一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法
【专利摘要】本发明公开了一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法，首先将矿床分为若干个平行的采掘条区，相邻两个条区的横断面部分重叠，重叠区域的边帮相交于覆盖层与煤层的分界线上，交点以下为相邻两个条区之间形成的“三角区”；然后逐一开采各个采掘条区，在开采任一条区时，同步开采其与下一条区之间的“三角区”，并配合倒堆内排的方式覆盖开采到界后的暴露面；周而复始，直至开采完所有采掘条区。此法有效降低了条区间重复剥离量和矿山平均剥采比，并提前回收相邻条区所压的三角矿量收，不但降低了开采成本，而且提高了矿山总体经济效益。
【专利说明】一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种露天煤矿的开采方法，尤其适用于层状近水平矿床条区间的三角矿量的露天开米。
【背景技术】
[0002]露天开采在我国矿山工程中占有很重要的地位，它具有生产规模大、机械化程度高、开采损失低、贫化低、劳动生产率高、安全及劳动条件好等突出的优越性。自1980年代以来，我国开发的大型露天煤田绝大多数为近水平赋存矿床，多采用分区开采、倒堆内排的开采方法。由于露天矿较宽，可以先划分成许多纵长采掘条区，便于采用较经济的倒堆开采工艺将第一条区的剥离物就近沿露天矿边界外侧堆放，以后各条区的剥离物均可实现内排，覆盖物剥离以后便露出煤层，与剥离工作面相隔一定距离，随后即可布置采矿工作面进行采矿。此外，实际开采时还应考虑剥采比，即露天开采境界内剥离岩土量与采出矿石量的比例，这是露天开采的重要技术经济指标之一，无论圈定露天开采境界、确定露天矿生产能力、确定露天矿工程发展程序都要考虑这一问题，以达到技术可行，经济合理。
[0003]图1所示为利用现有方法开采的露天矿相邻两个条区的横断面图，第一条区横断面为ADGH，第二条区横断面为BEFG，端帮边坡角记为a。矿床开采的第一条区可边采边内排，则第一条区开采完的界面将被逐步填埋，待其开采完毕后，后续的第二条区在开采时，其与第一条区重复的界限内将重新开采再填埋，这样就会引起开采范围内条区间的剥离物的重复剥离，BDG三角区即为二次重复剥离量，致使矿山平均剥采比增加，总体经济效益下降。因此，研究降低条区间开采引起的剥采比增加的情况，即合理处置条区间重复剥离物的数量就显得十分重要。
【发明内容】
[0004]针对上述现存的技术问题，本发明提供一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法，一方面通过对采掘条区的重新划分达到合理处置条区间的重复剥离量的目的；另一方面通过调整矿量的开采顺序达到提高总体经济效益的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法，具体步骤如下:
A.在露天开采层状近水平矿床的过程中，首先将矿床按走向划分为若干个采掘条区。通常采用的条区规划中，相邻两个条区边帮的交点位于煤层的底部，在开采后一条区时，因前一条区剥离物内排而造成前邻两个条区间部分剥离物重复剥离。为了降低重复剥离量，将后一条区向前一条区的外侧平行移动一定的距离，使得相邻两个条区的横断面部分重叠，重叠区域的边帮相交于覆盖层与煤层的分界线上，交点以下为相邻两个条区之间形成的“三角区”。
[0006]B.从矿床的一侧开始，逐一开采各个采掘条区，在开采任一条区时，同步开采其与下一条区之间的“三角区”，并配合倒堆内排的方式覆盖开采到界后的暴露面；周而复始，直至开采完所有采掘条区。
[0007]进一步的，“三角区”矿量采用螺旋钻开采法，且此开采方法已是成熟技术，可行性较闻。
[0008]综上，本发明旨在前一条区过渡到后续条区以留三角煤拉沟开采为佳，相比于前后条区的常规划分及开采方法，所具有的优点是:
一、重新划分前后条区，将后一条区开采断面向前一条区的外侧平移了一定距离，有效的降低了重复剥离量和矿山平均剥采比，减少了大量的采剥工作量，降低了开采的巨额成本，提高了矿山总体经济效益。
[0009]二、前后条区之间因重新划界而形成了“三角区”，且在前一条区开采时提前回收其与后一条区所压的三角矿量，有助于提高资源回收率，提高了矿山前期经济效益，实现增加早期经济收益十年以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为采用露天矿条区常规划分方法的相邻两个条区横断面的示意图；
图2为采用本发明条区划分方法的相邻两个条区横断面的实施例图；
