深度、橫采工作線推進(jìn)度、工作幫坡腳、煤層傾角確定淺部縱采與深部橫采的分界深度h，即確定橫縱采分界線；

步驟二：在露天礦建設(shè)初期采用橫采內(nèi)排追蹤壓幫方式進(jìn)行開采，即采剝工作線沿礦體傾向布置，采剝工作線平行礦體走向移動(dòng)，揭露煤層底板，確定推進(jìn)方向后深部橫采；

步驟三：按照步驟二的橫采內(nèi)排開采方式開采至坑底后，當(dāng)深度h以上水平具備縱采條件后，在露天礦深度h以上水平，將原有的橫采開采方式改為縱采方式進(jìn)行開采，即深度h以上部分采剝工作線平行礦體走向布置，采剝工作線沿礦體走向移動(dòng)，進(jìn)行淺部縱采；

步驟四：露天礦具備淺部縱采深部橫采條件后，分界深度h以上采用縱采，分界深度h以下繼續(xù)采用橫采，深部橫采與淺部縱采同時(shí)進(jìn)行；

步驟五：淺部縱采繼續(xù)向最終境界方向推進(jìn)，深部橫采繼續(xù)進(jìn)行跟進(jìn)，循環(huán)進(jìn)行步驟二～步驟四；

步驟六：淺部縱采推進(jìn)至最終境界后，深部橫采繼續(xù)開采深部煤層，直至采完境界內(nèi)全部煤量。

步驟一中分界深度h的確定方法如下：

為了滿足露天礦二量的要求，達(dá)到露天礦生產(chǎn)接續(xù)的目的，對(duì)于深部橫采應(yīng)滿足：



式中：p1—橫采剝離量，m3/a；

a1—橫采能力，m3/a；

h—橫采開采深度，m；

l橫—橫采工作線長(zhǎng)度，m；

v—橫采工作線推進(jìn)度，m/a；

對(duì)于淺部縱采應(yīng)滿足：



式中：p2—縱采剝離量，；

a2—縱采能力，m3/a；

h—縱采深度，m；

β—縱采工作幫坡角，°；

α—煤層傾角，°；

l縱—縱采工作線長(zhǎng)度，m；

由于a1、a2、p1、p2滿足：

a＝a1+a2(3)

p＝p1+p2(4)



式中：a—設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，m3/a；

p—?jiǎng)冸x量，m3/a；

ns—生產(chǎn)剝采比；

結(jié)合式(1)～(5)可以得出：



本發(fā)明的有益效果是：

1、二量的留設(shè)由淺部縱采的推進(jìn)度進(jìn)行控制，由于淺部縱采不受深部橫采的限制，因此二量的留設(shè)相比完全縱采及完全橫采更有合理性；

2、由于深部采用橫采形式進(jìn)行開采，推進(jìn)速度較慢，因此在深部橫采淺部縱采的開采方案中，主要對(duì)淺部的煤層進(jìn)行開采，相當(dāng)于將深部的煤層進(jìn)行滯后開采，降低了露天礦生產(chǎn)初期的生產(chǎn)剝采比；

3、由于深部進(jìn)行橫采，淺部進(jìn)行縱采，可將原本需要由端幫運(yùn)輸至內(nèi)排土場(chǎng)的剝離物就近運(yùn)輸至外排土場(chǎng)，減小了剝離物的綜合運(yùn)距，節(jié)約了剝離費(fèi)用；

4、在如今露天礦形勢(shì)嚴(yán)峻的背景下，采用深部橫采淺部縱采的方法與傳統(tǒng)方法相比更加具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)生產(chǎn)條件類似的礦山具有一定的借鑒指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中深部橫采淺部縱采的采場(chǎng)示意圖；

圖2為圖1的a-a面剖視圖；

圖3為圖1的b-b面剖視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中深部橫采內(nèi)排示意圖；

其中，

1內(nèi)排土場(chǎng)，2煤層底板，3橫采縱采分界線，4淺部縱采推進(jìn)方向，5深部橫采推進(jìn)方向，6橫采內(nèi)排幫，7橫采工作幫，8縱采內(nèi)排幫。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和效果作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種深部橫采淺部縱采的傾斜煤層露天礦采礦方法，包括以下步驟：

步驟一：如圖1～3所示，依據(jù)露天礦所確定的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、剝離量、生產(chǎn)剝采比、橫采工作線長(zhǎng)度、縱采工作線長(zhǎng)度、橫采深度、橫采工作線推進(jìn)度、工作幫坡腳、煤層傾角確定淺部縱采與深部橫采的分界深度h，即確定橫縱采分界線，具體方法如下：

