白音華三號(hào)礦局部陡幫開采在端幫資源回收中的應(yīng)用

白音華三號(hào)礦局部陡幫開采在端幫資源回收中的應(yīng)用

Summary：露天開采過(guò)程中端幫下部不可避免的壓覆部分煤炭資源，不同的端幫角度影響回采煤炭資源量不同，考慮生產(chǎn)過(guò)程中邊坡存在時(shí)間長(zhǎng)度，內(nèi)排及工作幫對(duì)端幫邊坡的支撐程度，可在保證端幫整體穩(wěn)定的情況下進(jìn)行局部陡幫增加煤炭資源回收量。本文介紹了白音華三號(hào)礦對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析后，采取引水疏干、及時(shí)回填的方式對(duì)局部端幫陡幫開采回收端幫保安平盤壓覆資源的開采程序。端幫局部陡幫可在保證邊坡穩(wěn)定的前提下增大白音華三號(hào)礦的資源回收量。Keys：邊坡，端幫，陡幫開采，資源回收引言：露天開采具有生產(chǎn)規(guī)模大、勞動(dòng)效率高、生產(chǎn)成本低、資源回收率高、材料消耗少、建設(shè)周期短、安全程度高等優(yōu)點(diǎn)，但生產(chǎn)過(guò)程中端幫壓覆資源回收困難。端幫壓覆資源上部已進(jìn)行部分剝離，局部陡幫開采可在保證端幫穩(wěn)定的條件下以極低的剝采比回收部分端幫壓覆資源。1.白音華三號(hào)礦邊坡工程地質(zhì)條件1.1白音華三號(hào)礦邊坡地層構(gòu)成簡(jiǎn)介白音華地區(qū)的煤田屬于全掩蓋式煤田。外圍有石炭系淺變質(zhì)巖與侏羅系火山巖出露，該地層分區(qū)屬于天山興安地層區(qū)—興安分區(qū)—西烏旗小區(qū)。白音華地區(qū)邊坡地層由老至新為:（1）下白堊統(tǒng)白音華組(Klb)：一套河流、湖沼相沉積的含煤、含油碎屑巖系，厚度近1400m，且不整合于興安嶺群(J3xh)之上。由粗—細(xì)—粗三套碎屑巖組成了一個(gè)完整的沉積旋回，由下至上可以劃分為5個(gè)巖段：一段：由砂礫巖、粉砂巖,泥巖和劣質(zhì)油頁(yè)巖組成。礫石成份以火山巖、板巖、輝長(zhǎng)巖和花崗巖為主。二段：泥巖為二段主體巖性。泥巖具有質(zhì)純、細(xì)膩、性脆的特點(diǎn)；粉砂巖富含泥質(zhì)，本段以色深、含油為特性，是二連地區(qū)最重要的生油含油層。三段：為粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖及砂礫巖、粗砂巖，含有巨厚煤層。泥巖頁(yè)理發(fā)育，厚度變化較大，巨厚煤層和粉砂巖或泥巖互層，夾有薄層中粗砂巖，該段為區(qū)域中重要的含煤層位。四段：以泥巖、粉砂巖質(zhì)泥巖為主，局部為灰色的砂礫巖或者粗砂巖，泥巖和粉砂。五段：以砂礫巖、中粗砂巖為主，夾有細(xì)、粉砂巖和泥巖或炭質(zhì)泥巖，局部中粗砂巖及細(xì)砂巖互層，膠結(jié)疏松，固結(jié)程度較低。（2）第三系（N2）：由雜色碎屑巖組成，多灰色、棕紅色砂礫巖、泥巖或粘土，局部含有鈣質(zhì)結(jié)核。（3）第四系：區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育。更新統(tǒng)（Qh）：由上部—黃褐色古階地沖積砂礫層，中部—灰色湖濱沖積砂礫層和下部—沖洪積礫石層組成。全新統(tǒng)（Qb）：由上部—沖積、湖積砂礫、砂土、淤泥層，中部—風(fēng)積沙，下部—沖積、風(fēng)積、殘坡積砂土、礫石層組成。1.2白音華三號(hào)礦水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)介區(qū)域內(nèi)對(duì)露天開采作業(yè)充水的含水層有第四系孔隙潛水含水層，白音華1、2、3煤組裂隙承壓含水巖組。第四系孔隙潛水含水層：以灰黃色細(xì)、中砂為主含水巖性，局部含礫，底部礫石含量較高。礦區(qū)東北部粉細(xì)砂增多，厚度變化大，由0.02m至36.67m，平均7.99m。低洼湖沼處局部有上層滯水。白音華組裂隙承壓含水巖組：包含1、2、3煤組含水巖組,含水巖主要為煤層，粗、細(xì)砂巖及砂礫巖，煤層頂?shù)装鍨榇巳N巖石的也歸并于其中。褐煤質(zhì)純、硬脆。淺灰色、綠灰色砂巖、砂礫巖為半膠結(jié)巖層，膠結(jié)物為泥質(zhì)及凝灰質(zhì)，膠結(jié)狀態(tài)松散。