图3为二角矿量开米时的纵向断面不意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0012]在露天开采层状近水平矿床的过程中，首先将矿床按走向划分为若干个平行的采掘条区，前一条区正常作业时先挖开、再回填，后续条区再挖开、再回填。如图1所示，后续条区在开采时与前一条区在横断面上部分重叠，重叠区域即为二次重复剥离量。为降低重复剥离量和矿山平均剥采比，提高矿山总体经济效益，可采取降低二次重复剥离量的方式，即设计前后相邻两个条区的重叠区域的边帮相交于覆盖层与煤层的分界线上，交点以下为前后条区之间所压“三角区”矿量。
[0013]如图2所示，本实施例中，第一条区横断面为ADGH，第二条区原先的开采横断面BEFG向远离横断面ADGH的方向平移，即向右侧平移至虚线断面befg，此时重叠区域中分属于前后两个条区的边帮DG与bg相交成”X形”，且交点位于覆盖层与煤层的分界线上。若第二条区横断面采用原先的BEFG方案，则二次重复剥离量为BDG三角区；若第二条区横断面根据本发明采用befg虚线断面，则二次重复剥离量为bdD三角区。可见，bdD三角区的面积明显小于BDG三角区的面积，那么重复剥离量和矿山平均剥采比能够得到有效的降低。
[0014]另外，按上述方案重新划分条区后，前后相邻两个条区之前形成的“三角区”内就积压了一块Gdg三角区矿量。假设:覆盖层厚度为100m，煤层厚度为20m，端帮边坡角a为32°，条区底部工作线长度1500m，即HG=GF=gf=1500m，则Gdg三角区面积为640 m2 ;若矿山年推进速度为300m，则Gdg三角区矿量为26.88万吨。可见，如若不开采相邻条区所压的三角区的煤，将会造成不小的资源浪费和经济损失。
[0015]然而，这块“三角区”矿量是否能够经济地采出，取决于BbgG的剥采比(剥离岩土量与采出矿石量的比例)是否超过经济合理剥采比(经济上允许的最大剥采比)。如果BbgG区的剥采比不大于经济合理剥采比，则可以采用常规方法通过开采BbgG区经济地采出OTg三角区的煤；如果BbgG区的剥采比大于经济合理剥采比，则Gdg三角区的煤就无法用常规方法经济地采出。
[0016]无论上述哪种情况，如图2所示，在逐一开采各个采掘条区时，可以将任一条区的矿量和其与下一条区所压的“三角区”矿量同步开采，即Gdg三角区矿量的开采时间与第一条区开采时间同步进行。同时，配合倒堆内排的方式覆盖开采到界后的端帮暴露面，周而复始，直至完成所有采掘条区矿量的开采。
[0017]进一步实施时，如图3所示，“三角区”矿量采用技术成熟的螺旋钻开采法，此法对露天采煤很适用，通过直径几米的螺旋钻自边帮钻进煤层来获取“三角区”附加的煤，极大的实现资源的节约。“三角区”矿量也可以采用顶帮开采系统开采，同样可行性高。
[0018]综合考虑上述实施例:一方面，如图2所示，本发明省去了对BbgG区的开采，降低的重复剥离量BbgG占原重复剥离量BDG的比例达11.33%，若BbgG区的面积为7040 m2，矿山条区年推进速度为300m，则降低的重复剥离量为211.2万m3/a。同理，若矿山条区内每推进Ikm的距离，降低的重复剥离量就可达2304.48万m3，假设每立方米的剥离费用为20元，那么可节约成本4.6亿元。
[0019]另一方面，相邻两个条区间所压的“三角区”矿量可以在前一条区开采时提前回收，提高了矿山前期经济效益。若每年按矿山条区年推进速度300m计算，回收率按50%计算，每条三角区可回收煤达14万吨/a，假设吨煤售价为100元，可增加年收入1400万元，而正常开采情况下，这部分矿量至少应该在15-20年之后才能采出，即使按照单利5%计算，年利息也可达70万元，大大提高了矿山总体的经济效益。
【权利要求】
1.一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法，其特征在于，具体步骤如下: A.在露天开采层状近水平矿床的过程中，将矿床按走向划分为若干个平行的采掘条区，相邻两个条区的横断面部分重叠，重叠区域的边帮相交于覆盖层与煤层的分界线上，交点以下为相邻两个条区之间形成的“三角区”； B.从矿床的一侧开始，逐一开采各个采掘条区，在开采任一条区时，同步开采其与下一条区之间的“三角区”，并配合倒堆内排的方式覆盖开采到界后的暴露面；周而复始，直至开采完所有采掘条区。
2.根据权利要求1所述的一种层状近水平矿床条区间三角矿量露天开采方法，其特征在于，所述的“三角区”矿量采用螺旋钻开采法。
【文档编号】E21C41/28GK103726850SQ201310466418
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】姬长生 申请人:中国矿业大学