一种露天煤矿的采煤方法与流程

本发明实施例涉及露天采煤技术领域，特别是涉及一种露天煤矿的采煤方法。

背景技术：

现有技术中，露天煤矿通常采用平行于工作帮掘沟、平行推进的方式进行开采，在开采过程中，通常是逐层进行。具体地，首先对采场中的上煤进行开采；上煤开采完毕后将运输系统移设至初始位置，对采场的中煤进行开采；通过再次移设后对采场的下煤进行开采。

这种传统的采煤方法存在以下不足：第一，这种开采过程需要多次移设才能够完成，严重影响了采煤效率；第二，在对上煤进行开采时，为了不影响之后的中煤和下煤的开采，需要在采场外进行排弃，排弃工作量非常大，不仅浪费人力物力，而且开采效率很低；第三，采用上述开采方式，掘沟所形成的斜坡通常位于煤层上方，从而造成斜坡下方的煤层不能有效开采，需要后期补采，影响了开采进度，降低了开采效率；第四，鉴于露天开采的特点，同时受到征收土地进度的制约，实际开采的作业区域会受到限制，在原本就有限的开采区域内，若斜坡下方的煤层不能有效开采，则对于开采效率和出煤量的影响不容忽视。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种露天煤矿的采煤方法，旨在克服现有技术中所存在的缺陷。

本发明所提供的露天煤矿的采煤方法用于开采采场中的煤层，所述煤层包括由上到下依次分布的上煤、中煤和下煤；所述采煤方法包括：a)在所述上煤的顶面沿垂直于工作帮的方向掘沟，形成第一斜坡，所述第一斜坡的末端位于所述中煤的顶面上；b)从所述第一斜坡的末端开始，沿平行于所述工作帮的方向对上煤进行采掘；待所述中煤的顶面具备掘沟条件时，在所述中煤的顶面沿平行于工作帮的方向掘沟，形成第二斜坡，所述第二斜坡的末端位于所述下煤的顶面；c)从所述第二斜坡的末端开始，同时对所述上煤和中煤进行追踪采掘。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述采煤方法还包括：d)在同时对所述上煤和中煤进行追踪采掘的过程中，待所述下煤的顶面具备掘沟条件时，在所述下煤的顶面掘沟形成第三斜坡，所述第三斜坡的末端位于所述下煤的底面；e)从所述第三斜坡的末端开始，同时对所述上煤、中煤和下煤进行追踪采掘。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，在步骤b)中，沿平行于所述工作帮的方向对上煤进行采掘时，采掘的宽度大于或等于160米。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述步骤e)包括：从所述第三斜坡的末端开始，采用就地排弃的方式同时对所述上煤、中煤和下煤进行追踪采掘。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述第三斜坡的延伸方向与所述第二斜坡的延伸方向的夹角是锐角，所述第三斜坡的延伸方向与所述第一斜坡的延伸方向的夹角是锐角。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述第一斜坡沿所述上煤的顶面边沿设置。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述煤层远离所述工作帮的一侧设置有排土场，所述煤层与所述排土场之间架设有中间桥。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，所述第一斜坡的首端与所述中间桥之间的距离为50-70米。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，进一步，每次掘沟时先用液压反铲开拓，待降深达到预设深度时，用电铲进行采掘。

如上所述的露天煤矿的采煤方法，更进一步，所述预设深度为3-4米。

采用本发明实施例所提供的露天煤矿的采煤方法，在中煤或下煤顶面具备掘沟条件时，即可继续进行掘沟形成坡道，所有的坡道可以分别掘沟、一次形成。这种开采过程不需要移设就能够一次形成所有的坡道，提高了采煤效率；第二，这种开采方式可以实现就地排弃的追踪采掘，排弃工作量小，节约了人力物力，开采效率很高；第三，采用上述开采方式，第一斜坡因垂直于工作帮进行掘沟，在平行于工作帮的方向上所压占的煤层很少，不会影响开采进度，保证了开采效率；第四，因第一斜坡在平行于工作帮的方向上所压占的煤层很少，因此这种开采方式可以在很小的采煤区域实施，不受征收土地进度的制约。

附图说明

下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:

