西露天矿坑采掘排土及平洞开采规划.doc

西露天矿坑采掘排土与井工开采规划方案西露天矿东露天矿设 计 院2013年1月30日 一、本次规划的结果西露天矿坑采掘排土及平洞开采规划要解决的问题和拟采取的办法：1、矿坑西区由纵向开采转为横向开采介于目前南帮边坡持续向北变形滑移，为不影响西露天产量，坑下采掘采用横向开采，沿煤层走向推进。避免坑底因沿走向方向拉沟长度过长，不能及时回填引起南帮的持续或加速变形。改为横向开采后，在坑底沿煤层走向方向暴露的长度将大大的缩小，并能及时回填，可有效阻止南帮的滑移变形。2、扩采29E与北帮边坡稳定的关系扩采的前提条件：保证上部铁道线路的安全；保证北帮边坡的稳定。在此条件下，尽可能回收29E下的煤炭。经计算29E适合扩采的区域为E800以东（需要有资质的单位验算）。3、解决平洞与矿坑采掘排土的关系为回收煤炭资源，在西端帮横采E300以西煤层底板露出之后，可及时设平洞向北采掘露天界外煤炭，根据地形条件和井筒设置角度向南延伸，将工业广场设在E350 N190 -262水平附近。井采煤炭可通过-188破碎提升系统运往地面。随着横采向东推进，坑底及井筒位置逐渐被填埋。之后平洞采掘与横采内排互不影响。4、西端帮扩容解决坑口油厂废渣排放收容空间不足的问题根据采矿的进度和规划（约2019年），可适时将2、3号公路废除，西端帮可释放出3000万立方米的收容量（与抚顺矿业集团排土接续规划2012-2027比），可供废渣排弃。具体排弃标高可与相应的电铁标高一致。这样既可以缩短废渣排弃距离，排弃位置又可以做电铁的路端。在2、3号公路中断后，与-309泵站及井筒的联络，经南帮公路，并在南帮公路最低点通过修建折返通路至-188破碎站，实现地面与坑下的联系。见“南帮公路至坑下的联络通道”5、解决排土量的平衡（参照抚顺矿业集团排土接续规划2012-2027）对东露天最大发展时期1930万M3，除东舍场安排200万M3，内剥离100万M3之外，其余1630万M3剥离要排至大坑。大坑中除了排弃来自东露天的剥离之外，还需排弃坑口油厂约230万M3的废渣。西露天矿坑排土安排（在东露天最大发展时期）：西区：1540万M3西端帮电铁:650万M3；西端帮路端（皮带转汽车）：230万M3；西区坑底（溜槽转汽车）：660万M3；东区：320万M3东端帮电铁：320万M36、平洞开采经储量核实，露天采矿境界外至采矿许可证内煤炭地质储量3417.6万吨，其中深胜煤柱以西采矿许可证内1355.8万吨，证外360.4 万吨，总计1716.2万吨，全部为露天开采到界区域，该区域煤炭厚度较稳定，平均厚度为40米，倾角23 o29o，较适合于井工开采。本着“先采矿许可证内，后采矿许可证外”的开采原则，深胜煤柱以西区域煤炭开采分两期，共布置了五个工作面，规划开采期为7.1年，可生产煤炭463.94万吨。年产约为65万吨。二、具体规划内容本方案包括四个部分：第一部分是西露天矿西区横采内排；第二部分是北帮29E公路并段开采；第三部分是西端帮排土规划；第四部分是井工开采规划设计。（一）、方案设计总的原则1、积极应对南帮变形、北帮高段，改善矿坑南、北帮边坡的稳定性。2、最大限度的回收西露天矿煤炭和富矿资源，安全回收29E公路界外资源。3、遵循集团公司整体排土规划。4、平洞开采不压露天界内煤炭。5、平洞开采与东露天矿排土、西露天矿横采内排、北帮29公路E800E2100并段开采相互衔接，互不影响。（二）、规划的总体进度本规划总体进度表序号项目工程量工期1E300以西到界242万立方米2013年10月至2014年6月2井采岩巷及预留巷道施工岩体内60米预留巷道909米2014年10月至2015年6月3北帮29公路E800E2100并段开采煤炭增加104万吨，富矿增加155万吨。2014年7月至2018年4E460以西到界718万立方米（含E300以西到界量）2013年10月至2015年6月5E400以西到界区域回填112万立方米2015年7月至2016年2月6井采系统施工岩巷826米煤巷7459米地面注浆站1座2015年7月至2016年12月规划总体进度表序 号项 目2013年2014年2015年2016年2017 2018年10月-12月1月-6月7月8月9月10月-12月1月-6月7月-12月1月-2月3月-12月1-12月1E300以西到界242万立方米2井采岩巷及预留巷道施工岩体内60米预留巷道909米3北帮29公路E800E2100并段开采煤炭增加104万吨，富矿增加155万吨。