一种露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法与流程

本发明属于露天煤矿开采技术领域，具体涉及一种露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法。

背景技术：

抛掷爆破、松动爆破是露天煤矿常见的两种岩石破碎形式，松动爆破可将岩石原地破碎，一般与电铲-卡车工艺联合使用；而抛掷爆破在破碎岩石的同时，可将部分岩石直接抛掷至排土场内，减少后续采装、运输、排弃作业量，一般与拉斗铲倒堆工艺联合使用。

抛掷爆破-拉斗铲倒堆联合工艺的基本作业流程为：先在煤层顶板以上约40～50m的岩石上进行穿孔装药，然后进行抛掷爆破，拉斗铲站立于平整后的抛掷爆破爆堆之上，将剩余未抛出的物料倒堆至排土场，从而揭露出煤层，对煤层进行开采。

抛掷爆破-拉斗铲倒堆联合工艺的大致开采程序为：采场工作线一般约为2km以上，采场划分为倒堆作业区与采煤作业区两个采区，拉斗铲与原煤开采设备分别从中部向两端推进，运煤通道设置于采场中部。当采煤作业区进行原煤开采时，采场上部高台阶提前进行穿孔作业，原煤开采完毕后即可进行抛掷爆破。当两个采区分别完成倒堆作业与原煤开采作业后，拉斗铲与采煤设备互换采区，拉斗铲经倒堆作业区的出沟通道并绕过排土场进行移设，最后从采场中部的入沟通道进入另一采区。

一般在露天煤矿上抛掷爆破、松动爆破的爆破工艺的分别应用于采场的不同水平，上部岩石采用松动爆破、下部岩石采用抛掷爆破。

现有的露天煤矿一般年产量都达到3000万吨以上，而单台拉斗铲的生产能力较弱，已经无法满足全工作线倒堆作业的需求，为了提高拉斗铲推进速度、保证露煤，提高了开采成本，降低了开采效率；例如降低抛掷爆破台阶高度，降低了抛掷率；且调入电铲-卡车辅助拉斗铲作业，提高了开采成本。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，采用分区开采的方式，缩短了拉斗铲设备整体走行时间，延长了有效作业的时间，增大了年生产能力；本方案将电铲-卡车调至松动爆破作业区独立工作面，提高了工作效率和系统生产能力，抛掷爆破的台阶设计高度可提高至50m以上，可显著提高有效抛掷率；抛掷爆破作业区工作线长度缩短后，构筑拉斗铲站立平台的作业量大幅度减少，降低了综合开采工艺系统的总作业量，节省了成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，所述开采方法包括如下步骤：

s1：将采场划分为抛掷爆破作业区和松动爆破作业区；

s2：将步骤s1中的抛掷爆破作业区划分为第一开采区和第二开采区，将松动爆破作业区划分为第三开采区和第四开采区；

s3：对步骤s2中第一开采区的抛掷爆破爆堆进行倒堆作业，第二开采区进行原煤回采作业，等原煤回采完毕后紧接着对第二开采区的岩石高台阶进行抛掷爆破，得到第二开采区的抛掷爆破爆堆；与此同时对步骤s2中的第三开采区进行原煤回采作业，第三开采区和第四开采区的各岩石台阶完成松动爆破并利用卡车配合电铲进行岩土剥离作业，而第四开采区的最后一个岩石台阶进行穿孔作业，松动爆破后得到第四开采区的松动爆破爆堆；