图1是本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法的流程图；

图2是采用本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法进行开采的采场示意图；

图3是在图2中的采场使用本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法形成的开采系统示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1是本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法的流程图；图2是采用本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法进行开采的采场示意图；图3是在图2中的采场使用本发明实施例所述露天煤矿的采煤方法形成的开采系统示意图。其中，图3所示的开采系统是在图2所示的采场中实施，图3中为了能够清楚地示出开采系统，省略了图2中已经标注的部分内容。

在具体实施例中，如图2所示，图2右上角示出的方向标识所指向的方向为正北方向，三角实心箭头指向的方向为采场推进方向。图2中煤顶板的位置是待开采煤层的位置，所述煤层包括由上到下依次分布的上煤、中煤和下煤，煤顶板即上煤的顶面。所述煤层远离所述工作帮的一侧设置有排土场，所述煤层与所述排土场之间架设有中间桥。具体地，煤顶板左侧依次为煤底板和内排土场，煤底板即已经开采完毕的区域，内排土场即采掘过程中的排弃位置。如图2所示，在煤层与内排土场之间架设有中间桥，所述中间桥为排弃或运煤的通道。图中煤层右侧为工作帮，图中煤层上部为北端帮。

结合图1、图2和图3所示，本发明所提供的采煤方法用于开采采场中的煤层(位于图2中的煤顶板位置)。在一个实施例中，所述采煤方法可以通过以下步骤来实现。

步骤S1，在所述上煤的顶面沿垂直于工作帮的方向掘沟，形成第一斜坡11(图3中标高992到982的坡道)，所述第一斜坡11的末端位于所述中煤的顶面上。所述第一斜坡11可以作为排弃或运煤的通道，所述第一斜坡11开设于所述上煤中，连接上煤的顶部与底部，或者连接地表与上煤的底部。在一个具体实施例中，所述第一斜坡11的首端与所述中间桥之间的距离为50-70米，优选为60米。

步骤S2，从所述第一斜坡11的末端开始，沿平行于所述工作帮的方向对上煤进行采掘；在沿平行于所述工作帮的方向对上煤进行采掘时，采掘的宽度大于或等于160米，以留出足够的空间，保证之后的掘沟顺利进行。待所述中煤的顶面具备掘沟条件时，在所述中煤的顶面沿平行于工作帮的方向掘沟，形成第二斜坡12(图3中标高982到968的坡道)，所述第二斜坡12的末端位于所述下煤的顶面。其中，所述中煤的顶面具备掘沟条件可以理解为：对上煤进行采掘的过程中，中煤的顶部露出的长度能够满足开设第二斜坡12的需求的情况。例如：当中煤的顶部露出的长度大于所述第一斜坡11在所述中煤的顶部的投影长度时，即可以认为具备掘沟条件。

步骤S3，从所述第二斜坡12的末端开始，同时对所述上煤和中煤进行追踪采掘。在该步骤中，对所述上煤和中煤进行追踪采掘的过程中，可以先对上煤进行短距离采掘，然后对露出的中煤进行采掘，再继续对上煤进行采掘，依次对上煤和中煤进行追踪采掘。在追踪采掘的过程中，排弃或运煤可以通过第二斜坡12和第一斜坡11进行运输。

可选地，在上述步骤的基础上，所述露天煤矿的采煤方法还可以进一步包括以下步骤。

步骤S4，在同时对所述上煤和中煤进行追踪采掘的过程中，待所述下煤的顶面具备掘沟条件时，在所述下煤的顶面掘沟形成第三斜坡13(图3中标高968到962的坡道)，所述第三斜坡13的末端位于所述下煤的底面(即煤底板)。

步骤S5，从所述第三斜坡13的末端开始，同时对所述上煤、中煤和下煤进行追踪采掘。该步骤的追踪采掘与上文所述类似，这里不再赘述。在对所述上煤、中煤和下煤进行追踪采掘的过程中，可以通过第三斜坡13、第二斜坡12和第一斜坡11来实现排弃和运输。通过这种设计，从所述第三斜坡13的末端开始，就可以采用就地排弃的方式同时对所述上煤、中煤和下煤进行追踪采掘。

可选地，对所述第一斜坡11、第二斜坡12和第三斜坡13的开设过程中，每次掘沟时先用液压反铲开拓，待降深达到预设深度时，用电铲进行采掘，以快速打开工作面。优选地，所述预设深度为3-4米。

