大峰露天煤礦露天復(fù)采的實(shí)踐與思考

大峰露天煤礦露天復(fù)采的實(shí)踐與思考

1無煙煤質(zhì)量分析及采動(dòng)過濾技術(shù)1）基本環(huán)境。汝箕溝礦區(qū)(以下簡稱礦區(qū))位于寧夏回族自治區(qū)賀蘭山北部腹地,礦區(qū)總面積28km2。礦區(qū)自南向北分為3個(gè)井田,分別為大嶺井田(汝箕溝煤礦)、大峰井田(大峰露天煤礦)和白芨溝井田(白芨溝煤礦)。大峰礦為平汝鐵路支線的終點(diǎn)站,途經(jīng)石嘴山火車站并與包蘭鐵路相連;礦區(qū)附近的平汝公路分別與109國道、石中高速等高速公路連接,交通便利。2)煤層煤質(zhì)。礦區(qū)含煤地層為下侏羅統(tǒng)延安組,層厚約為190m。礦區(qū)含煤層10層,其中,除第一層煤不可采外,其它均為可采或局部可采,可采煤層總厚為39m,有益總厚為33m,二層煤(以下簡稱上組煤)為主要可采煤層,三、四、五、七層煤(以下簡稱下組煤)次之。汝箕溝礦區(qū)是神華寧煤集團(tuán)生產(chǎn)“太西煤”的主力礦井。所生產(chǎn)的無煙煤有“三低六高”的特性,被譽(yù)為“煤中之王”。3)開采歷史。礦區(qū)自1822年至今已有190年的開采歷史。真正意義上的建礦時(shí)間,汝箕溝煤礦為1954年,白芨溝煤礦為1965年,大峰露天煤礦為1970年。在這3個(gè)礦建礦之前,個(gè)人業(yè)主、地方政府和軍隊(duì)在各井田沿煤層露頭競相開采,最多時(shí)小窯數(shù)量超過上百家。由于小窯開采只對礦區(qū)邊緣淺部煤層造成了一定程度的破壞,還是為位于礦區(qū)南北兩翼的汝箕溝煤礦和白芨溝煤礦井工開采留下了相對較好的開采環(huán)境。經(jīng)過多次整合后,礦區(qū)現(xiàn)在只剩下3個(gè)礦井,這3個(gè)礦核定生產(chǎn)總能力為485萬t/a。4)露天復(fù)采可行性分析。歷史上的無序開采破壞了汝箕溝礦區(qū)煤層的完整性,大大縮短了這兩個(gè)井工礦的服務(wù)年限,現(xiàn)兩礦的服務(wù)年限分別為9年和10年。井工機(jī)械化采煤工藝無法開采的三角區(qū)域及大量保安煤柱、隔水煤柱、防火煤柱、火區(qū)壓煤、小窯采損區(qū)域和大量的報(bào)損資源量為整個(gè)礦區(qū)露天復(fù)采提供了可能性。截止2011年年末,礦區(qū)剩余總地質(zhì)儲(chǔ)量為31785萬t,其中上組煤為16778萬t,下組煤為15007萬t。將來有約占礦區(qū)總地質(zhì)儲(chǔ)量一半的資源量在16.9km2、占礦區(qū)總面積60.4%的井工已經(jīng)采動(dòng)過的區(qū)域進(jìn)行露天復(fù)采。復(fù)采面積見圖1。2關(guān)于戶外采礦的問題的討論2.1白溝—地質(zhì)構(gòu)造影響汝箕溝近對稱向斜(西翼略陡于東翼)是礦區(qū)內(nèi)最大的地質(zhì)構(gòu)造,該向斜縱穿礦區(qū),向斜軸呈NE-SW方向延伸,由于其中部較低,形成向斜盆地構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有百余條斷距超過1m的斷層,斷距超過10m的斷層有10余條,其中白芨溝煤礦西翼的F1斷層斷距達(dá)到了45m。斷距較大的斷層填充帶寬度大、延展走向長度大,曾給井工開采造成了極大的困難。向斜和斷層將對露天復(fù)采造成如下影響:(1)如果選擇在煤層蓋山厚度小、靠近向斜軸軸部地段拉溝,隨著采掘工作面向著向斜兩翼(局部傾角超過40°)推進(jìn),弱層在水的作用下易造成巖體滑移,產(chǎn)生滑坡事故;(2)斷層面在水的作用下成為弱層,為滑坡創(chuàng)造了力學(xué)條件。