黑岱沟和哈尔乌素两露天煤矿联合开采方案研究

杨勇

（神华准能集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯010300）

黑岱沟和哈尔乌素两露天煤矿联合开采方案研究

杨勇

（神华准能集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯010300）

通过对黑岱沟露天煤矿与哈尔乌素露天煤矿联合开采方案的优化设计，形成统一的采、剥格局，提高资源回收率，有效利用排弃空间，规避了生产过程中相互干扰、重复剥离的矛盾。同时将大大降低生产成本，增加公司整体效益。

露天煤矿；联合开采；工艺优化

1 煤矿概况

黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿（以下分别简称黑岱沟矿、哈尔乌素矿）毗邻，位于准格尔煤田中部，两矿生产位置现状如图1。分别隶属于神华准能集团有限责任公司的神华准格尔能源有限责任公司及中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿。其中黑岱沟矿采矿权面积50.333 9 km2，核定产能3 400万t/a，剩余资源储量10.07 Mt、服务年限30年。开采工艺为最上部的黄土层选用单斗-卡车开采工艺，煤层顶板以上岩石选用吊斗铲倒堆工艺，煤层选用单斗-卡车+地面半固定破碎站半连续开采工艺，煤破碎后经带式输送机运至选煤厂[1-4]；哈尔乌素矿采矿权面积57.724 3 km2，核定产能3 500万t/a，剩余资源储量1 541 Mt、服务年限32年。开采工艺为土、岩均采用单斗-卡车开采工艺，采煤采用单斗-卡车+地面半固定破碎站半连续开采工艺，煤经破碎机破碎后经带式输送机运至选煤厂[5-7]。

目前，黑岱沟矿一采区已采完，正转向二采区进行开采，根据转向计划，2016年底吊斗铲转向完成，2017年7月采煤转向完成。转向后二采区工作线南北方向布置，向东推进。

哈尔乌素矿已完成首采区内工作线转向，工作线南北方向布置，向东推进。因征地受阻，该矿上部剥离已到界但无法推进，为维持生产采取了组合台阶开采的措施，2016年预计只能产煤2 340万t，较去年减产830万t。如2016年年底征地问题仍无法解决，2017年只能安排产量1 600万t，较核定生产能力大大降低，并持续影响后续几年的煤炭产量。在此情况下，该矿将面临剥离工作停滞、煤炭生产停产等问题。

此外，黑岱沟矿转向完成后，两矿采区相邻，推进方向相同，采场、排土场存在交叉，对两矿各自生产将带来较大影响，存在重复剥离、严重影响排土空间及运输系统综合布置等诸多问题。

2 两矿合一协调开采方案的提出

针对哈尔乌素矿因征地受阻大幅减产的现实问题，以及黑岱沟矿转向后两矿生产交叉、相互影响等问题，实施两矿合一、协调开采，具有重大现实意义和长远战略意义。

1）哈尔乌素矿生产已严重失衡，目前至2018年的产量将较核定产能减少2 800万t。为缓解征地问题对哈尔乌素矿生产的影响，完全释放两矿核定产能，统筹安排2016年和2017年煤炭生产计划，有必要进行两矿合一、协调开采。

2）两矿独立开采，将一前一后平行向东推进，存在重复剥离和端帮压煤的问题。为最大限度地回收资源，减少重复剥离量，降低生产成本，有必要将两矿贯通，进行协调开采。

3）协调开采能够有效解决两矿并行推进过程中的相互影响，统筹优化开采工艺，合理布置开拓运输系统，统一生产组织和协调，均衡生产剥采比。

4）目前，哈尔乌素矿已出现上部剥离停滞、部分设备闲置的情况。两矿合一，对设备、人员进行统一调配，将能优化资源配置，有效发挥设备能力，提高生产作业效率。

图1 黑岱沟与哈尔乌素两矿生产位置现状

3 两矿合一协调开采方案的实施

3.1 协调开采近期方案

在黑岱沟矿采煤未转至二采区之前，采取哈尔乌素矿开采黑岱沟矿煤炭的方案。先将两矿交界位置剥离贯通，再由哈尔乌素矿进入黑岱沟矿二采区剥离采煤，采煤时间6个月（2016年9月至2017年2月），原煤运至哈尔乌素矿破碎站。

