元金煤矿井工开采转露天开采可行性研究 .pdf

20 13 年 第 3 期 煤炭工程 d oi 10 1 1799 ce20 13 03006 元 金煤 矿井工开 采转露天开采可行性研 究 侯进 山 山西煤炭运销集团元金煤业有限公司 山西 孝义032307 摘要 文章分析 了元金矿采取露天开采和井工开采时的回采率 服务年限及开采条件 提 出元金矿由井工开采转为露天开采方案 并结合元金矿 实际的地质条件与生产条件 从技术和经 济两方面对露天开采的可行性进行 了论证 分析表 明元金矿采用露天开采具有明显的优势 该研 究对我 国煤炭资源开发过程 中资源条件适合的矿山实施 井工转露天开采具有现实意义 关键词 井工转露天 露天矿 回采率 剥采比 可行性 中图分类号 TD214 1 文献标识码 B 文章编号 167 1 0959 2013 03 0017 03 S tu d y o n F ea si b i li ty o f U n d erg rO u n d Mi n i n g T u rn ed to S u rfa ce M i ni ng i n Y uanji n M i ne H O U Ji n shan Y uanji n Coal C om pany L td Shanxi Coal Transpi rati on and Sales G roup X i aoyi 0 32307 C hi na A b stra ct T h e pap er analyzed th e m i ni ng recovery rate servi ce li fe an d m i ni n g cond i ti ons of th e su rf ace m i n i n g and the underground m i ni ng conducted The paper provi ded that Y uanji n M i ne should turn the underground m i ni ng to the surface m i ni ng In com bi nati on wi th the actual geologi cal condi ti on and the producti on condi ti on i n Y uanji n M i ne from the techn i cal an d econom i c aspects the veri fi cati on w as condu cted on th e feasi b i li ty of th e surf ace m i n i ng T he analy si s show ed that the surf ace m i ni ng app li ed to the m i ne w ou ld have rem arkable advantages T h e stu dy w ould have p racti cal si gn i fi cances to turn the un dergr ound m i n i n g to the surface m i ni ng i n m i n es w i th sui tab le resources con di ti on s during th e coal resource developm en t process i n C h i na K ey w o rd s un dergr ound m i ni ng tu rn ed to surf ace m i n i n g surf ace m i n e m i ni ng recovery rate feasi bi li ty 山西煤炭运销集 团元 金煤业 有 限公 司是 由 4 个 生产 矿 井和2 个关闭矿井兼并整合而成 兼 重组后矿区面积 8 1879km 新增矿 区 面积 3 7223km 批 准 开采 9 10 11 号煤 层 生产规模为 60 万 t a 由于元金矿兼并 重组前 各矿已开采多年 供井工开采的剩余保有资源已不多 而 且矿 区内采空 区较 多 考虑 到该 区埋藏 较浅 过 去采 区同 采率较低 若采用露天开采可对采空区内遗留的煤炭资源 进行 回收利用 1 元金矿井工开采转露天开采的必要性 1 1提 高资源回收率 延长煤矿服务年限 根据 山西省霍西煤田孝义市山西煤炭运销集团元金 煤业有限公司煤炭资源储量核实报告 以下简称 核实 报告 截止 2009 年 12 月31 日 经估算 元金矿矿田内 9 10 11 号煤层累计查明资源储量 5743 万 t 保有资源储 量 111b 122b 333 4484 万 t 贫煤 1754 万 t 贫瘦煤 2730 万 t 采空 区动用 资源 储量 1259 万 t 1 采用井 工方式开采 可利 用 面积 约为 1 28km 位 于矿田中部赋煤区域 其余部分受采空区 巷道 村落影 响均不满足规模开采条件 经过计算 矿井设计可采储量 为640 99 万 t 资源回收率为 14 29 只考虑实体煤 按 生产规模 60 万 t a 