露天煤矿首采区及初始拉沟位置的选择

石志文

摘 要：露天煤矿首采区及初始拉沟位置选择的正确与否，直接影响着煤矿前期资金投入、投达产时间和煤矿生产的均衡发展。文章结合新疆昌吉地区某露天煤矿的地质构造及煤层情况，提出了两种拉沟位置方案，并进行了对比分析，最终确定了首采区及初始拉沟位置。

关键词：露天煤矿；首采区；拉沟位置

中图分类号：TD824 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0171-02

1 工程概况

某露天煤矿位于奇台县城北东方向直线距离90 km，行政区划属奇台县管辖，一期设计建设规模为4.0 Mt/a。矿田位于准噶尔盆地东南，区内呈东南高，西北稍低的地势，地貌形态为残丘状的剥蚀平原，海拔537～616 m，相对高差一般在30～50 m左右。本露天煤矿主采煤层4层，从上至下编号为：B5、B3、B2、B1。其中B5煤层平均厚度为22.13 m，B3煤层平均厚度为6.65 m，B2煤层平均厚度为0.51 m，B1煤层平均厚度为20.58 m，倾角6 ？觷～10 ？觷。矿内发育有一条区域性白砾滩向斜，轴部在矿田东南角附近，矿内未见断层，矿内未见岩浆岩侵入及岩浆岩。

2 首采区及初始拉沟位置的选择

2.1 首采区及初始拉沟位置确定的原则

①首采区与拉沟位置应位于煤层埋藏浅、基建工程量小的地段，以便缩短建设工期，降低矿山建设投资和生产成本；②首采区地段剥采比小，以便提高初期生产经济效益；③煤层赋存条件好，勘探程度高，资源储量可靠，开采风险小；④有利于采区的合理划分及过渡；⑤便于地面生产系统及工业场地的布局；⑥外排距离近，实现内排早，以减少外排运输费用，少占草原及耕地。

2.2 首采区位置的选择

首采区位置选择，关系到露天煤矿采剥工程合理发展和露天煤矿经济效益，特别是初期的经济效益。在选择时，应根据露天矿地形、煤层赋存情况、以及地质构造等，建立露天矿地质模型，利用地质模型生成露天矿剥采比等值线。通过将军戈壁一号露天矿剥采比等值线可以看出露天矿开采境界范围内，西北部剥采比较小，覆盖层也比较薄，因此，设计将露天矿田的西北部作为首采区。

2.3 初始拉沟位置的确定

2.3.1 拉沟位置的选择

本矿西北部覆盖层最薄，将拉沟位置选择在本矿西北部，做了两个拉沟方案：

方案一：在本矿西北部，沿煤层走向拉沟，初始拉沟沟底长度为500 m（首采区一条区），初期向南部推进，到达首采区境界后，在首采区一条区东侧（二条区）重新拉沟向南推进，到达首采区境界后，转向向东推进至首采区终了。

方案二：在本矿西北部，沿煤层倾向拉沟，初始拉沟沟底长度为500 m（首采区一条区），初期向东部推进，到达首采区境界后，在首采区一条区南侧（二条区）重新拉沟向东推进，到达首采区境界后，转向向南推进至首采区终了。

经过对比得出，方案一沿煤层走向拉沟，基建量较小，较方案二少5.0 Mm3，至达产第十年剥离量较方案二少37.07 Mm3，至达产第20年剥离量较方案二少150.27 Mm3，方案一较方案二具有非常明显的优势；另外，沿煤层走向布置工作线有利于煤层选采、提高回采率、减少含矸率。因此，推荐方案一。

2.3.2 拉沟长度

本矿一期规模4.0 Mt/a。主采煤层共四层，其中B2煤层仅在矿区东南部局部赋存，B5、B3、B1三层煤平均总厚49.12 m。本矿初始拉沟位置选在西北角。

初始拉沟长度对露天矿经济效益有直接影响，按初期拉沟长度500 m和初期拉沟长度800 m作了两个方案，分别对两个方案各工程位置煤、岩量进行了计算得出，方案一初期基建量较小，一期剥采比也较小，至达产第十年累计剥离量相差不多，至达产第二十年累计剥离量较二方案少31.11 Mm3，年平均推进度160 m，可以实现。因此，推荐拉沟长度为500 m。