s4：当步骤s3中的第二开采区的原煤回采作业结束，采煤设备移设至第一开采区的采煤工作面，同时第二开采区的抛掷爆破作业完成，得到抛掷爆破爆堆；当步骤s3中的第三开采区的原煤回采作业结束，采煤设备移设至第四开采区的采煤工作面，同时第四开采区的松动爆破作业完成，得到松动爆破爆堆，再重复步骤s3和步骤s4的操作。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述第一开采区和所述第二开采区的工作线的长度相等，所述第三开采区和所述第四开采区的工作线的长度相等。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述采煤设备在运输原煤时通过七条上煤通道进行运输。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，七条所述上煤通道分别为位于采场左端的第一上煤通道和第二上煤通道、位于采场右端的第六上煤通道和第七上煤通道、及位于采场中部的第三上煤通道、第四上煤通道和第五上煤通道。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，沿煤层顶板至所述松动爆破作业区顶板的方向，将所述松动爆破作业区分成多个台阶，且第一个台阶靠近所述煤层顶板。所述第三开采区进行原煤回采作业时，所述第四开采区松动爆破剥离的物料通过煤层顶板作为运输通道和与所述煤层顶板同水平的端部道路进入排土场；同时在所述第四开采区的第一个台阶的爆堆上开拓临时运输通道，所述第四开采区的第二个台阶物料通过临时运输通道、煤层顶板、与煤层顶板同水平的端部道路进入排土场。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述第四开采区进行原煤回采作业时，在所述第三开采区的煤层顶板与排土场之间构筑排土桥，所述第三开采区的第一个台阶的物料剥离作业经过煤层顶板、排土桥进入排土场；同时在所述第三开采区的第一个台阶的爆堆上开拓临时运输通道，所述第三开采区的第二个台阶物料通过临时运输通道、煤层顶板、排土桥进入排土场。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述抛掷爆破作业区的抛掷爆破高台阶的高度为50m～54m。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述抛掷爆破作业区的工作线长度为1000m；所述松动爆破作业区的工作线长度为1200m～1300m。

如上所述的露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，优选地，所述松动爆破作业区超前于所述抛掷爆破作业区设置，且所述松动爆破作业区的最低水平台阶的原煤坡底线超前于所述抛掷爆破作业区的高台阶坡底线85m。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本方案中将露天煤矿划分为抛掷爆破作业区和松动爆破作业区两个独立的工作区，抛掷爆破作业区和松动爆破作业区相邻设置，且松动爆破作业区的最低水平台阶的原煤坡底线超前于抛掷爆破作业区的高台阶坡底线，如此，第二开采区和第三开采区能够共用一条上煤通道，减少了一条上煤通道的布置，从而节约了排土场的排土空间；拉斗铲在抛掷爆破作业区工作，电铲和卡车调至松动爆破作业区独立的工作面，抛掷爆破作业区采用抛掷爆破-拉斗铲工艺，松动爆破作业区采用松动爆破-电铲-卡车作业；沿工作线走向方向，将抛掷爆破作业区分为第一开采区和第二开采区，第一开采区靠近采场中部，松动爆破作业区分为第三开采区和第四开采区，第三开采区靠近采场中部。如此，采用分区开采的方式，拉斗铲仅在抛掷爆破作业区作业，拉斗铲只需要每年沿着工作线方向推进3500～4000m，原先6300～7200m需要拉斗铲倒堆的物料，改为现在3500～4000m来完成，那3500～4000m物料必须足够多，这样必须提高抛掷爆破台阶高度，以此获得更多物料，而且采用新方案后，拉斗铲可以站立在同一位置长时间作业，减少走行移设，增加拉斗铲作业效率，相比当前作业方式，拉斗铲作业能力显著提高，所示爆破台阶高度由现在45～50m可以进一步提高至50m～54m，如此设置，缩短了拉斗铲设备整体走行时间，延长了有效作业的时间，增大了年生产能力；本方案将电铲-卡车调至松动爆破作业区独立工作面，提高了工作效率和系统生产能力，抛掷爆破的台阶设计高度可提高至50m～54m，可显著提高有效抛掷率；抛掷爆破作业区工作线长度缩短后，构筑拉斗铲站立平台的作业量大幅度减少，降低了综合开采工艺系统的总作业量，节省了成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1为现行抛掷爆破-拉斗铲倒堆综合工艺作业方法的工作面剖面图；

图2为现行抛掷爆破-拉斗铲倒堆综合工艺的采场工作面平面图；

图3为本发明实施例中拉斗铲位于第一开采区作业、原煤回采的电铲卡车位于第三开采区作业时，采场的整体状态示意图；

图4为本发明实施例中拉斗铲位于第二开采区作业、原煤回采的电铲卡车位于第四开采区作业时，采场的整体状态示意图。

图中：1-抛掷爆破作业区，2-松动爆破作业区，3-抛掷爆破穿孔作业区，4-松动爆破穿孔作业区，5-上部电铲-卡车作业区，6-拉斗铲出沟通道，7-排土场，8-拉斗铲入沟通道，9-松动爆破作业区端部运输通道，10-松动爆破作业区第一个台阶，11-松动爆破作业区第二个台阶，12-松动爆破作业区第三个台阶，13-爆堆上开拓的临时运输通道，14-排土桥，15-第一上煤通道，16-第二上煤通道，17-第三上煤通道，18-第四上煤通道，19-第五上煤通道，20-第六上煤通道，21-第七上煤通道；