2.2爆破質(zhì)量分析礦區(qū)無序開采時(shí)回收率極低(最低為10%-20%),也造成了大量的采空區(qū)。大面積采動(dòng)區(qū)域雖然給露天復(fù)采提供了開采價(jià)值,但也給剝離施工帶來了較大的困難:(1)在采空區(qū)上方穿孔時(shí),孔內(nèi)壓風(fēng)順著裂隙和裂縫流走,造成壓風(fēng)反渣壓力不足,孔內(nèi)巖粉不能反到地面,易產(chǎn)生卡鉆和掉鉆等現(xiàn)象;(2)爆破時(shí),由于爆破能量沿裂隙、裂縫和采空區(qū)泄露,易產(chǎn)生降低爆破效果、產(chǎn)生瞎炮和拒爆等現(xiàn)象;(3)設(shè)備在采空區(qū)上部作業(yè)時(shí),可能會(huì)因垮塌造成機(jī)械設(shè)備墜入采空區(qū)等事故;(4)采空區(qū)巖體原始應(yīng)力平衡被破壞,產(chǎn)生大量裂縫,易失穩(wěn),產(chǎn)生滑坡;(5)采空區(qū)內(nèi)有大量的CH4、CO和H2S等有毒有害氣體,剝離揭露老巷和采空區(qū)時(shí)如果處理措施不當(dāng),可能發(fā)生有毒有害氣體燃燒、爆炸或人員窒息等事故。2.3地下水開采帶水成為影響復(fù)采安全生產(chǎn)的主要因素地表水文。礦區(qū)總匯水面積約為70km2,從南向北有汝箕溝、大風(fēng)溝和白芨芨溝等多條沖溝,雨季山洪暴發(fā)時(shí)流量巨大的洪水沿這些沖溝自西向東流出礦區(qū)。含水層。根據(jù)實(shí)際揭露,含水層水對安全生產(chǎn)威脅很小。采空區(qū)積水。積水來源主要有3方面所致:(1)雨季雨水和山洪沿小窯巷道和地面塌陷處的裂隙、裂縫灌入采空區(qū);(2)井工礦大量生產(chǎn)廢水流入采空區(qū);(3)滅火時(shí)注水注漿將大量的水灌入采空區(qū)。依據(jù)水文地質(zhì)圖和相關(guān)資料核實(shí)、研究后,估算出采空區(qū)積水區(qū)面積約為3km2,占礦區(qū)總面積的11%(積水總量由于各礦各生產(chǎn)時(shí)期具體情況不詳,暫無法統(tǒng)計(jì))。如此大范圍的積水區(qū)域肯定匯集了大量的積水,將給露天復(fù)采安全生產(chǎn)造成威脅如下:(1)如果露天復(fù)采整體開拓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、防治水工程設(shè)計(jì)和布置不科學(xué),汛期時(shí)因水流不暢通,可能造成洪水淹沒下部工作面,將對安全生產(chǎn)和均衡生產(chǎn)造成不利影響;(2)露天復(fù)采過程中如果不能有效執(zhí)行“先探后剝”的防治水措施,可能會(huì)導(dǎo)致透水或突水事故。采空區(qū)積水范圍見圖2。2.4礦區(qū)內(nèi)4km2的分布由于礦區(qū)早期生產(chǎn)時(shí)瓦斯爆炸引燃煤層等原因,現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)共有26處火區(qū)。這些火區(qū)一部分經(jīng)滅火工程采取措施后局部熄滅,但部分地段仍然在快速蔓延。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),火區(qū)總面積約為2.4km2,占礦區(qū)總面積的8.6%?；饏^(qū)分布范圍見圖3。