4E460以西到界718万立方米（含E300以西到界量）5E400以西到界区域回填112万立方米6井采系统施工岩巷826米，煤巷7459米地面注浆站1座第一部分 西露天矿西区横采内排（E460以西到界）一、设计目的为了有效应对南帮边坡变形，顺利实现跟踪内排，坑底由原来的纵向拉沟改为横向拉沟，延走向推进。同时可实现矿坑西区提前到界，增大西区内排空间，并为平洞开采井筒的设置创造条件。二、方案设计依据1、以2012年12月末地表线为起始线切算量。2、剥离算量采用全区单剖面。3、煤炭算量采用剖面法，一百米间隔剖面，每个剖面标高间隔50m，按照含煤系数计算基础表分别选用不同的含煤系数值进行计算；矿层回采率：煤层90%，油母页岩富矿层90%；容重：煤1.3吨/ 立方米，油母页岩富矿2.05吨/立方米。4、10立方米电铲效率按每年160万立方米计算，4 立方米电铲效率按每年80万立方米计算。5、排土场松散系数为1.1，收容空间=排弃空间/排土场松散系数。三、开采参数本方案设计采用水平分层划分台阶，根据南北横向拉沟降深，纵向水平推进的开采方法，设计确定台阶高度为8m，采宽30m，至少留设1个缓冲开采工作面，工作平盘宽度60m，运输道路宽度25m，坡度8%，内排土台阶坡底与采煤台阶坡底追踪距离60m。四、开拓运输系统本次方案设计，在运输系统上有很大的改动，西区坑底公路系统从2013年10月开始，E800以西采用南北折返的方式由东向西降深至坑底，实现西区横采内排，加快西区坑底到界，为排土留出排弃空间，及时排弃以增加帮坡的稳定性。1、煤炭运输系统E460以西全部到界的煤炭运输系统是：由-188公路由东向西按8%的坡度降深，经E2100，-292水平位置折返，降深至E800、-322水平，开始向西采用8%的坡度进行南北折返降深，最终降深至E460，-387水平位置，使E460以西区域全部到界。详见“E460以西到界平面图”。2、剥离运输系统剥离运输系统设计在缓冲仓北侧-207水平公路，运往内排土场排弃，或走-188公路再到内排土场排弃。五、E460以西到界实现横采内排的工程量本次设计以2012年末地表线为起始线进行切算，开采区域范围为E200-E900，最终采深-387水平，E460以西到界横采内排总工程量718.2万立方米，其中：煤炭体积356.5万立米（合178.1万吨），剥离361.7万立方米（含富矿215万立米，合富矿397万吨）。详见“E460以西到界横采内排工程量表”。E460以西到界横采内排工程量表项目E200E300E400E500E600E700E800E900合计总体积（万m3）5.481.4101.7175.8140.885.668.359.2718.2绿土（万m3）2.611.86.836.824.582.5富矿（万m3）3454.360.531.534.7215贫矿（万m3）4.824.711.340.8夹石（万m3）1013.423.4岩小计（万m3）1054.890.878.668.359.2361.7煤体（万m3）5.481.491.7121507356.5含煤系数0.74050.67460.42570.44870.54560.51670.86170.6424煤重（万t）4.764.245.763.531.94.2178.1注：以2012年12月末地表线切算。六、横采留出的排土空间E460以西到界后，在E400E460留出60米跟踪内排距离。E400以西排土空间为123万立方米，收容量为112万立方米。规划2015年7月可以实现内排。详见“南北折返纵断图”。七、采掘场防排水根据坑下涌水量及暴雨径流量的计算结果，考虑到防排水系统及采掘场采矿工程的现状，坑下防排水系统的布置主要分两个时期进行，即矿坑最低点E600到界前和E600到界后。E600到界前：E600下水口标高在坑底上部，需要在坑底最深处设置捣泵站，把汇水捣入负309泵站，实现浅水浅排，水大溢流时进入E600下水口。E600到界后：由于E600下水口标高在矿坑最底部，要对E600下水口下部进行包裹，防止汇水携带泥沙通过E600下水口，直接进入负425水仓，所以坑底汛期时需要设置浮船泵站，把汇水捣入负309泵站，实现浅水浅排。为防止汛期淹埋采矿工程机械设备，保证安全度汛，每年进行单项防排水设计，汛期按50年一遇暴雨强度设计，淹没线以下不进行采矿作业。第二部分 北帮29E公路并段开采2012年末，西露天矿设计境界内煤炭可采储量750万吨，油母页岩富矿可采储量650万吨。为了最大限度回收煤炭和富矿资源，实现效益最大化。