100-抛掷爆破高台阶，101-电铲-卡车，102-爆堆上分层，103-拉斗铲，104-排土场形成的倒土堆，105-抛掷爆破后进入排土场的岩土物料，106-推土机、电铲、卡车拓展形成的拉斗铲站立平台，107-爆堆下分层，108-煤层，109-倒堆作业区，110-穿孔作业区，111-原煤回采作业区，112-原煤上煤通道。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1-2所示，为现行采场抛掷爆破-拉斗铲倒堆综合工艺方法，如图1所示，首先在抛掷爆破高台阶100的煤层顶板以上40～50m高的岩石上经抛掷爆破后，在工作面上形成爆堆；所形成的爆堆上的物料通过推土机进行平整，进行液压反铲刷帮、推土机的平整作业，推出推土机拓展平台，按照平整后构筑的台阶将爆堆分为爆堆上分层102和爆堆下分层107，爆堆下分层107中物料剥离后露出需要开采的原煤；利用电铲、卡车辅助剥离爆堆上分层物料，将剥离出的物料排弃至工作面边缘形成电铲卡车二次拓展形成的平台；然后将拉斗铲103移设在靠近工作面内侧的位置进行作业，将爆堆上分层102剩余物料排弃至二次拓展台阶的坡面上，拉斗铲103向排土场方向移设，将靠近高台阶底部的爆堆下分层107的物料倒堆至排土场外侧，靠近高台阶底部的爆堆下分层107的物料倒堆完毕后，拉斗铲103再向排土场方向移设，将爆堆剩余物料继续倒堆至排土场内侧；拉斗铲103完成此作业区域内所有物料的倒堆作业，拉斗铲103沿推进方向移设，重复以上的工作过程。

从以上作业过程中可以看出，拉斗铲103需要频繁的移设，具体地，现行拉斗铲服务工作线长度为1800m，每年需要沿着工作线方向推进6300～7200m，拉斗铲103由于自身体型较大，移设过程中所花费的时间较长，操作也较为复杂，而且拉斗铲103、推土机、卡车和电铲都在同一工作面上同时作业，这些设备之间难免会相互干扰，影响整体作业的稳定和安全性

下面将参考附图3-4并结合实施例来详细说明本发明的方案。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

本具体实施方式提供了一种露天煤矿抛掷爆破-松动爆破分区开采方法，包括以下步骤：

s1：将采场划分为抛掷爆破作业区1和松动爆破作业区2；

沿工作线走向，将采场平面分为将岩石抛掷爆破的抛掷爆破作业区1和将岩石松动爆破的松动爆破作业区2，抛掷爆破作业区1和松动爆破作业区2相邻设置，抛掷爆破作业区1采用抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺，松动爆破作业区2采用松动爆破-电铲-卡车工艺；具体地，考虑到露天矿原煤年产量及拉斗铲年作业能力，设置抛掷爆破作业区1的工作线长度为1000m。松动爆破作业区2的工作线长度为1200～1300m。

s2：将步骤s1中的抛掷爆破作业区1划分为第一开采区和第二开采区，将松动爆破作业区2划分为第三开采区和第四开采区；

第一开采区和第二开采区并列设置，且第一开采区靠近采场中部；优选地，第一开采区和第二开采区的工作线长度相等，第三开采区和第四开采区并列设置，且第三开采区靠近采场中部。如此设置，工作线长度相同有利于每次循环过程中两个开采区同步完成作业任务，然后交换采区进行下一步工作，降低现场生产组织管理工作的难度；优选地，第一开采区和第二开采区的工作线长度均为500米，第三开采区和第四开采区的工作线长度均为600～650米。当然，也可以为其他的长度数值，具体视情况而定。