多年來,礦區(qū)內(nèi)發(fā)生過多起因火區(qū)造成安全生產(chǎn)事故,如汝箕溝煤礦和白芨溝煤礦采煤工作面著火等事故。這些因火區(qū)引發(fā)的事故嚴(yán)重威脅礦區(qū)安全生產(chǎn),同時(shí)給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失?；饏^(qū)對露天復(fù)采造成的威脅主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面:(1)增加了滅火工序和開采難度,提高了剝離成本;(2)高溫烘烤加大了設(shè)備維修率,降低了設(shè)備效率和設(shè)備服務(wù)年限;(3)火區(qū)爆破易造成爆破事故;(4)高溫對巖層烘烤造成邊坡巖體穩(wěn)定性差,易形成滑坡、滾石,對人員和設(shè)備構(gòu)成安全威脅。2.5露采量拓展研究大峰礦現(xiàn)采用的采裝設(shè)備為WK-4電鏟,年效率為50萬m3/臺(tái);運(yùn)輸設(shè)備為載重量45t自卸卡車,年效率為20萬m3/臺(tái);剝離生產(chǎn)總能力為560萬m3/a。礦區(qū)露天復(fù)采地質(zhì)剝采比約為17m3/t,按照寧夏回族自治區(qū)關(guān)于“太西煤”保護(hù)性開采500萬t/a的限采要求計(jì)算,如果露采產(chǎn)量擴(kuò)能為500萬t/a,剝離量將達(dá)到8500萬m3/a。如果露天復(fù)采時(shí)繼續(xù)使用上述采運(yùn)設(shè)備,將存在以下問題:(1)要完成8500萬m3/a的剝離量,將需用170臺(tái)電鏟和425臺(tái)自卸卡車(均不含備用量)。由于設(shè)備數(shù)量多,維修、保養(yǎng)困難,會(huì)出現(xiàn)設(shè)備出動(dòng)率和工作效率大為降低的現(xiàn)象,給整體管理造成極大困難;(2)易發(fā)生交通擁堵現(xiàn)象和運(yùn)輸事故;(3)將大幅增加剝離成本,降低經(jīng)濟(jì)效益。2.6外排土場選址難度礦區(qū)地表最高標(biāo)高為+2450m,最下部煤層底板最低標(biāo)高為+1460m,相對剝離高差達(dá)到990m。由于相對高差大、地形切割劇烈和地物影響,礦區(qū)西側(cè)、南側(cè)和北側(cè)地勢較高,露天復(fù)采在實(shí)現(xiàn)內(nèi)排前,外排土場選址相對困難,這也給開拓運(yùn)輸系統(tǒng)和排土場科學(xué)合理設(shè)計(jì)帶來極大難度,主要表現(xiàn)在如下4個(gè)方面:(1)汝箕溝向斜兩翼傾角較大,靠近煤層頂、底板處均存在弱層,若從軸部向兩翼剝離推進(jìn),下部臺(tái)階支撐力小于下滑重力時(shí),向斜兩翼局部地段可能會(huì)沿著弱層向軸部滑動(dòng),并可能形成滑坡;(2)由于地形限制,運(yùn)輸?shù)缆吠暾B接有困難,嚴(yán)重制約開拓系統(tǒng)的完整性和合理性;(3)大量的私企選煤廠、高壓線和有較高使用價(jià)值的建筑物等地物因素的制約,給選擇大容積、小運(yùn)距的外排土場的選址帶來困難;(4)由于局部上組煤已經(jīng)開采完畢地段又排棄了很多剝離物,給下組煤開采和內(nèi)排造成困難。