白音华三号矿首采区境界及推进方向优化

朱宴南，张立华，赵健

（国家电投蒙东能源集团有限责任公司，内蒙古通辽026200）

白音华三号矿首采区境界及推进方向优化

朱宴南，张立华，赵健

（国家电投蒙东能源集团有限责任公司，内蒙古通辽026200）

对白音华三号矿首采区境界及推进方向的2种方案进行可行性比较，并从资源高效利用、高效发挥半连续系统效率等角度，确定实施方案，保证露天矿接续。

露天矿；首采区；推进方向；优化；半连续系统

0 引言

内蒙古白音华蒙东露天煤业有限公司（下称白音华三号矿）位于锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗境内，设计规模为14.0 Mt/a，地表境界平均长度14.25 km，宽度3.80 km，地表面积51.05 km2，开采深度为188 m，服务年限为85年。整个矿田划分6个采区，目前在首采区境界内作业。首采区内可采煤层为6层，分别为2-1上煤、2-1中煤、2-下煤、3-1煤、3-2煤、3-3煤，可采煤层总厚度41.53 m，其中3-1煤为露天矿主采煤层，平均厚度18.31 m，在首采区内成片发育。白音华三号矿应用自移式破碎机和单斗-卡车综合开采工艺，其中带自移式破碎机的半连续系统用于剥离工程，带半固定破碎站的半连续系统用于采煤工程，单斗-卡车工艺采用外委形式，完成余下剥离量。

白音华三号矿共有2套带自移式破碎机的半连续系统，用于2煤以上岩石的剥离，整个系统流程为50 m3电铲+6 000 t/h的自移式破碎机+胶带桥+胶带机+排土机，其中第1套电铲、自移式破碎机、胶带桥置于采场的920 m水平，主采台阶高度为17 m（920～937 m），采用17-10（920～910 m）的下组合作业方式，移设步距为40 m（2采1移），剥离物流向为南排土场；第2套电铲、自移式破碎机、胶带桥置于采场的937 m水平，主采台阶高度为17 m（937～ 954 m），采用单台阶作业方式，移设步距为40 m（2采1移），剥离物流向为北排土场。

1 首采区开采境界调整的必要性

截至2014年末，露天矿东、西两端帮已形成固定坑线，分别通往南北排土场，采场内揭露煤炭满足生产接续的需要，露天矿已初具备达产条件。按半连续系统规划要求，为发挥半连续系统安全、环保、高效的特点，力争使采场早日具备系统安装位置，并实现系统的设计能力[3-5]。

白音华三号矿首采区地表境界为南宽北窄，采场如沿现首采区地表境界和现推进方向推进，后期（2020年）将导致采场台阶工作线长度逐步缩短，将对剥离半连续系统设备运行效率和露天矿达产造成重大影响。有必要结合剥离半连续系统运行特点对首采区设计境界进行调整[6-8]。首采区境界及推进方向示意如图1。

图1 首采区境界及推进方向示意

2 首采区开采境界优化方案

2.1 首采区境界优化的原则

露天矿首采区境界优化应充分考虑以下原则：

1）边坡形态参数稳定性分析；

2）确定经济合理剥采比，合理控制境界剥采比，既有效回收资源，又保证企业有较好的经济效益。

3）确定首采区工作线合理长度，保证剥离半连续系统有合理的工作线长度，最大限度减少胶带机移设次数，充分发挥系统运行效率。

4）结合露天矿已经取得的采矿权界，进行首采区境界优化；

5）兼顾露天矿的后续发展，根据剥采半连续系统工作面胶带机推进方式，确定首采区境界。

2.2 调整方案

1）方案1。西部境界外扩，依据现有矿业权境界及勘探成果建立煤层地质模型，按煤层的开采范围重新确定西部境界，东部境界不改变。

2）方案2。西部境界外扩，外扩区域保证其剥采比接近经济合理剥采比，同时东部突破原初步设计中的采区划分方式，压占二采区部分，二、三采区依据露天矿后续发展规模统一考虑。

2.3 方案比选

2.3.1 方案1

1）优点：①半连续系统的工作线长度较原方案长了400 m，使半连续系统的能力加大；②该方案没有突破原初步设计中采区划分方式，利于露天矿沿着原初步设计方案接续；

2）缺点：①半连续系统的工作线长度虽较原方案加长了，但是仍然无法满足半连续系统达到设计能力时对工作线长度的要求；②西部外扩部分其剥采比为6.1 m3/t,远大于首采区的平均剥采比，对企业的经营不利；

2.3.2 方案2

1）优点：①该方案转向后半连续系统的工作线均衡的保持在2 800 m左右，满足半连续系统的能力要求，同时至整个首采区结束工作面胶带机的长度不需要改变；②西扩部分的剥采比为5.13 m3/t，东部外扩部分剥采比为5.19 m3/t，均小于方案1，在合理的区间内，有利于企业的经营；

2）缺点：①该方案转向后压占了二采区位置，改变了原初步设计中采区的划分；②由于东西两个境界都外扩，2套半连续系统2019年需要整体拆卸、安装，2019年的剥离工程量只能由外委力量来完成，企业的经营存在风险；

由于在2004年进行煤田地质勘探过程中，现首采区西侧所布勘探孔较少，从布置的勘探孔分析，西部煤炭资源已超过经济剥采比，结合半连续系统布置对工作线的要求，在规划中按方案2对首采区境界进行调整。