需要说明的是，松动爆破作业区2在空间位置上超前于抛掷爆破作业区1设置，松动爆破作业区2的最低水平台阶的原煤坡底线超前于抛掷爆破作业区1的高台阶坡底线，如此，第一开采区和第三开采区能够共用一条上煤通道，减少了1条上煤通道的布置，从而节约了排土场的排土空间。具体地，松动爆破作业区2的最低水平台阶的原煤坡底线超前于抛掷爆破作业区1的高台阶坡底线85米。

s3：对步骤s2中第一开采区的抛掷爆破爆堆进行倒堆作业，第二开采区进行原煤回采作业，当原煤回采完毕后紧接着对第二开采区的岩石高台阶进行抛掷爆破，得到第二开采区的抛掷爆破爆堆；与此同时对步骤s2中的第三开采区进行原煤回采作业，第三开采区和第四开采区的各岩石台阶完成松动爆破并利用卡车配合电铲进行岩土剥离作业，并且针对第四开采区的最后一个岩石台阶进行穿孔作业，松动爆破后得到第四开采区的松动爆破爆堆；

s4：当步骤s3中的第二开采区的原煤回采作业结束，采煤设备移设至第一开采区的采煤工作面，同时第二开采区的抛掷爆破作业完成，得到抛掷爆破爆堆；当步骤s3中的第三开采区的原煤回采作业结束，采煤设备移设至第四开采区的采煤工作面，同时第四开采区的松动爆破作业完成，得到松动爆破爆堆；

s5：重复步骤s3和步骤s4的操作。

由上述工作过程并结合图3和图4可知，本发明实施例中露天煤矿的分区开采方法是：首先将露天煤矿沿工作线走向方向划分为抛掷爆破作业区1和松动爆破作业区2，抛掷爆破作业区1按照工作线走向方向又分为工作线长度相等的第一开采区和第二开采区，同时松动爆破作业区分为工作线长度相等的第三开采区和第四开采区，第一开采区和第三开采区靠近采场中部，抛掷爆破作业区1和松动爆破作业区2为两个独立的工作面且抛掷爆破作业区1作业和松动爆破作业区2作业同时进行，抛掷爆破作业区1采用抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺，松动爆破作业区采用松动爆破-电铲-卡车工艺。

抛掷爆破作业区的工作过程为：

第一开采区完成抛掷爆破后，形成爆堆，如图3所示，拉斗铲进入第一开采区作业，第二开采区利用电铲和卡车进行原煤回采作业，同时对第二开采区的高台阶进行穿孔作业，而后实施抛掷爆破，第二开采区的原煤回采通过第一上煤通道14和第二上煤通道15运输，当第二开采区的原煤回采作业完毕，此时第二开采区上方的高台阶完成抛掷爆破作业，第一开采区的爆堆物料清理完毕，第一开采区和第二开采区互换作业，如图4所示，拉斗铲利用端部的拉斗铲出沟通道，排土场7的预留通道及采场中部的拉斗铲入沟通道8从第一开采区进入第二开采区作业，同时电铲和卡车进入第一开采区进行原煤回采作业，其中，第一开采区的原煤回采通过第三上煤通道17和第四上煤通道18运输。

以此来重复互换过程，节省时间，提高了工作效率，缩短了拉斗铲的整体走行时间。

松动爆破作业区的工作过程为：

第三开采区进行原煤回采作业时，第三开采区的原煤回采作业通过第四上煤通道18和第五上煤通道19运输，同时在第四开采区的岩石进行松动爆破，松动爆破后的岩土剥离物由电铲配合卡车移入排土场7，当第四开采区的第一台阶和第二台阶的剥离的物料清理完毕，与此同时第四开采区的第三台阶完成松动爆破，如图4所示，电铲和卡车进入第三开采区进行剥离物料作业，在第四开采区进行原煤回采作业，第四开采区的原煤回采作业通过第六上煤通道20和第七上煤通道21运输。