2.7對礦區(qū)環(huán)境造成極大破壞由于礦區(qū)露天復(fù)采面積較大,如果不整體設(shè)計(jì)、合理布局、有效治理和加強(qiáng)管理,隨著礦區(qū)露天復(fù)采工程全面展開,將對原本脆弱的礦區(qū)環(huán)境造成極大破壞,主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:(1)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞;(2)整個(gè)礦區(qū)將陷入“塵霧”內(nèi),將加大矽肺病等職業(yè)病患病機(jī)率,嚴(yán)重危害職工身體健康,并將影響安全生產(chǎn);(3)制約礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。3羊齒采區(qū)礦的科技問題露天復(fù)采作為近年來的新技術(shù)、新課題,大峰礦首先在羊齒采區(qū)成功付諸實(shí)踐,它是科技創(chuàng)新的產(chǎn)物,同時(shí),也暴露出諸多問題。本文中,作者主要從宏觀角度,從以下幾方面解決。3.1原始資料的收集與整理汝箕溝礦區(qū)開采歷史久遠(yuǎn),由于歷史原因,很多有價(jià)值的原始資料不被重視,以致丟失和銷毀,因此,收集和整理礦區(qū)原始資料已刻不容緩。從各礦抽調(diào)業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)和專業(yè)對口的工程技術(shù)人員成立礦區(qū)資料收集整理辦公室,對礦區(qū)相關(guān)專業(yè)的原始資料進(jìn)行收集和再整理工作,建檔存庫,為礦區(qū)全面露天復(fù)采提供基礎(chǔ)資料。3.2工作面推進(jìn)方向調(diào)整1)向斜。在編制設(shè)計(jì)、確定拉溝位置和剝離方式時(shí),要盡可能遵循“沿煤層露頭拉溝、工作面走向斜交向斜軸布置,自向斜東翼向西翼推進(jìn),自上而下剝離的原則”。這樣可以防止弱層因原始應(yīng)力平衡被破壞,巖體自重超過其支撐力時(shí)順層滑落造成滑坡。由于向斜軸是彎曲的,剝離過程中,根據(jù)實(shí)際揭露情況及時(shí)調(diào)整工作面推進(jìn)方向,并嚴(yán)禁工作面超高,防止滑坡事故發(fā)生。2)斷層。由于大型斷層填充帶較寬、較破碎,填充帶內(nèi)含水量大,斷層面附近斷層兩盤裂隙發(fā)育、次生小斷層較多,如果采用工作面走向與斷層走向一致的方式剝離推進(jìn)至斷層面附近時(shí),斷層其中的一盤在水的潤滑作用下,極易形成滑坡。故在靠近大型斷層地段編制設(shè)計(jì)時(shí),要盡可能遵從“垂直斷層走向推進(jìn)的原則”。3)建立遠(yuǎn)距離邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng),做到實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)和智能報(bào)警,有效防治滑坡。3.3采空區(qū)現(xiàn)場監(jiān)測1)在編制采礦設(shè)計(jì)時(shí),每個(gè)月依據(jù)實(shí)際地形編制最新版《井工老空與露天礦平面對照圖》,并認(rèn)真分析剝離工作面與采空區(qū)平距和垂距,當(dāng)其安全距離小于規(guī)定值時(shí),必須及時(shí)編發(fā)地質(zhì)預(yù)報(bào),并定期或不定期組織召開采空區(qū)復(fù)采專題會(huì)議,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、查找不足、研究對策、采取措施,并建立健全和及時(shí)填寫采空區(qū)剝離臺(tái)帳。2)要建立健全露天復(fù)采有毒有害氣體監(jiān)測機(jī)構(gòu)和制度。