灵泉露天矿露煤开采工艺实践

灵泉露天矿露煤开采工艺实践

一、灵泉露天煤矿技术改造灵泉露天矿位于临汾牧场西部。这是扎赫通讯社下属的唯一露天矿。井田南北走向长为4.1公里,东西倾斜宽为2.3公里,井田总面积为9.43平方公里,地质构造简单,煤层赋存条件稳定,煤层平均厚度26米,倾角8～12度。开采煤炭为低灰、低硫、低磷、含腐殖酸及少量褐煤蜡的优质褐煤,可作为动力用煤、化工用煤及民用煤。灵泉露天煤矿始建于1960年6月,于1966年5月正式投产,初期设计年生产能力为60万吨,1974年灵泉露天煤矿进行了扩建技术改造,于1982年竣工投产,将设计年生产能力提高到180万吨,由于设备更新不足、环节能力不匹配,煤炭产量一直未能达到设计规模。1996年又进行了运输系统改造,1999年建成端帮斜巷强力皮带运输系统和坑下受煤系统,进一步提高了生产效率。为了加大对资源的回收及有效利用,2005年灵泉露天煤矿与辽宁技术大学联合论证,确定了对坑下F4预留煤壁进行开采的方案,由于该地段地质条件复杂以及与井工矿的压盘关系,采用了汽车运输工艺,综合能效显著提高,实现了当年投产当年见效,并于当年收回全部投资。二、露天矿深部开采工艺方案露天矿原用铁道运输工艺受开采深度影响,致使露天矿剥采比过大,如继续用原工艺进行生产,将很难取得较大经济效益,经分析研究,结合先期部分汽车工艺改造试生产,确定露天矿深部改造废除原有铁道运输工艺,全部采用单斗--汽车工艺,该工艺具有机动灵活,适应性强,所需拉沟及工作线短,基建工程量小,投资少,见效快,建设周期短等优点,同时该工艺便于分期分区开采,可实现横采内排,人员少,效率高。三、为工作场所配置和推广方法工作线东西布置,向北推进。这种方式的优点有利于缩短运距,改善运输道路质量,及早实现内排,进行边坡压脚,增强边坡的稳定性。四、煤层顶板降深该矿田为缓倾斜煤层,降深方式采用沿煤层顶板降深,(降深第一采煤台阶,有空间位置后降深第二个采煤台阶),掘沟方式采用一次全断面水平装车方式。五、中麻黄采用横向布置短工作线沿纵向推进,将两个台阶划为一组,每组组合台阶中同一时间只有一个台阶进行作业,相邻分组台阶工作电铲不能位于一个剖面上,同方向采装作业相互纵向应错开一定距离,一般不小于50m(根据煤矿安全规程取值)。这种方式可加大工作帮坡角,调节初期生产剥采比。六、新水平运营模式煤壁回采方式与山坡露天矿新水平开拓方式相近,各水平均是东西方向扩帮作业,即上部水平扩帮——开段沟——扩帮——新水平准备完毕。七、联合运输工艺本次深部改造主要采用横采内排的开采方法。2009年1-7月采用现有单斗-铁道和汽车联合的生产工艺,8月全部采用单斗-汽车工艺,拆除露天矿坑内所有铁道运输设备,增加汽车运输能力,汽车运输从南区往北区采用横采内排,一次将最终帮坡角提高到位。八、采煤法露天矿开采煤层为Ⅱ2-1煤层、Ⅱ2-2煤层、Ⅱ3煤层1、平台上的三角岩沿Ⅱ2-1煤层顶板拉沟露煤,底板向顶板推进,当岩层厚度达到10m时,再进行水平扩帮推进,三角岩由推土机辅助作业,推到岩层工作面底部,由电铲装车。采煤为下一水平扩帮推进。2、2-2煤层开采方法由于Ⅱ2-2煤层厚度较小,一般在3m左右,随着开采夹层岩石,进行分层开采或选采,达到采煤的目的。3、3煤层开采方法Ⅱ3煤层开采方法同Ⅱ2-1开采方法相同。九、参数配置1、楼梯高度按露天矿生产条件及使用挖掘机型号,确定台阶高度为10米。2、楼梯倾斜角按露天矿生产情况及采矿生产技术要求,台阶坡面角取60度。3、挖掘半径的确定在开采不需爆破的松软土岩时,采掘带宽度受限于挖掘机的挖掘半径,一般可在下列范围内选取:A=(1.0-1.5)Rwpm式中Rwp——挖掘机站立水平的挖掘半径,WD-400型挖掘机Rwp为9.26m。挖沟机最大挖掘半径为11.18m。A1=9.26～13.89mA2=11.18～16.77这里需要说明的是在本设计中确定最小工作平盘宽度为36m,如果采掘带宽度Rwp取12m,则挖掘机完成三幅采宽36m,即达到最小工作平盘宽度,这样利于组织生产,简化生产作业程序,因此取采掘带宽度A为12m。4、双车道路面宽度①路面宽度由露天采矿手册第三册表8-2-20查得单车道路面宽度为6m,双车道路面宽度为10.5m。②路肩宽度,由采矿手册第三册表8-2-22知在0.75～1.5之间,本设计如果一侧路肩处在台阶坡顶边缘处,则应设置路护堤,护堤底宽3m,高为2/5车轮高度取1m。5、运输平台的宽度由采矿手册第三册表8-2-23知单车道运输平台为18m,双车道运输平台为24m。6、rk+2e-2kmtg式采用在挖掘机后部折返调车,断面较小,有利于提高掘沟速度。按汽车:bmin=Rmin+1/2Bc+1/2Lc+2e(露天采矿手册16-10-11)按电铲:b/min=2Rk+2e-2hkctgα式中:Rmin——汽车最小回转半径取10mBc——汽车宽度3.6m。Lc——汽车长度8.0m。b/min——按挖掘机规格要求最小沟底宽度。e——汽车沟帮的安全距离1.0m。Rk——电铲尾部回转半径5.56m。α——台阶坡面角为600。hk——电铲尾部高度1.48m。bmin=10+1/2×3.6+1/2×8.0+2×1.0=17.8m取20mb/min=2Rk+2e-2hkctgα=2×5.56+2×1.0-2×1.48×ctgα=11.12+2.0-1.71=11.49m取20m。7、最小工作流的宽度Bmin=双车道运输平台宽度+采掘带宽度=24+12=36m。十、运输煤和土壤配置1、发展方式和规模运煤系统主要布设在下部赋存煤层水平,各个水平按限制坡度做上下水平联系坡道,原煤由汽车运到工作帮转载站,从440水平采掘线运送到选煤厂。转载点的煤堆发展方式为纵向发展,也就是沿工作帮S440采掘线方向发展,具体位置在S23～N13段间,煤堆宽度定为20m,(因为超过20m时电铲二次采装需剥货,否则电铲装不上车,所以定为20m),高度为不超过挖掘机最大挖掘高度10m,所以转载点煤堆的容量为8万吨,也就是能存1个月的F4煤壁产煤量,按设计为2005年9月份出煤,那么到10月份必须要外运,也就是公司要提供给露天矿一定数量的铁路车皮,保证F4煤壁出煤不间断,有效地进行煤壁开采。2、水平排土场服务由于开段沟在17段470水平,考虑排土场初始能力与采场相匹配,在23段设470水平排土场服务470水平,在15～19段设490水平排土场服务490水平采场。随着460水平下部工作台阶的形成,450水平排土台阶将形成,460水平的剥离物既可向470水平排土也可向450水平排土,随着工作