3 采区划分及开采顺序

3.1 采区划分

3.1.1 采区划分的基本原则

①采区划分应根据开采工艺特点在已圈定的露天矿开采境界内进行；②在已选定的首采区基础上进行采区划分；③采区划分应满足工艺布置条件，并利于采区间的接续；④采区的开采顺序应由优到劣，并兼顾采场内外部衔接关系；⑤充分考虑煤层赋存条件、煤质因素和勘探程度。

3.1.2 开采技术条件

本露天煤矿主采煤层4层，从上至下编号为：B5、B3、B2、B1。首采区开采对象主要为B5、B3及B1煤层，平均全层总厚49.12 m，其中B5煤层平均厚度为22.13 m，B3煤层平均厚度为6.65 m，B1煤层平均厚度为20.58 m。

本矿矿田地表境界：东西宽7.1～10.04 km，南北长8.55 km，面积61.95 km2。首采区主要技术特征如下：首采区地表占地面积：9.60 km2；首采区地表长度×宽度：（3.2～4.3 ）km×（2.3～3.0） km。

3.1.3 合理采区宽度

采区宽度的合理与否，将直接影响露天矿的投资、生产费用、生产能力等重要经济指标，工作线越长基建工程量越大，工作面运输距离增加，运输设备数量也会增加；而工作线过小，则影响矿山的生产能力，使生产剥采比增加，同时也带来了生产设备的投资增加。因此，确定合理的采区宽度是必要的。

本露天矿设计生产能力为4.0 Mt/a，后期能力为20.0 Mt/a。根据本矿煤层厚度较大，平均厚度49.87 m，煤层倾角约为4 ？觷～10 ？觷，首采区煤层倾角约为4 ？觷，本可研设计对首采区合理长度进行分析，最终确定初始拉沟底宽500 m。

本矿一期规模为4.0 Mt/a，矿田内平均纯煤总厚为49.87 m，根据首采区的划分区间，采煤台阶高15 m，年推进速度为160 m左右；首采区西部初始拉沟区开采后，在北部重新拉沟沟底宽度500 m向南推进，年推进速度与拉沟区一致。前两个条区开采到界后，全区拉开缓帮过渡向东推进。

3.1.4 采区划分

依据上述采区划分原则，结合首采区煤层埋藏条件、煤层结构、煤质等因素，并考虑工艺布置、矿山工程的接续及以后生产规模扩大的可能性，并将本矿划分为两个采区和一个后备区，即首采区、二采区和后备区。

首采区主要技术特征如下：地表：南北向2.2～3.0 km，东西向3.3～4.3 km，面积为9.18 km2；深部：南北向1.4～2.0 km，东西向2.9～3.1 km，面积为4.85 km2；开采深度：140～350 m。

3.2 开采顺序和采区接续方式

开采顺序：本着先易后难，优先开采煤层赋存浅、初期剥采比较小、基建工程量小、经济效益好的地段的原则，并考虑便于采区接续等因素，确定开采顺序依次为：首采区→二采区，最后开采后备区。

采区接续方式：首采区西部一条区开采结束后，在北部重新拉沟沟底宽度500 m向南推进，当第二条区开采结束后转向向东推进，缓帮过渡。首采区开采结束后，缓帮过渡东西向布置工作线向南推进开采二采区。

4 结 语

在露天煤矿开采设计中，首采区范围及开段沟位置和矿山工程推进方向的选择，直接影响着矿山基建工程量基建投资投达产时间和矿山生产的均衡。因此，在进行矿山开发可行性研究或方案设计时，要进行多方案的比较，坚持煤层埋深浅，基建工程量小，外排运距短，生产剥采比合理，建设速度快，经济效益好等原则，从而确定最佳的首采区和初始拉沟位置，对建设经济高效矿山创造更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 陈国山.露天采矿技术[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[2] 新疆煤炭设计研究院有限责任公司.准东西黑山矿区将军戈壁一号露天煤矿可行性研究报告[R].2012.