剝離現(xiàn)場必須派專職和兼職的有毒有害氣體監(jiān)測人員,條件允許的情況下可以在剝離現(xiàn)場設(shè)置有毒有害氣體監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。剝離過程中在揭露采空區(qū)和廢巷時(shí),現(xiàn)場負(fù)責(zé)人必須立即命令設(shè)備停轉(zhuǎn)、撤人和斷電,按照“先撤人再監(jiān)測、先通風(fēng)后剝離”的措施進(jìn)行處理。3)成立采空區(qū)探測專業(yè)隊(duì)伍,建立健全各種制度。組織人員學(xué)習(xí)探測采空區(qū)的新技術(shù),采用“電磁法”等先進(jìn)方法對位置不詳?shù)牟煽諈^(qū)進(jìn)行探測,并把這項(xiàng)工作納入常規(guī)工作來開展,及時(shí)將探測結(jié)果存檔、上圖和定期分析。4)在采空區(qū)剝離時(shí),相對較碎的巖石直接采裝,不能采裝的用液壓錘解大塊或進(jìn)行爆破后采裝。若采空區(qū)巖體相對完整,但存在裂縫和裂隙,則必須采用穿、爆工藝。方法為:穿孔前,根據(jù)待穿區(qū)域裂縫走向、寬度等實(shí)際情況編制好穿孔設(shè)計(jì)(孔位要盡量避開裂縫和裂隙),用GPS對待穿孔位逐點(diǎn)測量定位后,順著裂縫注水灌漿,再用黃土或末渣將待穿區(qū)所有裂隙、裂縫填實(shí)后穿孔,穿孔前用GPS將孔位逐點(diǎn)放樣,這樣可以減少穿孔時(shí)卡鉆和掉鉆現(xiàn)象。編制爆破設(shè)計(jì)說明書時(shí),要在靠近裂縫和裂隙處適當(dāng)減小裝藥量,有效減小爆破飛散物飛散半徑、提高爆破效果。3.4條大沖溝的設(shè)計(jì)由于礦區(qū)地表匯水面積大,雨季極易形成山洪,且井采時(shí)在采空區(qū)遺留下大量的積水,這些都將制約露天復(fù)采工程正常開展,因此,可以采取如下措施:1)礦區(qū)西高東低,匯水均由小的沖溝匯入3條大溝最終流出礦區(qū),故在設(shè)計(jì)防治水工程時(shí),這3條大沖溝要始終作為最終匯水溝來考慮。由于礦區(qū)東側(cè)煤層蓋山厚度相對小、地勢相對低洼,在復(fù)采前期要加大東部的剝離進(jìn)度,將煤層底板暴露,并在煤層底板上建設(shè)防治水工程,最終將礦區(qū)所有水匯至煤層底板的泄洪溝,再通過這3條主溝排出礦區(qū)。這樣規(guī)劃設(shè)計(jì),即考慮了雨季礦區(qū)中、西部剝離不受水患威脅的問題,也兼顧到了上部水平采空區(qū)排水時(shí),有通暢的泄水通道。防水工程布置見圖4。2)成立專業(yè)的探放水隊(duì)伍。在接近有水患威脅的地段剝離前,要先編制探放水設(shè)計(jì)和措施,提前疏通排水溝,用專業(yè)的探放水鉆機(jī)探水,嚴(yán)格按照“有疑必探、先探后剝”的原則進(jìn)行施工。3)在礦區(qū)地勢低洼地段設(shè)置水庫,雨季地表水的庫容不得小于最大降雨量時(shí)最大匯水區(qū)域匯水量總和,采空區(qū)區(qū)域旁的庫容不得小于該區(qū)域采空區(qū)內(nèi)最大積水量。3.5火區(qū)治理常用的滅火方法由于礦區(qū)內(nèi)火區(qū)面積較大,其局部溫度較高,給穿孔、爆破和采裝工藝造成困難,對此,可以采取如下措施:1)建立健全火區(qū)管理制度和機(jī)構(gòu),委派工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)火區(qū)探測專業(yè)知識(shí),并成立專業(yè)的火區(qū)勘察、監(jiān)測和治理隊(duì)伍。