以此来重复互换过程，第三开采区和第四开采区同时交替进行原煤开采作业和松动爆破物料剥离作业，节省时间，提高了工作效率。

需要说明的是，采煤设备在运输原煤时通过七条上煤通道进行运输，分别为：用于运输抛掷爆破作业区原煤的第一上煤通道15、第二上煤通道16和第三上煤通道17、用于运输松动爆破作业区原煤的第五上煤通道19、第六上煤通道20和第七上煤通道21和用于运输抛掷爆破作业区原煤和松动爆破作业区原煤的第四上煤通道18。具体地，第一上煤通道15和第二上煤通道16位于采场左端，第六上煤通道20和第七上煤通道21位于采场右端，第三上煤通道17、第四上煤通道18和第五上煤通道19位于采场中部。

其中，在抛掷爆破作业区的端部设置拉斗铲出沟通道6，采场平面的中部设置拉斗铲入沟通道8，拉斗铲的每次作业从抛掷爆破作业区1的端部向采场的中部推进；在抛掷爆破作业区1内，拉斗铲每次作业从采场中部向端部推进，利用端部的拉斗铲出沟通道6，排土场的预留通道及采场中部的拉斗铲入沟通道8进入下一开采工作面。

综上，抛掷爆破作业区和松动爆破作业区同时作业，提高了有效作业的时间，增大了年生产能力。

需要说明的是，第三开采区进行原煤回采作业时，第四开采区松动爆破剥离的物料通过煤层顶板作为运输通道和与煤层顶板同水平的端部道路进入排土场；同时在第四开采区的第一个台阶的爆堆上利用推土机开拓临时运输通道，第四开采区的第二个台阶物料通过临时运输通道、煤层顶板、与煤层顶板同水平的端部道路进入排土场。

第四开采区进行原煤回采作业时，在第三开采区的煤层顶板与排土场之间构筑排土桥，第三开采区的第一个台阶的物料剥离作业经过煤层顶板、排土桥进入排土场；同时在第三开采区的第一个台阶的爆堆上开拓临时运输通道，第三开采区的第二个台阶物料通过临时运输通道、煤层顶板、排土桥进入排土场。其中推土机配合卡车构筑推土桥。

本实施例中，沿煤层顶板至抛掷爆破作业区1顶板的方向，将松动爆破作业区2分成多个台阶，且第一个台阶靠近煤层顶板，优选地，将松动爆破作业区2分成3～4个台阶，如图3和图4所示，一般电铲作业台阶高度约为15m，而抛掷爆破台阶高度为45～50m，因此具体地可分为3个台阶剥离，如此，层层剥离原煤上方的岩石物料，提高效率。

由以上工作过程可知，采用分区开采的方式，拉斗铲仅在抛掷爆破作业区1作业，拉斗铲只需要每年沿着工作线方向推进3500～4000m，原先6300～7200m需要拉斗铲倒堆的物料，改为现在3500～4000m来完成，那3500～4000m物料必须足够多，这样必须提高抛掷爆破台阶高度，以此获得更多物料，而且采用新方案后，拉斗铲可以站立在同一位置长时间作业，减少走行移设，增加拉斗铲作业效率，相比当前作业方式，拉斗铲作业能力显著提高，所示爆破台阶高度由现在45～50m可以进一步提高至50m～54米(如51m、52m、53m、53.5m、54m)，具体视情况而定。如此设置，缩短了拉斗铲设备整体走行时间，延长了有效作业的时间，增大了年生产能力；本方案将电铲-卡车调至松动爆破作业区2独立工作面，提高了工作效率和系统生产能力，抛掷爆破的台阶设计高度可提高至50m-54m，可显著提高有效抛掷率；抛掷爆破作业区1工作线长度缩短后，构筑拉斗铲站立平台的作业量大幅度减少，降低了综合开采工艺系统的总作业量，节省了成本。

实施例2：

神华集团黒岱沟露天煤矿作为国内大型露天矿，拉斗铲得到了广泛的应用，当前拉斗铲工作线长度约为1800m，每年需要沿着工作线方向推进6300～7200m，采用本发明中的分区开采方法后，一方面减少每年无效走行时间在30～34小时以上，另一方面当前由电铲-卡车辅助剥离的爆堆上分层物料改由拉斗铲倒堆作业后每年可以减少剥离成本在2600～4600万元，而且减少了工作面的作业设备数量，避免了设备之间的相互干扰，提高了作业系统的可靠性与安全性。

需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”“第六”“第七”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能，所表述的“左端”“右端”“中部”指的是附图3和附图4中的方向。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。