3.1.1 两矿交界位置剥离计划

2016年8月，黑岱沟矿将二采区上部剥离设备（3台电铲）全部调至两矿交界位置进行剥离。在2016年12月底前，将该位置向东推进350 m。剥离量650万m3，1 135、1 120 m水平剥离物排弃至哈尔乌素矿内排土场，1 105、1 095 m水平剥离物排弃至黑岱沟矿内排土场，综合运距3 530 m。

3.1.2 黑岱沟矿二采区剥离露煤计划

2016年8月，哈尔乌素矿调配1台电铲至黑岱沟矿二采区，与黑岱沟矿3台电铲共同进行剥离露煤工作。作业区域为北部第1、第2幅和南部第1幅，剥离量1 810万m3，其中：内排土场重复剥离量715万m3，高台阶岩石量1 095万m3（需爆破）。剥离物分别排弃至黑岱沟矿内排土场1 170、1 200、1 230 m水平，综合运距3 159 m。2016年9月初，二采区具备出煤条件；至2017年1月完成剥离露煤。具体剥离露煤进度见表1。

表1 剥离露煤进度（2016年7月—2017年1月）万m3

3.1.3 黑岱沟矿二采区采煤计划

2016年9月初，哈尔乌素矿调配设备至黑岱沟矿二采区北部第1、第2幅进行采煤作业。受工作面限制，2016年9月计划采煤195万t；受南部第1幅剥离露煤接续影响，2016年11、12月采煤量无法达到最大能力，分别安排计划225、210万t；其余月份均能达到设备最大采煤能力。至2017年2月底，黑岱沟矿二采区采出煤量1 600万t。具体采煤进度见表2。

表2 采煤进度表（2016年9月—2017年2月）万m3

3.1.4 运煤道路的建立计划

2016年8月，黑岱沟矿将首采区东部剥离台阶剥离至到界位置，形成首采区1 095 m水平至哈尔乌素矿内排土场1 120 m水平运煤斜坡道，剥离量60万m3。

2016年11月，黑岱沟矿首采区东部采煤结束，在首采区东部1 095 m水平向内排土场1 075 m水平排弃一条运煤斜坡道，形成新的运煤通道。黑岱沟矿二采区至哈尔乌素矿破碎站运煤线路如下：

2016年9月—11月：二采区煤顶板→二采区1 095 m水平运输道路→首采区1095运输道路→1 095~1 120 m水平运煤斜坡道→哈尔乌素矿排土场运输道路→哈尔乌素矿破碎站。

2016年12月—2017年2月：二采区煤顶板→黑岱沟矿内排土场1 075 m水平运输道路→首采区1 075~1 095 m水平运煤斜坡道→1 095~1 120 m水平运煤斜坡道→哈尔乌素矿排土场运输道路→哈尔乌素矿破碎站。

3.2 协调开采远期方案

黑岱沟矿转向后，推进方向与哈尔乌素矿一致，两矿合一、协调开采，将形成世界最大的露天煤矿。按国家现行的产能核定方式，两矿核定产能为5 796万t/a，均衡剥采比3.9 m3/t，剥离量22 780万m3/a，采煤工作线4 000 m，年推进度320 m。

由于协调开采涉及内容多，需要综合考虑两矿地质条件、生产现状、开采工艺特点、设备数量及能力等因素，对协调开采过程中涉及的一系列关键问题需进一步单独研究。

1）两矿采剥工程协调发展优化研究。充分研究采煤及剥离台阶高度划分、开采参数；两矿采剥工作线相互关系；采煤、剥离程序的优化；制定两矿合理进度计划、均衡生产剥采比；经济效益分析等。

2）两矿开拓运输系统优化研究。坑线设置的优化；采煤及剥离物料的流向、流量优化；不同时期的开拓运输系统优化方案；经济效益分析等。

3）两矿内排土场协调发展规划研究。对物料流量、流向及内排土场排弃容量进行充分研究；综合优化制定两矿内排土场协调发展规划。

4）各种采剥工艺系统优化布置研究。优化抛掷爆破吊斗铲倒堆剥离台阶高度、采掘带宽度、工作线长度及其在采场的合理位置；综合论证各工艺系统生产能力；研究合理的工艺组合模式和服务范围等。

5）采场工作帮陡帮开采技术研究。工作帮陡帮方案研究；组合台阶及宽采掘带雁形推进工作帮结构形式研究；高段爆破、分层开采技术研究；开采强度及生产能力分析；经济技术分析与评价等。

