浅谈露天煤矿土石方剥离施工技术

2015-01-01

江西建材 2015年2期

1 工程概况

大唐呼伦贝尔能源开发有限公司顺兴煤矿土石方剥离工程，顺兴煤矿位于陈旗煤田宝日希勒矿区的东部，行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区谢尔塔拉镇，其地理坐标为东经119°52'13″～119°53'58″，北纬 49°24'27″～49°25'27″，矿田面积 1.936km2，本矿开采境界内商品煤量为11.321Mt。2013年末顺兴矿综合技术指标:采场地表东西走向长:260m，采场南北倾向宽:1040m，采场坑下东西走向长:50m，采场坑下南北倾向宽:520m，最大开采深度:77m，向东平均推进度:230m。向南平均推进度:80m。

2 主要工程数量

(1)2013年，剥离量400万m3，加权平均运距1600m，加权平均提升高度62m;(2)2014年，剥离量420万m3，加权平均运距1650m，加权平均提升高度70m。

3 工程特点

(1)本工程业主基本生活设施已形成，施工单位生活设施场地基本平整，施工用房搭建比较简单，工程量较小，因此，施工准备时间可以稍加缩短。(2)本工程规划矿山生产能力20Mt/年;本期工程6.0Mt/年，日强度开挖比较高，需要配备配套先进设备，才能保证生产计划按期完成。(3)本工程剥离土石方数量较大，垂直施工道路布置较为复杂。施工总工期比较宽松，跨越1个冬季和2个雨期。施工场地较大，便于展开大型机械设备剥采土石方施工。(4)本工程地属内蒙古少数民族地区，自然环境相对艰苦，加强对职工队伍的教育和管理，以确保工程施工的顺利进行。

4 施工方案

根据本工程实物工程量、总工期要求，结合本提前单位综合实力及现场等实际情况，为确保实现本工程质量、安全及工期的建设管理目标，总体指导思路是:(1)提前施工准备，运输道路先行;上足机械设备和施工作业人员，考虑均衡生产，提高机械设备利用效率，施工工序前后兼顾、合理衔接，减少干扰。(2)本工程项目部下设二个剥离施工作业队，采场组织有序自上而下分层开拓平盘(作业层高为4.0～6.0m，终了时并帮阶高为12.0m)，平盘宽为30.0～40.0m，采剥时各水平尽量增大平行作业施工期，同一时间推进扩帮，以保持良好的施工秩序，加快扩帮、降深施工进度。排土场采取扇形、逆时针序排弃方式，由低向高逐水平进行，适当设置掌道加固，使渣土弃至平盘边缘并压实平整。(3)土石方剥离采用大斗容挖掘机采装及大吨位自卸汽车运输，排土场集土和平土采用大功率推土机。机械设备维修配备维修专业技术人员。边坡采用大斗容挖掘机和人工刷坡。排土场采用大功率推土机推平并分层整平压实。

5 施工方法、工艺

土石方剥离工艺流程:施工准备→施工测量→运输道路施工→挖土石方与装车→运输→排弃→推土机辅助平整作业。

5.1 施工测量

(1)执行《煤炭系统测量规范》、《控制测量规范》、《矿山测量规范》、《工程测量规范》，遵守国家对露天矿有关技术规定。(2)施工前放出各采区的边界控制桩，并在各采区边界线设置控制桩，每20.0m×20.0m设置出方格网，以控制各采区边线和标高。(3)采剥土石方工程测量必须根据组织设计和施工进度计划进行放样，监督施工执行情况，定期验收工程进度、质量、工程量和测绘反映工程现状的平、剖面图。

5.2 运输道路施工

(1)道路修整。本工程施工时需要修筑采剥场区至排土场的运输道路和采剥场区内的临时道路，运输道路路面宽不小于14.0m，道路路基需要用碎石加固。各个台阶之间均采用临时道路连接，路宽为12.5m，坡度不大于8%。道路修筑采用挖掘机和推土机等施工机械分段修筑，施工遇岩石时报请业主采用钻孔控制爆破开挖，路基成形后在路基旁边开挖临时排水沟。

(2)道路维护。在该工程项目部下设一个道路维护队主要负责道路日常维修工作，确保施工期间道路畅通和工程施工的顺利进行，道路维护队配足机械设备和维修人员，避免因道路质量问题而影响工程进度或造成安全事故。

5.3 土石方剥离

(1)拉沟及降段延深。在工程开工的前期，确保在有效的开采范围内布置多台机械设备，分2～3条线同时拉沟作业。在具备打帮作业施工时，再投入足够多的机械设备进行扩帮施工作业。当上一个平盘推进到一定程度时，要尽早进行降段延深施工作业，这样就可以将所有的机械设备在最短的时间内投入到采剥土石方施工生产中去，就可以足够的争取时间，确保工程施工进度。

