安家岭露天矿过背斜生产接续方案优化

段仁希，孙志鸣，梅斌，陈龙，任龙

（中煤平朔集团有限公司安家岭露天矿，山西朔州036006）

采矿工程

安家岭露天矿过背斜生产接续方案优化

段仁希，孙志鸣，梅斌，陈龙，任龙

（中煤平朔集团有限公司安家岭露天矿，山西朔州036006）

地质构造是影响露天矿开采的主要因素之一，目前安家岭露天矿开采范围内主要地质构造为芦子沟背斜以及安家岭逆断层。在详细分析芦子沟背斜带来的不利影响的基础上，提出了过背斜期间的不同生产接续方案，并通过比较得到了最优方案。

露天矿；背斜；方案对比

1 安家岭露天矿开采现状

目前，安家岭矿处于首采区开采，2016年4月矿坑工作帮坡角为4.3°左右，有效工作线总长度为12.6 km，其中剥离工作线长度为6.5 km，采煤工作线长度为6.1 km。

受逆断层影响，矿坑内同时存在上盘、中间盘、下盘煤。下盘9#煤已采掘完毕，11#煤即将采掘至下盘靠界位置，矿坑共开采6层煤。各煤层工作线长度分别为：中间盘9#煤1 220 m；上盘4#煤890 m、上盘9#煤1 360 m，采煤工作线总长度3.47 km。

生产恢复工作正按计划有序开展，白西沟村区域已并段平盘正从上至下逐步恢复，已恢复至4下2平盘，目前仍只能布置9台电铲。受芦子沟背斜影响，基岩面下降较快，上部剥离台阶随着推进不断消失，北部1330及以上平盘已经消失，剥离台阶为4#煤上部2~3个剥离平盘和4下1、4下2，自营剥离作业空间较紧张，有1台剥离电铲无法满负荷作业。

2 背斜造成的不利影响

目前，开采范围内地质构造主要有芦子沟背斜、安家岭逆断层、北部断层组和陷落柱，其中芦子沟背斜为矿田控制性地质构造。

芦子沟背斜为一区域性褶曲，西北端自平凡城区起，以南东40°方向向南延伸，转为N30°E经B2205孔进入本区，该背斜为弧型褶曲，弧顶指向南东。两翼产状不一致，北西翼倾角3°~5°，南东翼倾角6°~9°，在区内背斜轴长度约6 km，芦子沟背斜分布如图1所示。

在背斜影响区域内（东西长约2 000 m），地表缓慢下降、平均下降170 m，煤层急剧下降、平均下降230 m，开采深度增大、平均采深约240 m，背斜影响区域内煤量约1.01亿t，剥离量约6.6亿m3，平均剥采比6.53 m3/t，芦子沟背斜影响示意图如图2所示。

安家岭矿上部地表、上盘4#煤分别于2012年底、2014年6月推进至背斜影响区域，截止目前已完成背斜影响区域剥离量约14 590万m3，预计矿坑完全过渡背斜约需7年。如继续采用直推直接过背斜的开采方案，势必会带来以下问题：

图1 芦子沟背斜分布

图2 芦子沟背斜影响示意图

1）露煤困难、原煤产量下降。背斜影响区域煤层倾角平均10°~12°（坡度18%~22%），需不断向下延深露煤（出露160 m煤，需向下延深2~3个剥离台阶），煤层上部岩石台阶按最大推进速度（660 m/ a）推进，只能出露250 m宽的煤层，平均每年能出煤1 500万t。此外，受背斜影响煤层急剧下降，随着矿坑推进，自然剥采比逐步增大，在全矿采剥总能力不变的情况下，在过背斜期间原煤产量逐年下降。

2）剥离工作面接续紧张。受背斜影响，基岩面下降较快，随着台阶的推进，上部剥离台阶将不断消失。在过背斜期间，需不断向下延深形成新的剥离平盘，才能保住电铲接续，但4#煤顶板以上剥离台阶最多保证6台电铲作业，部分电铲可能因上部台阶已消失而下部剥离台阶尚未形成导致其无法正常接续，无法满负荷作业。

3）排弃运距、提升高度大幅增加。上部采场已进入背斜轴东翼煤层急剧下降区域，需不断向下延深形成新的剥离平盘，剥离重心逐步降低，剥离物提升高度增加。当坑底进入背斜下降区域后，内排无法正常排弃，内排土场需要加高，排弃重心升高，过背斜期间内排剥离运距、提升高度将进一步增加，预计运距将达到4.7 km，提升高度170 m。

4）倾斜煤层开采难度较大。上盘煤将全部进入背斜轴东翼煤层急剧下降区域，煤层倾角较大、平均10°~12°，继续采用倾斜划分煤台阶的开采方式，将导致钻机、电铲、卡车因无法适应煤层急剧变化而不能正常安全作业。若采用倾斜煤层水平划分台阶、分段降深露煤的开采方式，将带来了以下问题：①穿孔爆破如何避免煤岩混杂，保证煤质；②倾斜煤层顶部及底部三角量较大，且采装、运输作业困难，如何进行选采，降低矸石混入，提高作业效率，加快露煤速度。