對礦區(qū)范圍內(nèi)火區(qū)進(jìn)行全面勘察,將火區(qū)的蔓延范圍、深度、著火邊界和影響邊界進(jìn)行全面調(diào)查。目前,除采用可控鉆向先進(jìn)鉆孔設(shè)備勘察火區(qū)的方法外,也可采用較成熟的“測氡法”技術(shù)探測火區(qū)。2)火區(qū)治理一直是個(gè)學(xué)術(shù)難題。常規(guī)方法總結(jié)為“覆蓋、注水、灌漿、注氮、剝挖”這幾種方法。覆蓋法就是在火區(qū)露頭或其上方覆蓋一定厚度的粘結(jié)性較強(qiáng)、粒度較小的細(xì)黃土,達(dá)到隔絕氧氣滅火;注水法是在火區(qū)范圍沿著火點(diǎn)、裂隙或鉆孔向火區(qū)注水滅火;灌漿法是指采用沿裂隙或鉆孔將一定配比介質(zhì)注入火區(qū)隔氧、覆蓋著火層而滅火的方法;注氮法是通過鉆孔向火區(qū)注入氮?dú)?從而隔氧滅火;剝離法是直接剝挖出著火煤層從而滅火。其中,依據(jù)實(shí)際情況,穿孔前提前在火區(qū)沿裂隙澆水降溫,然后以大行距和大孔距、孔深可調(diào)的布孔參數(shù)布置鉆孔,再沿鉆孔進(jìn)行注水滅火的方法非常有效。如大峰礦羊齒采區(qū)采用孔距和行距均為20m、孔深為到達(dá)著火點(diǎn)的鉆孔注水滅火,取得了很好的滅火效果。在實(shí)際滅火工程中,這幾種方法各有千秋,只有多管齊下、綜合運(yùn)用,才會(huì)達(dá)到理想的滅火效果。如汝箕溝煤礦陰坡火區(qū)綜合運(yùn)用這些滅火方法后取得了很好的滅火效果。礦區(qū)滅火工程不能只注重局部,應(yīng)該考慮全局,要設(shè)計(jì)并建立礦區(qū)滅火系統(tǒng)工程,有計(jì)劃、分區(qū)域和分階段進(jìn)行實(shí)施。3)采取上述滅火措施后,待地表和監(jiān)測孔溫度降至60°C以下時(shí),可以編制穿孔設(shè)計(jì)并穿孔。爆破前,嚴(yán)格執(zhí)行大峰礦創(chuàng)立的操作人員、安全員和技術(shù)員分別測溫的“三方測溫制度”,只有孔溫低于60°C、并在10min內(nèi)不反彈時(shí)方可裝藥爆破。采裝過程中,及時(shí)對爆堆灑水降溫,以提高設(shè)備性能,延長設(shè)備使用壽命。3.6大型采裝、運(yùn)輸設(shè)備礦區(qū)全面進(jìn)行露天復(fù)采若依舊選用現(xiàn)在所用的小型生產(chǎn)設(shè)備,這既不符合煤礦本質(zhì)安全要求,也與現(xiàn)代化露天煤礦設(shè)備大型化、系列化和通用化要求相悖,設(shè)備小是制約礦區(qū)復(fù)采發(fā)展瓶頸。大峰礦已訂購了兩臺(tái)斗容35m3的電鏟和數(shù)臺(tái)220t的自卸卡車,現(xiàn)在,電鏟已經(jīng)到貨并開始組裝。如果大型采裝、運(yùn)輸設(shè)備在大峰礦使用效果良好,可以跨越式選擇更大型系列化主采設(shè)備,以滿足露天復(fù)采設(shè)備需求。由于地形限制,局部地段可能不適合大型設(shè)備作業(yè),故大峰礦現(xiàn)有的小型設(shè)備依然有用武之地。只有形成了以“大型設(shè)備為主、小型設(shè)備輔助”的機(jī)械裝備局面時(shí),才能克服設(shè)備和剝離生產(chǎn)的矛盾,降低安全生產(chǎn)事故機(jī)率,并大幅提高設(shè)備效率和經(jīng)濟(jì)效益。