在地應(yīng)力作用下產(chǎn)生錯(cuò)雜裂隙，為地下水的運(yùn)動(dòng)和積聚提供了條件，地下水的活動(dòng)又對(duì)裂隙的溝通和擴(kuò)大起了一定作用。2.端幫資源回收程序2.1邊坡穩(wěn)定性分析2.1.1端幫設(shè)計(jì)現(xiàn)狀參數(shù)采場(chǎng)端幫巖質(zhì)邊坡幫坡角17°，第三、四系土質(zhì)邊坡幫坡角14°，整體幫坡角為16°。端幫臺(tái)階高度為10m，第三、四系平盤寬度45m，臺(tái)階坡面角35°；910水平以上巖質(zhì)平盤寬30m，臺(tái)階坡面角45°；910水平以下巖石硬度變大，平盤寬25米，臺(tái)階坡面角55°；3-1煤、3-3煤各保留30m寬的保安平盤，坡面角65°。2.1.2邊坡設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析白音華三號(hào)露天煤礦邊坡巖層中軟巖比例相對(duì)較大，工程地質(zhì)條件差，對(duì)邊坡穩(wěn)定極為不利，根據(jù)《中電霍煤集團(tuán)西烏旗白音華煤礦建設(shè)有限公司白音華三號(hào)露天煤礦首采區(qū)邊坡工程地質(zhì)勘查與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)報(bào)告》，設(shè)計(jì)參考相關(guān)規(guī)范，通過(guò)綜合考慮確定邊坡巖體的綜合強(qiáng)度指標(biāo)。具體見表1。表1巖體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦表地層特征密度ρ（g/cm3）粘聚力C（KPa）內(nèi)摩擦角φ(°)排棄物料1.762017砂1.9032粉質(zhì)粘土1.924516粘土1.968524泥巖1.9465223-1煤1.2416028泥巖2.0521023砂巖2.07180263-2煤1.3116028泥巖2.0333024砂巖2.06130283-3煤1.3916230泥巖2.1036026在白音華三號(hào)礦長(zhǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃中依以上述指標(biāo)表對(duì)東西端幫穩(wěn)定性分析結(jié)果如下：采場(chǎng)東端幫穩(wěn)定性分析：白音華三號(hào)露天煤礦東幫邊坡弱層主要賦存于2-1中煤頂?shù)装濉?-1煤間及3-3煤底，為碳質(zhì)泥巖。利用FLAC3D軟件對(duì)三號(hào)礦采場(chǎng)東端幫進(jìn)行分析：圖1東端幫穩(wěn)定性分析結(jié)果從三維穩(wěn)定性分析結(jié)果可知，東端幫的穩(wěn)定性系數(shù)為1.28，整體穩(wěn)定性良好。采場(chǎng)西端幫穩(wěn)定性分析：利用FLAC3D軟件對(duì)三號(hào)礦采場(chǎng)西端幫進(jìn)行分析：圖2西端幫穩(wěn)定性分析結(jié)果從三維穩(wěn)定性分析結(jié)果可知，西端幫的穩(wěn)定性系數(shù)為1.24，整體穩(wěn)定性良好。表2邊坡穩(wěn)定系數(shù)表邊坡類型服務(wù)年限（a）穩(wěn)定系數(shù)K邊坡上有特別重要建筑物或邊坡滑落會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)重大損失者>20>1.5采掘場(chǎng)最終邊坡>201.3～1.5非工作幫邊坡<1010～20>201.1～1.21.2～1.31.3～1.5工作幫邊坡臨時(shí)1.05～1.2外排土場(chǎng)邊坡>201.2～1.5內(nèi)排土場(chǎng)邊坡<10≥101.21.3隨著政府對(duì)礦山生產(chǎn)安全重視度越來(lái)越高，采礦設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性也相對(duì)提高，白音華三號(hào)礦現(xiàn)設(shè)計(jì)端幫穩(wěn)定性均超出服務(wù)年限小于10年非工作幫邊坡所需穩(wěn)定系數(shù)1.2。這也便于端幫局部陡幫開采工程的進(jìn)行。