我们对开采境界外北帮29公路下部煤炭和富矿进行了核实。并规划予以合理的采出。一、边坡稳定分析为了安全的回收29E以下的煤炭及富矿资源，对北帮29E公路并段开采进行了边坡稳定分析。分析计算方法采用Sarma，力学指标采用八五课题攻关项目北帮边坡稳定研究中的指标。详见北帮29E公路并段开采边坡稳定分析成果表。北帮29公路并段开采边坡稳定分析成果表剖面计算范围边坡角稳定系数备注疏干25%疏干50%疏干75%E400-39262330.8390.9641.084E600-41840340.8100.8700.943断层E800-40273320.7920.9161.032断层E1000-38959330.9401.0581.178E1200-37344330.8450.9451.053充填、断层E1400-35746321.0681.1821.292E1600-34146311.0821.1901.306E1800-32560311.0641.2041.340E2000-29753301.1151.2561.393根据DZ/T0218-2006“滑坡防治工程勘查规范”，滑坡稳定状态应根据稳定系数按下表确定。滑坡稳定状态划分滑坡稳定系数FF1.001.00F1.051.05F1.15F1.15滑坡稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定由上表可见：E400边坡疏干75%时稳定系数为1.084；E600边坡疏干75%时稳定系数为0.943；E800边坡疏干75%时稳定系数为1.032。E400至E800区域边坡存在不稳定的风险。因此我们规划将北帮29E公路从E800开始向东的区域进行并段开采，边坡处于基本稳定状态。上述边坡稳定性分析是基于二维模型的极限平衡方法，考虑到三维空间的边坡体，在一定空间范围内边坡变形体具备侧边约束力，可增强该区域的边坡整体抗滑能力，从而在快速开挖、内排压脚的过程中实现边坡的整体稳定性提高，稳定系数控制在1.05以上。二、北帮29E公路并段开采的储量核定通过废除北帮运输系统，调整坑底最终开采深度，合理回收界外煤炭和油母页岩富矿量，煤炭可采储量增加104万吨，富矿可采储量增加155万吨。同时将西露天矿煤炭生产由原来的2017年延长至2018年，将富矿生产由原来的2013年延长至2015年。1、废除北帮运输系统，增加煤炭及富矿量废除北帮运输系统，对29E公路进行并段采掘，只保留10米安全平盘，并且每降深30米保留10米安全平盘，增加采剥总体积328万立方米，其中，发生纯剥离量180万立方米，可采出煤炭104万吨，富矿155万吨。详见北帮29E公路并段开采增加岩种量表。北帮29公路并段开采增加岩种量表区间单位E800E900E1000E1100E1200E1300E1400E1500E1600E1700E1800E1900合计总体积万m38.3 33.0 42.2 37.5 52.0 24.5 23.8 27.9 21.4 14.3 9.7 3.4 328 绿土万m11.2 6.5 5.2 4.4 5.0 32.3 富矿万m8.4 8.1 15.2 12.6 18.0 5.0 7.2 6.9 2.6 84 富矿重万t15.5 14.9 28.0 23.2 33.2 9.2 13.3 12.7 4.8 155 贫矿万m4.6 3.2 3.1 5.5 6.0 8.5 7.2 6.0 6.0 2.9 1.4 54.4 夹石万m1.3 2.2 2.3 2.0 1.5 9.3 纯剥离万m25.5 20.0 25.8 22.5 29.0 13.5 14.4 14.9 10.1 2.9 1.4 180 煤体万m12.8 1316.415.0 23.0 11.0 9.4 13.0 11.3 11.4 8.3 3.4 148.0 含煤系数0.5260.64240.71040.66960.5730.76080.5740.68740.5630.68460.60070.5882煤重万t7.4 9.2 12.9 11.1 14.6 9.2 6.0 9.9 7.0 8.6 5.5 2.5 1042、重新安排西露天矿长远规划产量在原长远规划的基础上，充分考虑逐年坑底变窄，采区变短，生产难度加大，导致采矿机械设备生产能力降低，核定产量将逐年减少。对增加的煤炭及富矿可采储量重新进行了生产安排，具体见下表。