3.7開拓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于礦區(qū)內(nèi)地形限制,如果排土場和開拓運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,會(huì)造成系統(tǒng)頻繁改造現(xiàn)象,嚴(yán)重影響安全和均衡生產(chǎn),降低生產(chǎn)效率,提高噸煤成本。根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)狀,現(xiàn)從宏觀角度對總體設(shè)計(jì)思路闡述如下:1)外排土場位置的選擇。外部排土場的優(yōu)化設(shè)計(jì)將影響開拓運(yùn)輸系統(tǒng)和排土系統(tǒng)設(shè)計(jì)。排土場選址應(yīng)遵循“占地面積小、排土容積大、運(yùn)輸距離短”的原則。根據(jù)圖紙整理研究和實(shí)際勘察,礦區(qū)西側(cè)首選在汝箕溝煤礦上一采區(qū)西北側(cè)設(shè)計(jì)1#排土場、白芨溝煤礦南三采區(qū)西北側(cè)設(shè)計(jì)2#排土場;礦區(qū)東側(cè)設(shè)計(jì)排土場相對容易,自南向北分別在汝箕溝煤礦原礦中、小學(xué)區(qū)設(shè)計(jì)3#排土場、大峰礦現(xiàn)用山南排土場定為4#排土場、黑頭寨火區(qū)東側(cè)定為5#排土場、白芨溝煤礦南二采區(qū)東側(cè)設(shè)計(jì)為6#排土場、北三采區(qū)東側(cè)設(shè)計(jì)為7#排土場(見圖5)。這7個(gè)大型排土場總排土容積超過15億m3,為整個(gè)礦區(qū)露天復(fù)采解決排土壓力、實(shí)現(xiàn)內(nèi)排提供了一定的條件。另外,在下組煤露天復(fù)采完畢的地段,要盡量優(yōu)先設(shè)計(jì)內(nèi)排。2)開拓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、合理規(guī)劃,分別建立“上部、中部、下部”開拓運(yùn)輸系統(tǒng)(見圖5)。上部開拓系統(tǒng)相對獨(dú)立,主要?jiǎng)冸x汝箕溝向斜軸西翼上組煤和蓋山厚度相對較小的下組煤,剝離物排至礦區(qū)西側(cè)排土場。中部開拓系統(tǒng)位于向斜軸兩側(cè)范圍,分別與上部、下部開拓系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)線連接,中部開拓系統(tǒng)的剝離物要根據(jù)實(shí)際地形,通過聯(lián)絡(luò)線就近排至西側(cè)或東側(cè)排土場。下部開拓系統(tǒng)也相對獨(dú)立,主要?jiǎng)冸x汝箕溝向斜軸東翼上組煤和蓋山厚度相對較小的下組煤,剝離物排至礦區(qū)東側(cè)排土場。由于工作線較長,可以根據(jù)實(shí)際地形將礦區(qū)設(shè)計(jì)劃分為若干個(gè)區(qū)段,各區(qū)段分別有獨(dú)立的上、中、下部開拓系統(tǒng),區(qū)段之間相互連接,從而在整個(gè)礦區(qū)形成科學(xué)合理的開拓系統(tǒng)和排土系統(tǒng)。如大峰礦羊齒采區(qū),如果納入礦區(qū)露天復(fù)采整體規(guī)劃設(shè)計(jì),按照這個(gè)思路,就可以形成這樣的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)和排土系統(tǒng),從而避免在中槽采區(qū)排土壓煤,大幅提高中、長期經(jīng)濟(jì)效益。3.8礦區(qū)拾遺水資源開發(fā)和