首先應(yīng)解決露天礦二量的問題，以解決新方案的生產(chǎn)接續(xù)問題，為了滿足露天礦二量的要求，達(dá)到露天礦生產(chǎn)接續(xù)的目的，對(duì)于深部橫采應(yīng)滿足：



式中：p1—橫采剝離量，m3/a；

a1—橫采能力，m3/a；

h—橫采開采深度，m；

l橫—橫采工作線長(zhǎng)度，m；

v—橫采工作線推進(jìn)度，m/a；

在本實(shí)施例中，橫采開采深度h為200m，橫采工作線長(zhǎng)度l橫為1000m，橫采工作線推進(jìn)度v為200m/a；

對(duì)于淺部縱采應(yīng)滿足：



式中：p2—縱采剝離量，m3/a；

a2—縱采能力，m3/a；

h—縱采深度，m；

β—縱采工作幫坡角，°；

α—煤層傾角，°；

l縱—縱采工作線長(zhǎng)度，m；

在本實(shí)施例中，縱采工作幫坡角β為12°，煤層傾角α為30°，縱采工作線長(zhǎng)度l縱為1000m；

由于a1、a2、p1、p2滿足：

a＝a1+a2(3)

p＝p1+p2(4)



式中：a—設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，m3/a；

p—?jiǎng)冸x量，m3/a；

ns—生產(chǎn)剝采比；

本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力a為1000萬m3/a，剝離量p為2500萬m3/a，生產(chǎn)剝采比ns為2.5；

結(jié)合式(1)～(5)可以得出：



帶入上述的已知量，可得出淺部縱采與深部橫采的分界深度h為68.27m，即確定了橫采縱采分界線3。

步驟二：如圖4所知，在露天礦建設(shè)初期采用橫采內(nèi)排追蹤壓幫方式進(jìn)行開采，即采剝工作線沿礦體傾向布置，采剝工作線平行礦體走向移動(dòng)，揭露煤層底板2，確定深部橫采推進(jìn)方向5后進(jìn)行深部橫采，如圖2所示，深部橫采推進(jìn)方向5為沿橫采內(nèi)排幫6向橫采工作幫7推進(jìn)，推進(jìn)過程中剝離物內(nèi)排至內(nèi)排土場(chǎng)1及外排土場(chǎng)；

步驟三：如圖1所示，按照步驟二的橫采內(nèi)排開采方式開采至坑底后，當(dāng)深度h以上水平具備縱采條件后，在露天礦深度h以上水平即橫采縱采分界線3以上部分，將原有的橫采開采方式改為縱采方式進(jìn)行開采，即深度68.27m以上部分采剝工作線平行礦體走向布置，采剝工作線沿礦體走向移動(dòng)，沿縱采推進(jìn)方向4進(jìn)行淺部縱采，淺部縱采推進(jìn)方向4為沿煤層底板2向縱采內(nèi)排幫8方向推進(jìn)；

步驟四：露天礦具備淺部縱采深部橫采條件后，橫采縱采分界線3以上采用縱采，橫采縱采分界線3以下繼續(xù)采用橫采，深部橫采與淺部縱采同時(shí)進(jìn)行；

步驟五：淺部縱采繼續(xù)向最終境界方向推進(jìn)，深部橫采繼續(xù)進(jìn)行跟進(jìn)，循環(huán)進(jìn)行步驟二～步驟四。

步驟六：淺部縱采推進(jìn)至最終境界后，深部橫采繼續(xù)開采深部煤層，直至采完境界內(nèi)全部煤量。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

一種深部橫采淺部縱采的傾斜煤層露天礦采礦方法，包括以下步驟：(1)依據(jù)露天礦所確定的技術(shù)參數(shù)確定橫采縱采分界深度h；(2)在露天礦建設(shè)初期采用橫采方式進(jìn)行開采，確定推進(jìn)方向后開始橫采；(3)按步驟(2)開采至坑底后，當(dāng)深度h以上水平具備縱采條件后，在露天礦深度h以上水平，將原有的橫采開采方式改為縱采方式；(4)露天礦具備淺部縱采深部橫采條件后，深部橫采與淺部縱采同時(shí)進(jìn)行；(5)淺部縱采繼續(xù)向最終境界方向推進(jìn)，深部橫采繼續(xù)進(jìn)行跟進(jìn)，循環(huán)步驟(2)～(4)；(6)淺部縱采推進(jìn)至最終境界后，深部橫采繼續(xù)開采深部煤層，直至采完境界內(nèi)全部煤量。該方法二量留設(shè)簡(jiǎn)單、初期生產(chǎn)剝采比小、綜合剝離運(yùn)距小。

技術(shù)研發(fā)人員：曹博;黃云龍;劉光偉;劉寶華;唐彬;高金龍;李雁飛;陶亞彬;汪帥

受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2019.08.09

技術(shù)公布日：2019.10.11