3 首采区推进方向优化方案

3.1 优化原则

1）按重新确定的首采区境界规划；

2）为使用剥离半连续系统创造条件；

3）剥采比不宜剧烈波动；

4）尽早形成双环内排，减少剥离费用；

5）围绕剥离半连续系统的效率最大化及企业的经营状况，对采场的推进方向进行优化。

3.2 优化方案

3.2.1 方案1

剥离半连续系统仍按原方向推进。不改变半连续系统工作线的推进方向，仅在2018年对端帮提升胶带机，以及工作面胶带机、端帮提升胶带机的搭接部分进行改造。

方案1存在的主要问题：

1）端帮提升胶带机每2年需要向前移动1次，即每2年均要进行机道工程施工，不仅发生较多无谓工程量，而且施工难度较大，给生产组织带来较大困难。

2）在每次调整工作面胶带机位置时，机头、机尾均需侧向移动，不仅施工难度大，而且在侧向移动过程中容易对设备造成损害。同时，机头侧的胶带机需要拆卸，机尾侧的胶带机需要接长，增加了移设工作量和移设时间。

3.2.2 方案2

采场台阶推进方向进行调整，使剥离工作面胶带机布置方向与西端帮垂直。采场工作帮转向完成后，工作帮调整为东-西方向，2套剥离半连续系统中剥离工作面胶带机具备安装位置，但此时随着工作帮向前推进，需延长端帮提升胶带长度。

自2016年开始对剥离工作面胶带机布设水平以上台阶的推进方向进行调整，利用5年的时间，最终使工作线方向垂直于西端帮。在此期间，半连续系统按照原有方向推进，在2020年对集中对系统进行改造，并安装于新的工作面上，2021年两套半连续系统开始正常作业，并完成半连续系统以下台阶的转向。

方案2的优点是：

1）端帮提升胶带机在不影响内排的情况下，可每2年向前移设1次，在相邻年度内只需加长过渡胶带机即可，不仅能大幅减少端帮提升胶带机的移设次数，而且减少了机道的工程量。

2）工作面胶带机向前移设过程中，机头和机尾完全做到顺向移动，减少了移设难度，降低了移设过程中设备损坏的风险。

该方案的缺点主要是在2016—2020年需超前剥离1 772万m3，发生1.6亿元的剥离费用，增大了企业的资金压力。2016—2020年转向期间工程量见表1。

表1 2016—2020年转向期间工程量

3.3 方案对比分析

方案2和方案1相比虽然产生了1 772万m3的超前剥离，但考虑到该部分剥离为减少剥离半连续系统移设工作量，调整采场开拓布局而产生的工程量，应属对采场的技术改造，剥离费用应计入技改投资。该投资合并计入资产后，对企业当期成本不产生影响，仅增加了维简费的计提时间。同时，所发生的1.6亿元技改投资分5个年度完成，每年度的投资额度在3 000多万元，企业面临的资金压力较小。

原初步设计中将整个煤田划分6个采区，二采区将采用重新拉沟的方式进行采区过渡，在确定东西两境界都外扩的方式进行首采区境界优化后，使得二采区已经在无单独开采的可能。

为使半连续系统充分发挥效率，结合蒙东能源白音华地区战略，考虑到后期扩能至28 Mt/a，推荐将二采区和三采区联合起来开采，同样采用重新拉沟的采区过渡方式。

4 结语

通过相应的分析得出白音华三号矿最合适的境界优化方案是对东部境界进行调整、西部境界按照经济合理剥采比进行外扩。在此基础上，围绕半连续系统效能发挥，对首采区境界优化后的推进方向进行分析，确定了通过工作帮转向的方式，来调整开拓布局，结合白音华三号矿主采工艺的实际情况，对剥离半连续系统进行改造，保证系统效能的发挥。

［1］骆中洲.露天采矿学（上册）［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1986.

［2］杨荣新.露天采矿学（下册）［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1990.

［3］王立春，刘永杰.霍林河露天矿剥离半连续系统胶带输送机布置方案［J］.露天采矿技术，2010（2）：26-27.

［4］孔令伟，张信，秦文清.胜利东二露天矿首采区推进方案边坡稳定性分析［J］.露天采矿技术，2015（11）：17-20.

［5］白润才，李成盛，刘光伟.蒙东能源西二号露天煤矿采区转向方式研究［J］.科技导报，2014（22）：59-63.

［6］郑亮，任利明，秦光琪，等.东露天矿半连续工艺工作面布置方式优化研究［J］.露天采矿技术，2012（S1）：78-80.

［7］杨巨文，陈世乾，张信.胜利东二露天煤矿首采区东北帮境界优化［J］.露天采矿技术，2010（S1）：49-50.

【责任编辑：陈毓】

Boundary promotion direction optimization in the first mining area of Baiyinhua No.3 Mine

ZHU Yannan,ZHANG Lihua,ZHAO Jian
(SPIC Mengdong Energy Group Co.,Ltd.,Tongliao 026200,China)

This article compares two schemes of boundary promotion direction in the first mining area of Baiyinhua No.3 Mine. From the efficient use of resources,effectively developing semi continuous system efficiency aspects,the mine determines the implementation plan to guarantee the normal development of the open-pit mine.

open-pit mine;first mining area;promotion direction;optimization;semi continuous system

TD824

B

1671－9816（2017）01－0009－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.01.003

朱宴南，张立华，赵健.白音华三号矿首采区境界及推进方向优化［J］.露天采矿技术，2017，32（1）：9-11.

2016-07-20

朱宴南（1984—），男，内蒙古赤峰人，工程师，2005年毕业于内蒙古大学自动化专业，现在国家电投蒙东能源集团有限责任公司煤炭部从事机电设备管理工作。