重新核定西露天矿逐年产量安排表年份富矿(万吨)煤炭(万吨)原规划新规划原规划新规划2013年4003601701702014年3601701702015年851701702016年1401402017年1001402018年64合计400805750854第三部分 西端帮排土规划一、西端帮电铁排土规划(原排土规划内容)西端帮电铁排土最终将出设八条电铁排土线为东露天矿进行排土作业服务，分别为28-2（+60+50）、28-1（+30）、13-2（+10）、13-1（-5）、14-3（-25）、14-2（-45）、14-1（-60）、17-1（-80）。在保留现有储煤场、老3号公路消能池以及二号、三号公路的前提下进行排土作业设计。电铁排弃总收容空间可达到1.58亿立方米，收容量为1.44亿立方米。西露天矿西端帮电铁排土收容量表铁道线路水平段高（m）面积（万）收容空间（万m3）收容量（万m3）28-2+60306118441677+5025822046186028-1+30201262527229713-2+10151211818165313-1-520951906173314-3-2520921842167514-2-4515771149104514-1-6020711426129717-1-80206412861169总 量15845144042013年至2017年，西坑电铁排土线除17-1线没安排排弃外，其余均进行排弃作业安排，其总排弃量为2850万立方米。2013年至2017年西露天矿西端帮电铁排弃量表单位：万立方米水平2013年2014年2015年2016年2017年+60150 150 200 200 200 +30100 100 100 100 100 +1060 60 60 70 70 -560 60 60 60 60 -2560 60 60 60 60 -4550 50 50 40 40 -6060 60 60 60 60 各年总量540 540 590 590 590 合计28502018-2022年电铁排土规划：2018年至2022年期间，按每年650万立方米排弃量安排，各水平铁道排弃量安排分别如下：28-2排弃量为200万立方米/年，28-1排弃量100万立方米/年，13-2排弃量70万立方米/年，13-1排弃量60万立方米/年，14-3排弃量60万立方米/年，14-2排弃量40万立方米/年，14-1排弃量60万立方米/年，17-1排弃量60万立方米/年。其中，17-1铁道线路于2020年开始进行排弃使用。2013年至2017年总排弃量为2850万m，2018年至2022年总排弃量为3130万m。从2022年往后，按每年650万m排弃量安排，剩余收容空间8000万m，还可为东露天矿排弃服务12年。即服务至2034年。2018年至2022年西端帮电铁内排铁道线路段高（m）排弃量（万m）有效距离（m）有效截面(m2)抬坡截面(m2)推进距离（m）28-2301000800240001620024928-120500762152401926414513-21535015502325015113-12030014002800010714-320300873174601152910314-21520013001950010314-12030011502300013017-1201809601920094合计3130西端帮电铁排土线段高需要做调整（按上表），北帮需要做一些工程以适应端帮排土。在原规划中有详细的说明。否则铁道排土将不能按规划延续下去。二、西端帮电铁排土与横采内排的关系因北帮29E公路并段开采增加排弃量104万立方米，E460以西到界后，E400以西坑底内排收容量为112万立方米，则更加的剥离可在坑底就地消化。没有挤占电铁排弃空间。随着横采内排的发展，坑底由西到东的逐步到界，西露天的剥离将在坑底就地排弃，可以有效的减少汽车在上部排土，为17-1电铁排土线倒出排弃空间。三、西端帮电铁排土与井筒位置的关系本方案将井筒口位置设在E350 N190 -262水平区域。西端帮电铁排土2024年排弃位置不会影响到井筒口。详见2024年排土平面图。四、西端帮汽车排土规划坑下由于实行横采内排，西端帮汽车排土做了适当的调整。西露天矿2013-2018年发生汽车剥离排弃量为928万m3，其中在坑底-262水平以下回填压脚322万m3，-160水平以上，-80水平以下安排606万m3，-80至-160水平比原规划少了约240万m3，这样-80水平电铁可较原规划提前2年铺设（2018年）为使西端帮电铁排土能够持续的向东推进，长时间保留电铁工艺，就需要西端帮电铁水平以下（-80水平以下）至坑底以上有汽车排土平盘（每个平盘段高不超过30米）做为支撑，同样需要持续不断的向东推进。