6）剥离-排土-土地复垦一体化程序优化研究。确定合理的剥离-排土-复垦一体化作业程序；制定剥离、排土、土地复垦合理进度计划。

7）两矿协调开采过渡方案优化研究。研究优化两矿合理工作线长度；优化分配两矿采剥量、设备数量及作业位置；确定两矿协调开采过渡的最佳时间；对过渡期间两矿采剥工程动态发展进行优化。

8）两矿资源整合与优化配置研究。确定两矿合理生产规模；综合优化资源配置，确保两矿协调开采生产稳定、安全高效。

4 效益分析

4.1 经济效益分析

可缓解征地问题对哈尔乌素矿产量影响，相比单独开采，哈尔乌素矿近3年可实现增量2 800万t，初步测算增加经济效益10.81亿元。具体情况见表3。

长远来看，两矿合一，可减少综合运距81 m，减少重复剥离量1 000万m3/a，回收端帮压煤量1 450万t，提高资源回收率，降低成本、增加效益。

4.2 安全效益分析

1）两矿贯通，协调开采，消除了两矿开采边界，能够降低越界开采相关的法律风险。

2）有效解决两矿并行推进过程中的相互影响，消除因生产交叉带来的交通、爆破等安全隐患。

4.3 其他效益分析

1）可实现资源共享、能力共担，保持两矿按核定产能均衡生产，并且具备进一步提升产能的条件。

2）“两矿合一、协调开采”在国内还无先例，项目的实施将形成“协调开采与过渡关键技术”等一系列成果，对丰富和完善露天开采相关理论，拓展露天煤矿设计、管理、开发模式具有重要指导意义。

表3 哈尔乌素矿增量经济效益测算

5 结论

随着现代科学技术的进步，露天采矿事业正向着设备大型化，开采集中化，开采工艺综合化，生产环节合并化的方向发展[8]。露天采矿事业应不拘泥于传统已有的开采方式，应敢于创新，通过分析现有的开采条件，从土地征用、均衡生产剥采比、设备能力、运输系统布置等几方面入手，研究更新、更合理的开采方式。通过分析两矿采区相邻，推进方向相同，采取合一、协调的开采方式，具有可操作性，技术上可行，经济上合理。同时可缓解征地问题对哈尔乌素矿生产的影响，确保两矿按照核定产能均衡生产，实现降本增效，具有显著的近期效益与长远效益。

［1］黑岱沟露天精查补充勘探地质报告［R］．包头：内蒙古煤田地质勘探公司一五一队，1982．

［2］准格尔项目一期工程初步设计黑岱沟露天矿说明书［R］．沈阳：东北内蒙古煤炭工业联合公司沈阳煤矿设计院，1988．

［3］黑岱沟露天煤矿吊斗铲工艺技术改造初步设计说明书［R］．沈阳：中煤国际工程集团沈阳设计研究院，2003.

［4］黑岱沟露天煤矿扩能至29.00 Mt/a技术改造初步设计说明书［R］．沈阳：中煤国际工程集团沈阳设计研究院，2010．

［5］准格尔煤田哈尔乌素露天勘探报告［R］．呼和浩特：内蒙古煤田地质勘探公司一五三队，1985．

［6］哈尔乌素露天煤矿修改初步设计说明书［R］．沈阳：中煤国际工程集团沈阳设计研究院，2006.

［7］哈尔乌素露天煤矿扩能至31.00Mt/a（原煤）技术改造初步设计说明书［R］．沈阳：中煤国际工程集团沈阳设计研究院，2010．

［8］王东旭.扎哈淖尔露天矿半连续系统移设方案研究［J］.露天采矿技术，2016（4）：3.

【责任编辑：解连江】

Study on combined mining schemes of Heidaigou and Ha'erwusu Open-pit Coal Mines

YANG Yong
(Shenhua Zhunneng Group Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Through the optimization design of combined mining scheme,there will be a unified pattern of mining and stripping, which can improve resource recovery rate,effectively use the abandoned space,and solve the problem of mutual interference and repeated stripping in the production process.At the same time,it will greatly reduce production costs and increase the overall efficiency of the company.

open-pit coal mine;combined mining;technology optimization

TD824

B

1671－9816（2017）02－0045－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.013

杨勇.黑岱沟和哈尔乌素两露天煤矿联合开采方案研究［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：45-48.

2016-08-18

杨勇（1968—），男，内蒙古准格尔旗人，高级工程师，长期从事煤炭生产技术管理工作。