倾斜煤层露天开采中后期底部剥岩内排项目的尝试与应用

吴凤东，胡乃联，毕玉成

1.中国中煤能源集团有限公司，北京 100011

2.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083

3.中煤能源黑龙江煤化工有限公司，黑龙江 哈尔滨 150001

0 引言

中煤龙化矿业公司露天采区位于黑龙江省依兰县达连河镇，松花江右岸，与方正、通河交界处，呈北东——南西向三角地带，其地理坐标为东经129°30'，北纬46°10'，是一个年生产能力400万t的矿区。以往采用的是单卡车斗——汽车间断生产工艺，外部排土场排弃。随着产量逐年提升，矿山工程推进速度不断加快，露天采区总体工程布局必须向采区一体化的模式发展。由于露天采区的一采区东部和三采区西部已接近露天开采尾期，下部剥岩运输距离过大，外排空间日趋紧张，运输成本不断增高，排土场征地迫在眉睫，严重影响了采区的经济效益。同时，运输车辆都集中在采区的南部出入沟至外排土场，造成车流密度大，道路灰尘大，存在很大的安全隐患；并且采场北部非工作帮的采空区长时间裸露，上部的少量残煤及油页岩已发生自燃，污染了环境。根据国家对露天矿采后回填、复土造田的要求，为从根本上解决上述问题，确定了露天采区“底部剥岩内排方案”。

1 技术特点

底部剥岩内排技术的实施，关键是必须在采矿工程进行中预先做好设计，打开内部排土所需的有效空间，在不影响正常采矿生产的前提下，利用露天采场的已采空间，采取必要的技术保证措施，从而实现内部排弃。

1）内排后首先底部剥岩运距大为缩短；

2）缓解了外排土空间不足问题；

3）减低了车流密度大，道路灰尘大这一运输安全隐患；

4）保护了环境，使露天矿采后回填、复土造田成为现实；

5）鉴于该区域内地质情况，为防止排弃后出现大的滑坡，对底板基岩进行了浅孔爆破。在设计排弃高度之上，挖了一条截水沟，使防滑的保护效果更加理想。

2 详细的研究内容

“倾斜煤层底部剥岩内排”是在不影响正常采矿生产的前提下，利用露天采场的已采空间，通过对具体内排地点的详细探查（地质资料），采取必要的技术保证措施，从而实现内部排弃的一项新技术。这项技术的关键是前期的技术保证措施及后期排弃参数的确定。露天采区经过一年多的尝试与应用，确定了适合采区内排特点的关键技术参数。

2.1 内排地点的考查

露天采区的内排地点选在采场北部非工作帮处的已采空区，倾角平均在15°左右，局部达到22°。基底是煤层底板基岩，硬度较大，基岩面比较光滑，设计内排区域内无大的地质构造。

2.2 技术保证措施

鉴于该区域内地质情况，为防止排弃后出现大的滑坡，首先，对底板基岩进行了浅孔爆破，使其不再坚硬、光滑，增大了与排弃物之间的静磨擦力，以保证顶部排弃物的稳定。浅孔爆破作业时钻孔深度必须控制在2m之内，不能切层爆破，确保底板稳定。

其次，在设计排弃高度之上，挖了一条截水沟（截水沟的规格按当地雨季最大降雨量确定），以保证雨水冲蚀带来的不稳定诱因。经过试验，截水沟的规格确定为：顶宽：2m，底宽1.5m，深1m。

同时排土推进速度不能过快，由工程技术人员负责土场稳定性监测（目前是人工监测，下一步准备申请先进仪器监测）。发现异常情况及时上报，采取必要的安全措施后方可继续作业。

对于发生自燃地段，采取灭火措施时，排弃物料全部采用沉积砂岩或不含土的砂石，不能使用表土和页岩。其它正常排弃区域，排弃物中不能掺杂表土，以防滑坡。

2.3 主要技术参数

1）排土段高：根据露天采区始建近50年来的排土管理经验，综合考虑各种因素，第一、二期的排土段高确定为15m（外排时为25m）；

2）最小排土线长度：根据运输设备车型和底部剥岩车辆台数，为保证运输设备作业安全及方便排土设备对场地的维护，确定最小排土线长度为50m；

3）内排土场坡底线距原煤工作面的最小距离：考虑内排台阶高度、原煤底板倾角以及采矿工程推进速度等因素，内排土场坡底线距原煤工作面的最小距离确定为40m；

4）三期及后续排土段高：鉴于底部基础已经牢固，三期及后续排土段高确定为20m，并且后期各排土台阶坡底线与前期各排土台阶坡顶线之间要保留不小于20m的安全距离；

3 实施效果与结论

该项技术的使用已对公司的露天采煤量生产起到了积极的推动作用。使用该技术，露天采区已完成了+30水平及以下剥岩台阶的运输系统改造，实现了1585万m3的剥岩内排工程量。大大提高了运输效率，降低了运输成本，削弱了运输环节的安全隐患，为企业带来了巨大的经济效益和安全效益，促进了企业技术进步。

直接经济效益：露天采区+30水平及以下剥岩台阶外排时平均运距为2.7km，实施内排后，平均运距降为1.15km。原来运输成本为5.56元/km，现在运输成本为2.38元/km，自实现内排后矿业公司共完成内部剥岩1585万m3，节约运输费用为1585×（5.56-2.38）=5040.30万元。

间接经济效益：平均运距降低后，运输车辆的生产效率大幅度提高，设备使用寿命相对延长，运输作业安全隐患也有所减低。

此项技术的应用与推广，能达到保护环境，使露天矿采后回填、复土造田成为现实，创造巨大的社会效益。