平朔东露天矿采区转向方法研究

1 矿山概况

中煤平朔集团有限公司是中国中煤能源集团有限公司的核心企业，是我国重要的出口动力煤生产基地，也是全国 14 个亿 t 级煤炭大基地之一。中煤平朔集团有限公司东露天矿于 2009 年 1 月份开始现场施工，目前东露天矿土岩剥离采用单斗挖掘机-卡车工艺，原煤采用单斗挖掘机-破碎站-带式输送机开采工艺，是全机械化生产的特大型露天煤矿，主采煤层从上至下分别为 4#、9#、11# 煤，目前生产能力为 2 000 万 t/a。目前东露天矿首采区东部地表距离首采区东边界仅为 1 km，为了稳定东露天矿首采区向二采区转向过程中的原煤产量，需要对二采区宽度及转向方式进行及早确定，由于东露天矿采深达 200 m 以上，重新拉沟转向方式基建工程量大，不适用，因此研究选择扇形转向和直角转向 2 种转向方式进行对比分析，以确定哪个更适合东露天矿的转向方式。

2 东露天矿二采区宽度的研究

二采区宽度主要影响后期露天矿产量，以及加高内排量(或增加外排量)。二采区工作线过短，则转向完成后，在同样推进强度下，产量较小，若工作过长，则内排土场停止跟进位置较早，导致加高内排量(或增加外排量)过大。东露天矿首采区北部采区地表宽度约 5.5 km，底部宽度约 4.7 km，适宜划分 3个或 2 个采区，若再多划分采区导致采煤工作线过短，因此主要对比划分 3 个或者 2 个采区情况。

2.1 首采区北部划分 2 个采区情况首采区北部划分 2 个采区示意图如图 1，首采区上部剥离台阶刚到地表界时转向开始，此阶段产生的剥离总 量为 686.53 Mm3 (实方)，松 方 量 为789.51 Mm(松散系数取31.15)，该时排土台阶标高为 1 480 m，由模型计算排土空间为 639.15 Mm3 ，差额为 150.35 Mm3 ，因此，内排土场排弃空间不足。首采区 4# 煤工作线上部剥离台阶靠帮后(转向过渡)，此阶段产生的剥离总量为 946.66 Mm3(方)，松方量为 1 088.66 Mm(松散系数取31.15)，此时排土台阶标高为 1 480 m， 排 土 空 间 统 计 为718.58 Mm3 ，差额为 370.08 Mm3 ，内排土场跟进受限，内排空间不足。首采区向二采区转向，二采区 11# 煤工作线成 阶 段(转 向 完 成)，此 阶 段 产 生 的 剥 离 总 量 1 262.72 Mm(实方)，松方量为31 452.13 Mm(松散3数取 1.15)，此时排土台阶标高为 1 480 m，排土空间统计为 848.89 Mm3 ，差额为 603.23 Mm3 ，内排土场空间严重受限。

2.2 首采区北部划分 3 个采区情况

首采区北部划分 3 个采区示意图如图 2。首采区上部剥离台阶刚到地表界时(转向开始)，此阶产生的剥离总量为 686.53 Mm3(实方)，松方量为789.51 Mm(松散系数1.15)，煤量 114.88 Mt，若考虑到转向期间的扩帮量，采用平均剥采比计算，需进行超前剥离，所需完成的剥离量为 701.48 Mm3 ，需排土空间为 806.70 Mm(松散系数取31.15)。此时排土台阶标高为 1 480 m，由模型计算排土空间为816.92 Mm3 ，内排土场排弃略富余。首采区 4# 煤工作线上部剥离台阶靠帮后(转向过渡)，此阶段产生的剥离总量为 888.75 Mm3(实方)，松方量为 1 022.06 Mm(松散系数.15)，煤量 155.11 Mt，若考虑到转向期间的扩帮量，采用平均剥采比计算，需进行超前剥离，所需完成的剥离量为 947.10 Mm3 ，需排土空间为 1 089.17 Mm(松散系3数取 1.15)。此时排土台阶标高为 1 480 m，由模型计算排土空间为 1 096.59 Mm3 ，内排土场排弃略富余。转向完成时，剥离总量为 1 124.17 Mm(实方)，3松方量为 1 292.80 Mm(松散系数取31.15)。此土台阶标高为 1 480 m，排土空间统计为 1 316.10Mm3 ，内排土场空间略富余。

2.3 二采区宽度的最终确定

东露天矿首采区北部若划分 2 个采区，从首采区到二采区转向期间，平均剥采比为 6.19 m3 /t;内排土场跟进受限，内排空间严重不足，需要另外设置外排土场;东露天矿首采区北部若划分 3 个采区，从首采区到二采区转向期间，平均剥采比为 6.11 m3 /t;内排土场加高至 1 480 m 水平时，内排空间基本满足排土需求。通过剥采比、排土空间、转向后的生产能力等几个角度进行了综合对比，主要对比情况如下：1)剥采比。划分 2 个采区，从现状至转向完成后平均剥采比为 6.19 m3 /t;划分 3 个采区，平均剥采比为 6.11m3 /t，二者相当。2)转向排土。划分 2 个采区，排弃标高为 1 540m，排土空间差额为 603.23 Mm3 ，内排土场空间严重受限;划分 3 个采区，排弃标高为 1 480 m，排土空间基本可满足转向期间要求。划分 3 个采区在转向排土明显优于划分 2 个采区。3)转向后生产能力。划分 2 个采区时，露天矿年推进 300 m，产量 25.0～30.0 Mt/a;年推进 350 m，产量 30.0～35.0 Mt/a，露天矿年推进 400 m，产量 35.040.0 Mt/a;划分 3 个采区时，露天矿年推进 300 m，产量 20.0～24.0 Mt/a;年推进 350 m，产量 23.0～28.0Mt/a;年推进 400 m，产量 26.0～32.0 Mt/a。划分 3 个采区转向后，同样推进强度下略小。综上，在转向完成后平均剥采比上，2 种划分方式相当;转向期间的排土空间，划分 3 个采区明显优于划分 2 个采区，可减少 603.23 Mm3 向上加高或外排量，同时可为复垦还地创造时空条件;转向后生成能力同样推进强度下划分 3 个采区略小，但仍可满足未来扩能的潜力。故认为东露天矿首采区北部划分 3 个采区,即二采区坑底宽度为 1.6 km 为宜。