(2)台阶工作面开拓。采剥山坡地段的工作是分台阶逐层自上而向下进行的(有条件情况下可以从山坡的中下部进行开拓)，在山坡适当位置拉开初始工作面就可以进行新台阶的推进工作。初始工作面的拉开是指向山坡的一面有沟的单壁沟。当采剥山坡地带为较松软的表层土或被风化石覆盖表层时，直接可以采用大功率推土机在选定的水平推出开采工作平台见(图1);也可采用大斗容挖掘机开挖出工作平台见(图2)。

(3)土石方挖运。结合本工程的特点，以及我公司的现有装备水平，决定挖运机械配备为:以4.0m3以上斗容液压挖掘机采装为主，装运采用375马力以上自卸汽车。用斗容2.2m3挖掘机做清理和修帮工作。边坡在挖掘机整修后，人工配合刷坡。土石方在剥离施工前，考虑在开挖区边界线设置控制木桩，再确定土石方剥离的准确范围，根据划分的土石方开挖范围，精确注明剥离高度、宽度，自上向下分层剥离土石方的施工方法进行开挖。采用大斗容挖掘机开挖土石方剥离时，先将剥离的土石方直接装运到大吨位自卸汽车上，由大吨位自卸汽车运至设计指定的排土场内。

5.4 排土场施工

本工程选择低土高排，采用大功率推土机排土，大吨位自卸汽车运输翻卸土岩，大功率推土机推土、平整场地和整修场地公路。排土场建设过程中采取扇形排弃方式，由低向高，随采场工程位置的进度分别形成水平，适当设置掌道加固，使排土弃至境界边缘并压实。(1)项目部下设施工作业队安排专人、专用机械设备负责排土场管理和维护;(2)工程采用从下到上分层方式排土，每层厚度为3.0～5.0m。大吨位自卸汽车先将弃渣卸在各平台，由大功率推土机铺筑并压实的形成逐渐升高的运输道路，必须弃在设计指定的范围内堆放弃渣场内。(3)排土方式采用大吨位自卸汽车运输，大功率推土机推土方式(图3)，大吨位自卸汽车将废土翻卸到排土场边缘后，再用大功率推土机将其排出。大吨位自卸汽车运输大功率推土机的汽车进入排土场后，沿排土场临时运输道路到达卸土段，并进行调车，使大吨位自卸汽车后退停于卸土带背向排土台阶坡面翻卸土岩。为此，排土场上部平盘需沿全长分成行车带、调车带和卸土带。调车带的宽度要大于汽车的最小转弯半径，一般设计为5.0～6.0m;卸车带的宽度则取决于岩土性质和翻卸条件，一般为3.0～5.0m。(4)大吨位自卸汽车装载土石方运至排土场，在确保施工作业安全的前提下，尽量靠近阶段边缘，排土场阶段边缘堆筑安全墙，安派专人指挥大吨位自卸汽车倒车，使物料直接排入排土场内。大吨位自卸汽车卸载后，其车斗复位后才可上路行驶。大功率推土机将遗留在工作平台的部分或全部剥离物推入排土场。大功率推土机推土时其犁板不能超出排土台阶的坡顶线，以防前翻。(5)为了保证排土场的施工作业安全，排土场的台阶旁边可以采用大功率推土机修筑高为0.8～1.2m的安全车挡(图4)。同时，还在排土场地四周、距离排土场坡脚为15.0～18.0m修筑拦土坝，土坝高度为2.0～3.0m，以便拦截排土过程中台阶滚落的碎石块，确保施工作业安全。

5.5 采场防排水

根据采区地形特征情况，为防止地面水流入采掘场内，在采场边界处开挖排水沟，并将开挖出的土方做成简易拦土堤。在采场内设截水沟、导水沟，在采场底部开挖集水坑采用明排方式，必要时采用潜水泵进行疏干，在雨期增加临时排水设备，确保施工现场干燥无积水。

6 施工技术措施

(1)为保证雨季施工，开工时，先将坡顶截水沟做好，截住山水，另修临时顺水坡和排水沟，保证施工现场不积水。(2)根据当地气象局大雨、暴雨来临前预报情况，组成有项目部领导参加的检查小组，对各施工作业点、生活区进行安全检查，并组织设备、人员撤离危险区，做好防大雨、暴雨的安全工作;必要时对一些临时设施进行加固。(3)施工现场生产应根据预报做出科学的判断，做出停止生产或继续生产的决策，如不能生产，设备机械应撤到安全地带。