3 过背斜期间生产接续方案优化

结合安家岭矿生产现状、现有征地范围、不能内排区域等因素，提出2个生产接续方案。

3.1 生产接续方案的提出

1）南扩方案。本方案以不能内排开始位置为界，以西区域为首采区，以东区域为二采区，然后根据采区划分的基本原则进行调整，最终的采区划分如图3所示。

图3 南扩方案采区划分

根据划分的采区，本方案的开采顺序为：在现状位置南帮进行扩帮，与原有推进方向形成“L”工作线，直至首采区开采结束；在首采区开采结束后，首采区东帮缓帮，同时加速二采区的北部推进速度，使二采区北部东帮尽快到界，露出坑底，完成首采区到二采区的转向过程，然后在二采区东西向布置工作线向南推进至全矿开采结束。开采顺序如图4所示。

2）“南扩+北部超前”方案。“南扩+北部超前”方案即矿坑向南扩帮与现有推进方向形成“L”工作线，向东向南同时推进。向东推进至不能排土位置，向南地表推进至已购地界位置，同时在北部超前区域进行剥采比均衡配剥。

3）“直推+北部超前”方案。“直推+北部超前”方案即矿坑按目前推进方向继续向东推进，为过背斜期间均衡生产剥采比并顺利实现采区转向，在矿坑北部区域进行拉沟延深、超前采掘，形成东西走向工作线，逐渐将矿坑推进方向由自西向东转向为自北向南，从而实现首采区向二采区转向工作同时保证原煤接续。转向完成后，二采区东西向布置工作线向南推进直至南部境界，同时向西缓帮形成工作帮，向西推进直到全矿开采结束。“直推+北部超前”方案开采顺序如图5所示

图5 “直推+北部超前”方案开采顺序

3.2 生产接续方案经济比较

根据开采顺序及不同时期运距、提升高度的变化，南扩方案、“南扩+北部超前”方案、“直推+北部超前”方案分别把安家岭露天矿分为9个、8个、8个阶段，分阶段进行运距的计算及生产成本分析，可以得到全矿所有阶段的指标参数和生产成本见表1—表3所示。

表1 南扩方案各阶段指标参数及成本

3个方案各年度内排运距、提升高程和吨煤成本的对比如图6—图8所示。

3.3 生产接续方案比较结果

1）“南扩+北部超前”方案由于重载桥梁无法实施，上部剥离物需经东外排土场绕排至内排土场，不但增加了剥离运距和提升高度，同时也给生产组织带来困难。

2）推迟1年实施南扩，导致南扩区域工作帮无法按原计划时间形成，存在1年的剥离欠量，为保证矿坑正常生产接续，必须加大近5年内的生产剥采比。

表2 “南扩+北部超前”方案各阶段指标参数及成本

表3 “直推+北部超前”方案各阶段指标参数及成本

图6 内排运距对比

图7 提升高度对比

图8 吨煤成本对比

3）若实施南扩，3年后地表将推进至已购地界。为保证原煤接续，必须加大北部超前区域延深速度，并受到背斜下降区域无法排土影响，北部超前剥离小坑剥离物需运输到X1330及以上土场，运距、提升高度急剧增大，造成生产成本增加。

4）“直推+北部超前”方案，前5年受背斜下降区域无法排土影响，同时北部超前小坑延深较快，致使提升高度逐年增加。但从第5年开始实现内排后，提升高度明显下降并趋于平稳，可以保证产量及生产成本相对稳定。

5）目前白西沟征地已经基本得到解决，采用“直推+北部超前”方案，近8年内无需再进行村庄搬迁工作，只涉及到王高登、西家寨等村的土地征用问题，可以减少近几年的征地方面的资金投入。

6）“直推+北部超前”方案可以保留目前南帮运输系统，将破碎站向东移设，缩短近几年的原煤运距。同时当北部超前剥离小坑形成后，可将破碎站移至坑底，进一步缩短原煤运距。

4 结论

1）背斜是影响露天矿生产的主要地质构造之一，造成露煤困难，原煤开采难度增大；剥离工作面接续紧张；排弃运距、提升高度大幅增加等不利影响。

2）开采程序的改变一定程度上可缓解控制性构造对露天矿生产造成的影响。根据安家岭矿实际生产条件以及地质构造情况，提出了南扩方案、“南扩+北部超前”方案、“直推+北部超”前3个生产接续方案。

3）根据对不同方案各生产指标以及经济情况进行对比，最优方案为“直推+北部超前”方案，不仅可以平稳过渡芦子沟背斜、保证产量稳定，而且为今后生产创造了有利条件。

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【责任编辑：解连江】

Production continuation scheme optimization of crossing the anticline in Anjialing Open-pit Mine

DUAN Renxi,SUN Zhiming,MEI Bin,CHEN Long,REN Long
(Anjialing Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036006,China)

Geological structure is one of the main factors that affect the mining of open-pit mine.At present,the main geological structures of Anjialing Open-pit Mine are Luzigou anticline and reverse fault.Based on the detailed analysis of the adverse effects brought by the anticline,the article proposes the different production continuation schemes and obtains the optimal scheme through comparison.

open-pit mine;anticline;scheme comparison

TD824

B

1671－9816（2017）02－0001－05

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.001

段仁希，孙志鸣，梅斌,等.安家岭露天矿过背斜生产接续方案优化［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：1-4.

2016-08-01

段仁希（1973—），男，汉族，1995年毕业于天津理工学院一分院，现任安家岭矿设备管理部主管。