采用本发明实施例所提供的露天煤矿的采煤方法，在中煤或下煤顶面具备掘沟条件时，即可继续进行掘沟形成坡道，所有的坡道可以分别掘沟、一次形成。这种开采过程不需要移设就能够一次形成所有的坡道，提高了采煤效率；第二，这种开采方式可以实现就地排弃的追踪采掘，排弃工作量小，节约了人力物力，开采效率很高；第三，采用上述开采方式，第一斜坡11因垂直于工作帮进行掘沟，在平行于工作帮的方向上所压占的煤层很少，不会影响开采进度，保证了开采效率；第四，因第一斜坡11在平行于工作帮的方向上所压占的煤层很少，因此这种开采方式可以在很小的采煤区域实施，不受征收土地进度的制约。

在一个可选实施例中，所述第三斜坡13的延伸方向与所述第二斜坡12的延伸方向的夹角是锐角，所述第三斜坡13的延伸方向与所述第一斜坡11的延伸方向的夹角是锐角。在具体的方案中，所述第三斜坡13并不限于垂直或平行于工作帮的方向，可以根据煤层分布就近开设，只要下煤的顶面上可以掘沟形成坡道即可开设，这种设计可以适应不同的煤层分布情况，适应面更广，并且便于实施。

在一个可选的实施例中，所述第一斜坡11沿所述上煤的顶面边沿设置。在这种设计中，所述第一斜坡11仅仅压占煤层的边沿处，占用量非常小，即使后期安排回采也非常方便。

如图1-3所示，在一个具体的方案中，初始掘沟位置从中间桥向东偏移，上煤坡道(第一坡道)东西布置，中煤坡道(第二坡道)和下煤坡道(第三坡道)与上煤坡道垂直，分别进行掘沟，一次形成，优先开采北端帮煤。

具体地，在中间桥桥头东侧60m的位置开始掘沟，形成自西向东的上斜坡道，向北转向采掘，保证160m宽度向北继续采掘，以及时腾出中煤掘沟的工作面；待上煤采至距北端帮200m的位置时，开始对中煤坡道掘沟工作，此时上煤与中煤同时追踪采掘。同理，待下煤具备掘沟条件时形成下煤坡道，每次掘沟前用液压反铲开拓，待降深达到3-4m时，用电铲进行采掘，快速打开工作面。

通过这种方式，能够创造安全良好的装车条件，降低直接生产成本。此方案不但可以在内排空间紧缺、生产形势紧张的情况提前腾出足够的排弃容积，且同时使得部分剥离物实现了就近排弃，缩短了卡车运距，使得饱受征地困扰、生产极为艰难、面临停产威胁的露天矿得到暂时缓解和喘息，为征地工作推进赢得了宝贵时间。

采用本发明实施例所提供的露天煤矿的采煤方法，在多个方面具有很大的优势：因免去多次移设操作，大大缩短了工期；因部分剥离物可以就近进行排弃，缩短了卡车的运距；通过分别倔沟一次形成三个运煤斜坡道，保证内排空间的同时，有利于生产接续；可以提前将北端帮200m范围内的原煤并段采出，不但能及时腾出内排土场，而且剥离物运距也近，便于组织生产，同时内排土场边坡第一时间进行压帮内排，端帮暴露时间短，更有利于露天矿端帮稳定性。

在实施本发明实施例的过程中，发明人对其中一次开采成本进行了核算。具体地，在一次开采过程中，根据本发明实施例的设计方案，采场下部剥离台阶部分剥离物实现了就近排弃，相比于传统的开采方式，此部分剥离物运距节省206m。按照近年来露天矿运输成本2.2元/立方米公里，运距节省成本Q1＝206÷1000×2.2×124＝56.2万元。通过一次成型的掘沟方式，可以节省掘沟费Q2约10万元。经过计算，两项费用共计66.2万元，则节省直接生产成本66.2万元。

采用上述方案，将传统平行工作帮方向的上煤坡道改为垂直于工作帮方向布设，中坡道平行工作帮方向布设，分别进行掘沟作业，依次打开采煤工作面，能快速形成采场北部采煤作业面，提前将采场北部200米范围的原煤并段采出，待采场上部缓帮工程结束，剥离台阶恢复作业前释放内排空间，保证生产稳定运行，生产组织更合理，及时有效的指导了现场生产。该设计系统通过部分剥离物综合运距的缩短和减少倔沟次数，直接生产成本降低66.2万元。该方案在有效保证北端帮稳定性的同时，为相邻的煤矿首采区转向进入二条区剥离露煤创造了条件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。