考虑储量备用系数 1 4 井工矿可服务 7 63 a 2 采用 露 天 开采 开 采 境界 东 西平 均 长 度 深 部 为 4 97km 地表 为 5 22km 南北 平 均 宽 度 深 部 为 0 49 2 90km 地表 为 0 68 3 09km 深部 面 积 7 7103km 地 表面积 9 3781km 开采 深度 20 150m 开采境 界 内地质 资源储量 52 82M t 可采地质储量 52 29M t 开采境界内可 采出原煤量4087 80 万 t 包括回收采空区内残煤量 则资 源回收情 况较井工开采提高 5 4 倍 资源 回收率为 81 78 只考虑实体煤 满足充分开发利用煤炭资源的要求 按 设计生产能力0 6M t a 储量备用系数 1 1 计算 设计均衡 收稿 日期 20 12 10 25 作者简介 侯进山 1963 一 男 工程师 1989 年毕业于山西矿业学院 现任山西煤炭运销集团元金煤业有限公司总 工程 师 一直从事采矿技术及管理工作 1 7 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 煤炭 工程 201 3 年第 3 期 服务年 限为 79 9 可见 元金矿采用露天开采可以将采空区剩余的煤炭 最大限度地得以回收 提高煤炭 回收率 保护 日益稀少的 煤 炭资源 1 2 提 高开采条件 实现安全 高效开采 根据矿井地质条 件及矿 井开采 现状分 析 元金 矿 由于 受井T 采空 区 采 空 积 水 作业 方式 的影 响 井 工 开采 条件及安全性都存在问题 具体体 现在 以下 几方 面 1 元金矿赋存主采煤层 9 10 11 号煤层 已被原 井工 矿破坏 采用 井工 方 式开 采 工作 面布 置需 避 让采 空 区 义 冈原采空 区分布 的不规则 性 导致 工作 面频繁 移设 则 不能达到规模开采 2 南于 采空 区 积 水 区 的存 在 导 致 该 矿安 全 条件 差 采用井工方式开采 生产 中稍有不慎井下巷道与原采 空 或未探 明采 空 贯通 易 出现 瓦斯突 出 火 灾等 重大 安全事故 另外 采空 区积水总 面积 为 333612rn 积 水量 为 530000m 积水量及积水 范 围较 大 未完全排 放 的采空 区积水会沿煤层底板流入正常丁作面中 发生透水 淹井 等重大安全事故 而采用露天开采 开采时采用分层 剥离 对于采空 区 火 区和 老窑积 水 可利 用预先 爆破 剥 挖灭 火 打水平放水 孔等方 式处理 这些对 于井 丁开采 的较大 的安全 隐患 在转 变开 采方式 后得 到很好 的解决 安 全性 大大提高 3 露天开采 为开挖作业 生产期 间的主要危险 危 害 素集 中在 疏十排 水 机械设 备 电气 运输 和边坡 稳定 等方面 而且事 故 隐患便于 监测 发现 处 理 事故 隐 患 少 而井工 开采 为井下 作业 矿 井提 升 运输 通风 行 人 排水 供 电等系统均通过数量 有限的井简 与地 面连通 井 下危 险 危害 因素 多 除 了具 有和 露天矿 相似 的事故 隐 患外 还有提 升 通风 煤层 自燃 煤尘 爆 炸 地温 噪 声等危 险 危害 因素 4 井下作业 集中在巷道 硐室 和工 作面 内 作业 空间 狭小 空气潮 湿 照 明不好 作业 人 员安全 条件 差 而 露 天开采 比井工开 采劳 动条件 好 我 国井工煤 矿百 万吨死 亡 率约在 0 35 左右 而露 天煤矿百 万吨死 亡率仅 为 国有大 型矿井的 1 30 更 为地方 乡镇井工煤矿所无法 比拟 综上所述 露天开采机械化程度高 安全生产条件好 资源回收率高 元金 矿不适 宜采 用井工 开采 转 变为露 天 开采是 必要 的 另外 对 元金矿 区范 围 内原 井工 矿遗 留资 源的回采 不仅符合国家产业政策 而且更有利于有效保 护和合理 开发煤 炭资 源 对实 现矿 区可持续 发展 具有 重要 意 义 2 元金矿井工转露天开采的可行性 经现场考察和专 家论证 元 金矿 具备 由井工 开采 转露 天开采的条件 对兼并 重组后 的元 金矿进行 露天 开采 在技 术 是可行的 经济上是可取的 18 2 1 技 术可行 性分 析 2 1 1经济合理剥采比的确定 根据现行的 煤炭 业露天矿设计规范 G B50 197 2005 元金矿所产煤种 为贫煤 贫瘦煤 规范 规定其经 济 合理剥采 比不 宜大于 10m t 由于该规 范于 2005 年 制定 考虑当时煤价较低 其确定的经济合理剥采 比偏小 能 顺应现在的市场条件 新 发布 的 煤炭 T 业露 天矿设 计规 范 征求意见稿 中确定露天开采经济合理剥采比可以果 用价格法计算 得 出 又 因元金 矿煤 价较 高且采 用露 天开采 可 以对原井 T 采空 区 内残 煤进 行 回收 因此考 虑 以价格 法 确定该矿经济合理 剥采 比 价格法 计算 经济合 理剥 采 比公 式如下 v 1 D 式 中 露天开采经济合理剥采 比 m t P 原 煤售 价 按 当地售 价 420 0 元 t n 露 天开采成本中除剥 离成本外 的其它成本 取 140 元 t 6 露天开采剥离单价 取 12 0 元 m 由式 1 计算得 v 