汽车平盘的排弃量，全部由坑南溜槽来提供。为实现上部电铁均衡的向东推进，需要下部汽车至少有560万m3/年的排弃量做铺垫。见“西端帮排土断面”-80至-160西端帮汽车内排土场排弃空间及收容量如下表水平平均段高(m)面积(万m2)空间(万m3)收容量(万m3)-802021421382-1002013.2264240-120206.0120109-140203.06055合计865786西露天矿2013至2018年总汽车排弃量表项 目201320142015201620172018合计总排弃量（万m3）340283191157108791158选煤厂矸石（万m3）454545403025230西区下部汽车排土场（万m3）小计2952381461177844928负80跳汰矸石303030302525170采区剥离物排弃量265208116875329758西露天矿2013至2018年采区剥离逐年分岩种排弃量表单位：万m3年份绿土富矿损失量贫矿夹石合计2013103201271526520146135912120820151067391162016424587201716375320182929合计16465343186758第四部分 井工开采规划设计为最大限度的回收西露天矿北帮下部压煤，在矿坑E300以西到界后，具备预留井筒施工条件，从2014年10月至2015年7月完成预留井筒969米的施工，2015年7月至2016年12月进行井筒延伸掘进和采区巷道施工，形成矿井系统对深胜煤柱以西北帮压煤进行井工开采。一、采煤方法及回采工艺本方案设计矿井采用走向长壁后退式膏体充填综合机械化采煤方法。就是利用采煤机落煤，利用液压支架支护工作面顶板，利用膏体材料充填管理采空区顶板，充填材料利用矿坑剥离排弃的废矸石和粉煤灰，在地面粉碎后加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体，由地面充填站通过管道输送到井下采空区，形成膏体充填体支撑上覆岩层，保障矿坑北帮边坡稳定及上覆铁道线路安全。二、矿井巷道布置本方案设计矿井位于深胜煤柱以西，露天开采到界以北区域。根据煤层赋存条件、采区位置和旧采迹情况，本设计利用深胜煤柱做防水煤柱，设计三条井筒分别为皮带斜井、回风斜井、材料斜井，材料斜井井口坐标：E408.160m，N187.32m，-262m；皮带斜井井口坐标：E374.3m，N191.19m，-262m；回风斜井井口坐标：E332.64m，N208.45m，-262m；三条井筒方位均为3350000。三条井筒-425m水平以下部分均布置在深胜煤柱以西，避免原胜利矿存水渗入。在井底车场附近-460m水平设一座水泵房，各地点汇来的涌水经回风井排水管路排至坑下，再由坑下泵站转排地面。三、工作面布置深胜煤柱以西区域煤炭开采设计分两期，共布置了五个工作面，可生产煤炭463.94万吨。其中：一期布置两个工作面，即3001#、3501#工作面，开采范围：经距E110至W900，纬距N585至N945，开采标高-262.5m-349 m,可采出原煤64.69万吨。二期在3501#工作面北翼N850至N1000布置三个工作面，即4001#、4002#、4003#工作面，开采标高-450m-295m，可采出原煤354.08万吨，回采时三个工作面保证两个工作面同时交替生产，矿井生产能力为75.82万吨/年。四、巷道工程量矿坑E400以西开采到界后，在设计井筒位置沿南帮底板预埋三条井筒，预留巷道总计为969米（其中每条井筒岩体内掘进长度20米，岩体外预埋每条井筒长度303米）。集中排土回填至矿井地面工业广场标高-262水平后，进行井筒延伸和采区巷道掘进施工，一期巷道掘进量总计为8285米，其中岩巷826米，煤巷7459米。五、投资概算（一）井工开采矿井一期投资估算为15026.3万元，其中：1、预留巷道总计为969米，投资估算为776.1万元。2、矿井一期巷道掘进量总计为8285米，其中岩巷826米，煤巷7459米，投资估算为2631万元。3、土建工程：12万元，其中：（1）新建扇风机房30平方米：3万元。（2）地面工业广场配电室1座50平方米：5万元。（3）地面工业广场材料库房40平方米：4万元。4、设备及安装工程11607.2万元，其中：（1）在西露天矿坑下北帮-77m水平新建充填站一座，预计投