在僅破壞3-1煤頂板及3-3煤頂板上部第一個(gè)巖臺(tái)階的情況下經(jīng)驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性大于臨時(shí)工作幫邊坡所需穩(wěn)定系數(shù)1.05。2.2疏干排水方案含煤段中從泥巖至粗粒砂巖的各粒級(jí)巖石，皆隨深度增加而強(qiáng)度增高。同種巖性巖石也具有隨賦存深度增加而提高的明顯規(guī)律。但整體遇水后易軟化解體，故需做好疏干工作以保證端幫穩(wěn)定性。圖3端幫順?biāo)疁鲜韪墒疽鈭D在各個(gè)平盤設(shè)置排水溝，通過(guò)過(guò)道管將疏干水依次疏導(dǎo)至下一平盤最終匯至3-3煤底板主積水坑內(nèi)以保證端幫無(wú)積水，提高邊坡穩(wěn)定性。2.3設(shè)備作業(yè)方式三號(hào)礦作業(yè)設(shè)備為液壓反鏟，作業(yè)方式較正鏟作業(yè)有較大區(qū)別，反鏟作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)站立臺(tái)階高于自卸車，其采掘帶寬度即可作為自卸車運(yùn)行道路，見下圖所示：圖4設(shè)備作業(yè)方式示意圖坑下作業(yè)入換時(shí)采用折返式調(diào)車所需最小寬度：其中—自卸車最小轉(zhuǎn)彎半徑；B—自卸車寬度；L—自卸車長(zhǎng)度；e—安全距離，取0.5m。按照三號(hào)礦出煤所用最大自卸車為TL885（長(zhǎng)10.82m,寬3.47m,最小轉(zhuǎn)彎半徑13m），經(jīng)計(jì)算其所需最小調(diào)車寬度為21.145m，調(diào)車寬度內(nèi)足布置雙向車道，運(yùn)輸?shù)缆放c臺(tái)階坡頂保留10m安全距離即32m可滿足作業(yè)需求。三號(hào)礦采掘帶寬度20m，3-1煤底板平盤寬30m共50m寬，大于設(shè)備所需最小寬度32m。2.4端幫資源回收作業(yè)程序?qū)?-3煤頂板巖臺(tái)階進(jìn)行剝離，物料經(jīng)3-3煤頂板進(jìn)入內(nèi)排土場(chǎng)，可揭露出30m寬3-3煤，對(duì)露出3-3煤進(jìn)行全部回采不留保安平盤，經(jīng)端幫3-3煤底板運(yùn)至破碎站。采場(chǎng)剝離物料經(jīng)3-1煤底板進(jìn)入內(nèi)排對(duì)回采后區(qū)域回填壓腳。作業(yè)程序見圖5。圖53-3煤回采程序示意圖在完成3-3煤回采及回填后，對(duì)3-1煤頂板巖臺(tái)階進(jìn)行剝離，物料經(jīng)3-1煤頂板進(jìn)入內(nèi)排土場(chǎng)，可揭露出25m寬3-1煤，對(duì)露出3-1煤進(jìn)行全部回采不留保安平盤，經(jīng)3-1煤底板過(guò)內(nèi)排土場(chǎng)運(yùn)至破碎站。采場(chǎng)剝離物料經(jīng)3-1煤底板進(jìn)入內(nèi)排土場(chǎng)對(duì)3-1煤回采區(qū)回填。回填完成后端幫形態(tài)見圖6。圖6回采完成后端幫形態(tài)示意圖3.效益分析3-1煤頂板上部巖臺(tái)階平盤寬度為25m，3-3煤頂板上部巖臺(tái)階平盤寬度為25m，3-1、3-3煤設(shè)計(jì)所留保安平盤寬30m，故3-1、3-3煤可回收寬度分別為55m、60m。端幫處煤層較薄，3-1煤、3-3煤平均厚度分別取15m、6m，容重分別為1.3t/m3、1.23t/m3，回采率取0.9。工作幫每推進(jìn)一米可回收資源量為：依市場(chǎng)現(xiàn)狀，白音華三號(hào)礦每銷售一噸煤可凈盈利約50元，即采用端幫局部陡幫開采方式，工作幫每推進(jìn)一米，可凈盈利13.64萬(wàn)元。白音華三號(hào)礦每年正常推進(jìn)度約200m，可產(chǎn)生凈利潤(rùn)2727.54萬(wàn)元。結(jié)語(yǔ)端幫局部陡幫開采及時(shí)回填可在保證端幫穩(wěn)定性的條件下增加額外資源回收量，且端幫回收資源剝采比極低經(jīng)濟(jì)效益較好。白音華三號(hào)礦使用該方式在不增加日常生產(chǎn)以外成本的前提下可提高經(jīng)濟(jì)收益。Reference[1]馬潤(rùn)青.陡幫開采處理到界邊坡在同舟煤業(yè)的應(yīng)用[J].礦業(yè)裝備,2