23 3m t 根据 以上结果 该 矿采用 价格 法计算 的经 济合 理剥 采 比为 23 3m t 为保证露 天矿 具备 一定 的经济效 益 确 定 以20m t作为该矿经济合理剥采比 根据对矿田内煤岩量 进行 的计算 全矿平 均剥采 比为 9 62m t 既 满足选 取 的 经济合理剥采 比 20m t 又满足 规范规 定 的经 济合 理剥 采 比 10m t 因此 元金矿具备露天开采 的基本条件 2 1 2 采掘场及排土场边坡稳定性分析 通过对元金煤 矿地 质资料 的收 集 整理及 分析 并结 合 其地质勘查成果 矿 田地层总体走向近北东 向南东倾斜 的单斜构造 地层倾角一般 2 10 矿 田内褶 曲较发 育一 般为宽缓的波状起伏 两翼倾角 5 8 在区内延伸几百 米至上千米 就全区而言 岩体的整体稳定性较好 对边 坡稳 定性 影响较小 根据选择 的采掘场稳定边坡角 36 排土场稳定边坡 角 17 其在露天开采范 围内均可保证 煤炭工业 露天矿设 计 规范 要求 的稳 定系数 闪此该 矿排 土场 采掘 场边坡 较 稳定 2 1 3 开采T 艺及 开拓方式 由于该矿剥采量 不大 地 形变化 较大 T 作 台阶数 量 变化较大 剥采工程 采用适 应性较 强 的单 斗一卡 车开采 丁 艺 选定开采工艺就基本确定 了开拓方式 其开拓方式为 公路开拓 根据该矿 煤层赋 存状况 确定其 开拓方 式 为沿 煤层顶板走向拉沟 倾向推进 T 作帮移动坑线联络 多 出人 口开拓方式 2 1 4 开采方法 1 剥离方式 剥离 台阶水平分 层 俞阶高度 10i n 剥 离 台阶采用 端T 作 面平 装 车 的剥 离方 式 采 掘 带宽 12m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2013 年第 3 期 煤炭工程 岩石 冻结季冻 土需 穿爆 由液压铲采装 之 字 型走行 适应采宽 自卸汽 车运输 推土 机完成 平 整 清 扫工作 面 和运输通路 等辅 助作 业 上部仍用液压挖掘机采装 2 采煤方法 煤 层的开采都 以顶板剥离 露煤方式 由顶 向底采煤 倾斜 分 层或 水平 分层 依 据煤 层 倾角 变 化而 改 变 煤层倾角大于5 时水平划分台阶 煤层倾角小于5 时 倾斜划分台阶 对于较薄的煤层 可站在煤顶的剥离物上 液压铲 由上 向下分 层 选采 或用 推 土机 从 上 向下 推成 堆 由装载机装车运 出 采煤 由液 压铲进行 2 1 5 排土场位置确定 综合考虑该矿外排总量要求 将外排土场选择在矿 田 北侧 一处三面环 山的沟谷 处 距矿 田边界最 近处 260m 此 沟谷外 排容量较大 最大 相对高 差 120m 此 沟谷下 游 lkm 内无村落 沟谷南侧为上坞头村 考虑环保影响距离要求 搬迁此 村落 外 排土场主要用 于基建 期及 生产 时期 不能 实现 内排 的 工程量 排弃方式为卡车排弃 基建期的工程量全部外排 达产第一 年后内排 土场 就可 实现少 量 内排 从 而减少 了外 排量 达产 后第 四年可实现全部 内排 2 1 6 防治水 方案 根据 目前掌握的水文地质资料 根据涌水量等因素对 疏干方式 进 行 了 比选 最终 确 定在 采 区采 用 平 盘集 水 沟 集水坑平行 疏干方式 采区排水系统 由坑底排水泵站敷设一条正常降雨排 水管路和一条暴雨排水管路 正常降雨排水管路沿非工作 帮 端帮敷设 排人工业场地内的污水处理站 暴雨排水 沿非工作帮 端帮将水排至采掘场南侧自然沟道 根据地形特 点 设计 考虑在 采 掘场 的西侧 和东 侧 布置 临时防洪堤 避免雨季洪水进人采坑 临时防洪堤利用采 掘场剥离物排 土 即可 同时 该 矿外 排 土场存 在一 些 冲沟 及支沟 考虑存在汇水 的可能性 因此在外排土场上游设 置临时防洪堤或简易排水沟 从 上述露天开 采技术 分 析可 以看 出 元金矿 采用 露 天 开 采在技术上是完全可行 的 2 2 经 济效 益分析 井工开采与露天开采经济效益分析对照见表 1 表 1 井工开采与露天开 采经济效益对 比表 根据表 1 可 知 元 金 矿 采用 井 工 开采 资 源 回 收率 低 开采条件差 服务 年 限内利 润总额 低 而露 天开 采虽 然成 本较高 但资源回收率及服务年限内净利润总额较高 税 后财务内部收益率大于选定的基准收益率 10 从整体 经济效益看 露天开采远远优于井工开采 因此 元金矿 采用露 天开采在经济上是可行 的 3 结语 综上所述 元 金矿 由于 采空 区 积 水 区 矿 田 内村 落 等原因 采用井工开采 资源回收率低 服务年限内利润 总额低 这就证 明了原确定 的井 工开 发方 式不 合理 而露 天开采安全性较高 资源回收率高 特别是元金矿矿田范 围面积大 利用 露 天开采 煤层 开发强 度大 按 生 产能 力 60 万 a 经济效益显著 因此 元金矿采用露天方式开发 是可行的 合理的 参考文献 1 中煤 国际工程集 团沈 阳设计研 究 院 山西煤炭运 销集 团元 金煤业有 限公 司煤 矿 井 工 转 露 天 开 采 论 证 报 告 R 20 12 2 中煤 国际工程集 团沈 阳设计研 究 院 山西煤炭运 销集 团元