傾斜煤層露天開采中后期底部剝巖內(nèi)排項(xiàng)目的嘗試與應(yīng)用

吳鳳東，胡乃聯(lián)，畢玉成

1.中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司，北京 100011

2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083

3.中煤能源黑龍江煤化工有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001

0 引言

中煤龍化礦業(yè)公司露天采區(qū)位于黑龍江省依蘭縣達(dá)連河鎮(zhèn)，松花江右岸，與方正、通河交界處，呈北東——南西向三角地帶，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)129°30'，北緯46°10'，是一個(gè)年生產(chǎn)能力400萬(wàn)t的礦區(qū)。以往采用的是單卡車斗——汽車間斷生產(chǎn)工藝，外部排土場(chǎng)排棄。隨著產(chǎn)量逐年提升，礦山工程推進(jìn)速度不斷加快，露天采區(qū)總體工程布局必須向采區(qū)一體化的模式發(fā)展。由于露天采區(qū)的一采區(qū)東部和三采區(qū)西部已接近露天開采尾期，下部剝巖運(yùn)輸距離過(guò)大，外排空間日趨緊張，運(yùn)輸成本不斷增高，排土場(chǎng)征地迫在眉睫，嚴(yán)重影響了采區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，運(yùn)輸車輛都集中在采區(qū)的南部出入溝至外排土場(chǎng)，造成車流密度大，道路灰塵大，存在很大的安全隱患；并且采場(chǎng)北部非工作幫的采空區(qū)長(zhǎng)時(shí)間裸露，上部的少量殘煤及油頁(yè)巖已發(fā)生自燃，污染了環(huán)境。根據(jù)國(guó)家對(duì)露天礦采后回填、復(fù)土造田的要求，為從根本上解決上述問(wèn)題，確定了露天采區(qū)“底部剝巖內(nèi)排方案”。

1 技術(shù)特點(diǎn)

底部剝巖內(nèi)排技術(shù)的實(shí)施，關(guān)鍵是必須在采礦工程進(jìn)行中預(yù)先做好設(shè)計(jì)，打開內(nèi)部排土所需的有效空間，在不影響正常采礦生產(chǎn)的前提下，利用露天采場(chǎng)的已采空間，采取必要的技術(shù)保證措施，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部排棄。

1）內(nèi)排后首先底部剝巖運(yùn)距大為縮短；

2）緩解了外排土空間不足問(wèn)題；

3）減低了車流密度大，道路灰塵大這一運(yùn)輸安全隱患；

4）保護(hù)了環(huán)境，使露天礦采后回填、復(fù)土造田成為現(xiàn)實(shí)；

5）鑒于該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況，為防止排棄后出現(xiàn)大的滑坡，對(duì)底板基巖進(jìn)行了淺孔爆破。在設(shè)計(jì)排棄高度之上，挖了一條截水溝，使防滑的保護(hù)效果更加理想。

2 詳細(xì)的研究?jī)?nèi)容

“傾斜煤層底部剝巖內(nèi)排”是在不影響正常采礦生產(chǎn)的前提下，利用露天采場(chǎng)的已采空間，通過(guò)對(duì)具體內(nèi)排地點(diǎn)的詳細(xì)探查（地質(zhì)資料），采取必要的技術(shù)保證措施，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部排棄的一項(xiàng)新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是前期的技術(shù)保證措施及后期排棄參數(shù)的確定。露天采區(qū)經(jīng)過(guò)一年多的嘗試與應(yīng)用，確定了適合采區(qū)內(nèi)排特點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

2.1 內(nèi)排地點(diǎn)的考查

露天采區(qū)的內(nèi)排地點(diǎn)選在采場(chǎng)北部非工作幫處的已采空區(qū)，傾角平均在15°左右，局部達(dá)到22°。基底是煤層底板基巖，硬度較大，基巖面比較光滑，設(shè)計(jì)內(nèi)排區(qū)域內(nèi)無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造。

2.2 技術(shù)保證措施

鑒于該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況，為防止排棄后出現(xiàn)大的滑坡，首先，對(duì)底板基巖進(jìn)行了淺孔爆破，使其不再堅(jiān)硬、光滑，增大了與排棄物之間的靜磨擦力，以保證頂部排棄物的穩(wěn)定。淺孔爆破作業(yè)時(shí)鉆孔深度必須控制在2m之內(nèi)，不能切層爆破，確保底板穩(wěn)定。

其次，在設(shè)計(jì)排棄高度之上，挖了一條截水溝（截水溝的規(guī)格按當(dāng)?shù)赜昙咀畲蠼涤炅看_定），以保證雨水沖蝕帶來(lái)的不穩(wěn)定誘因。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，截水溝的規(guī)格確定為：頂寬：2m，底寬1.5m，深1m。

同時(shí)排土推進(jìn)速度不能過(guò)快，由工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)土場(chǎng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)（目前是人工監(jiān)測(cè)，下一步準(zhǔn)備申請(qǐng)先進(jìn)儀器監(jiān)測(cè)）。發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)，采取必要的安全措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

對(duì)于發(fā)生自燃地段，采取滅火措施時(shí)，排棄物料全部采用沉積砂巖或不含土的砂石，不能使用表土和頁(yè)巖。其它正常排棄區(qū)域，排棄物中不能摻雜表土，以防滑坡。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

1）排土段高：根據(jù)露天采區(qū)始建近50年來(lái)的排土管理經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮各種因素，第一、二期的排土段高確定為15m（外排時(shí)為25m）；

2）最小排土線長(zhǎng)度：根據(jù)運(yùn)輸設(shè)備車型和底部剝巖車輛臺(tái)數(shù)，為保證運(yùn)輸設(shè)備作業(yè)安全及方便排土設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的維護(hù)，確定最小排土線長(zhǎng)度為50m；

3）內(nèi)排土場(chǎng)坡底線距原煤工作面的最小距離：考慮內(nèi)排臺(tái)階高度、原煤底板傾角以及采礦工程推進(jìn)速度等因素，內(nèi)排土場(chǎng)坡底線距原煤工作面的最小距離確定為40m；

4）三期及后續(xù)排土段高：鑒于底部基礎(chǔ)已經(jīng)牢固，三期及后續(xù)排土段高確定為20m，并且后期各排土臺(tái)階坡底線與前期各排土臺(tái)階坡頂線之間要保留不小于20m的安全距離；

3 實(shí)施效果與結(jié)論

該項(xiàng)技術(shù)的使用已對(duì)公司的露天采煤量生產(chǎn)起到了積極的推動(dòng)作用。使用該技術(shù)，露天采區(qū)已完成了+30水平及以下剝巖臺(tái)階的運(yùn)輸系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了1585萬(wàn)m3的剝巖內(nèi)排工程量。大大提高了運(yùn)輸效率，降低了運(yùn)輸成本，削弱了運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全隱患，為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益，促進(jìn)了企業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

直接經(jīng)濟(jì)效益：露天采區(qū)+30水平及以下剝巖臺(tái)階外排時(shí)平均運(yùn)距為2.7km，實(shí)施內(nèi)排后，平均運(yùn)距降為1.15km。原來(lái)運(yùn)輸成本為5.56元/km，現(xiàn)在運(yùn)輸成本為2.38元/km，自實(shí)現(xiàn)內(nèi)排后礦業(yè)公司共完成內(nèi)部剝巖1585萬(wàn)m3，節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用為1585×（5.56-2.38）=5040.30萬(wàn)元。

間接經(jīng)濟(jì)效益：平均運(yùn)距降低后，運(yùn)輸車輛的生產(chǎn)效率大幅度提高，設(shè)備使用壽命相對(duì)延長(zhǎng)，運(yùn)輸作業(yè)安全隱患也有所減低。

此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用與推廣，能達(dá)到保護(hù)環(huán)境，使露天礦采后回填、復(fù)土造田成為現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益。