一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法
阅读说明：本技术 一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法 (Method for recovering end slope pressing coal of strip mine for partition mining ) 是由 王小红 杨国宇 崔小娟 陈涛 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法,端帮包括到界端帮和共同端帮,采用端帮采煤机作为主要开采设备,技术成熟成本可控；随采随填充,有效保证开采巷道及开采区域边坡稳定性；回填采用膏体填充和露天矿剥离物填充组合方式,降低回填成本,保证回填效果；采用分层开采,减少开采对端帮的扰动,同时实现厚煤层、巨厚煤层的全高度开采；设置排土垫层,提高开采巷道施工水平,增加施工场地,有利于设备布置；设置过渡排土桥可以连通露天矿坑底和内排土场,同时配合排土垫层,实现坑底逐步内排,减少甚至消除端帮压煤开采对露天矿排土的影响,不增加排土成本；对共同端帮实施交叉开采,提高压煤回收率,保证端帮稳定性。(The invention discloses a method for recovering end slope pressing coal of a strip mine for zonal mining, wherein the end slope comprises a boundary end slope and a common end slope, and an end slope coal mining machine is adopted as main mining equipment, so that the mature technology cost is controllable; the stability of the mining roadway and the mining area slope is effectively ensured along with mining and filling; the backfill adopts a combination mode of paste filling and strip mine stripping filling, so that the backfill cost is reduced, and the backfill effect is ensured; the method adopts the layered mining, reduces the disturbance of mining to the end slope, and simultaneously realizes the full-height mining of the thick coal seam and the huge thick coal seam; the arrangement of the dumping cushion layer improves the construction level of the mining roadway, increases the construction site and is beneficial to equipment arrangement; the transition dumping bridge is arranged to communicate the pit bottom and the inner dumping field of the strip mine, and meanwhile, the dumping cushion layer is matched to realize gradual inner dumping of the pit bottom, so that the influence of end slope pressing coal mining on strip mine dumping is reduced and even eliminated, and the dumping cost is not increased; and cross mining is carried out on the common end slope, so that the coal pressing recovery rate is improved, and the stability of the end slope is ensured.)
技术领域
本发明涉及一种端帮压煤回收方法，具体涉及一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法。
背景技术
露天开采作为一种重要的煤炭开采技术，在厚煤层、巨厚煤层开采中有非常明显的经济优势。当前，我国北方及西北大部地区，分布着大量的露天煤矿，其煤层厚度有几十米甚至上百米。分区开采有效降低了煤矿初期投资成本，实现了煤炭资源的最大程度回收，但分区开采端帮众多也使得端帮压煤严重成为新的问题，以50m厚、端帮倾角35°计算，端帮每延伸100m，端帮压煤超过20万吨。因此，如何实现对厚煤层、巨厚煤层分区开采露天矿端帮压煤的回收，对于提高露天矿资源回采率，提升企业效益具有重要意义。目前，针对端帮压煤的回收，往往采用陡帮开采方式，即通过增大端帮边坡角实现多采煤，但受限于安全问题，陡帮开采角度不宜过大，由此资源回收效率仍然不高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法，端帮压煤回收安全且端帮压煤回收效率高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法，端帮包括到界端帮和共同端帮，到界端帮开采方法为，
步骤一：在靠近露天矿境界的一侧开挖形成到界端帮后，滞后露天矿内排土场的推进，在露天矿坑底靠近露天矿内排土场一侧的端帮压煤上开凿首个采硐开采端帮压煤；
步骤二：当H/tanα<300m时，首个采硐长度延伸达到H/tanα位置时停止开采；当H/tanα≥300m时，首个采硐长度延伸至300m时停止开采；H为首个采硐底板距离露天矿地表的高度差，α为首个采硐所在到界端帮的帮坡角；
步骤三：将露天矿剥离的坚硬岩石块运输至首个采硐末端，回填采空区，地质条件脆弱地区可以同时将混凝土输送至首个采硐末端回填采空区；
步骤四：首个采硐向前推进开采期间，在首个采硐靠近露天矿工作面一侧同步开始布置第二采硐，第二采硐与首个采硐之间留设支撑煤柱，支撑煤柱宽度为首个采硐高度的2倍；
步骤五：第二采硐向前推进开采期间，在第二采硐靠近露天矿工作面一侧同步开始布置第三采硐，第三采硐与第二采硐之间留设支撑煤柱，支撑煤柱宽度为第二采硐高度的2倍；以此类推，依次布置到第n采硐，每个采硐在开采完成之后随即进行回填；
步骤六：在首个采硐、第二采硐回填完毕后，在首个采硐、第二采硐硐口对应位置内的露天矿坑底排土形成第一层排土垫层；
步骤七：在首个采硐与第二采硐之间预留支撑煤柱的正上方布置第二层首个采硐；
步骤八：随着第三采硐的回填完成，延伸第一层排土垫层至完全压覆第三采硐的硐口，并在第二采硐与第三采硐之间预留支撑煤柱的正上方布置第二层第二采硐；
步骤九：在第二层首个采硐和第二层第二采硐回填完成后，排土形成第二层排土垫层，在第二层首个采硐与第二层第二采硐之间预留支撑煤柱的正上方布置第三层首个采硐；并以此类推布置第三层第n采硐；
步骤十：以此类推，排土形成第N-1层排土垫层，布置第N层采硐，直至可以开采全部端帮压煤，排土垫层的推进速度与同层位采硐的回填完成速度相匹配，每完成一个采硐的回填之后，排土垫层向前跟进将该采硐压覆；
相邻的第X采区和第X+1采区交界位置端帮为共同端帮，共同端帮开采方法为，
步骤A：开采第X采区时，按照在到界端帮上布置采硐的工序，在共同端帮上进行施工；
共同端帮上采硐长度按照以下方法确定：
当H/tanβ+H/tanγ<300m时，采硐长度延伸到H/tanβ+H/tanγ时停止开采；
当H/tanβ+H/tanγ≥300m时，采硐长度延伸至300m时停止开采；
所述H为采硐底板距离露天矿地表的高度差，β为采硐所在共同端帮的左侧帮坡角，γ为采硐所在共同端帮的右侧帮坡角；
步骤B：在开采第X+1采区时，按照在到界端帮上布置采硐的工序，在共同端帮上进行施工；X+1采区的采硐与第X采区的采硐相互错位布置。
进一步的，所述步骤一中首个采硐在到界端帮的最下层端帮压煤的第一层进行开凿，距离露天矿内排土场最下部台阶坡底线30m。
进一步的，所述步骤六中第一层排土垫层的排土高度比首个采硐高2-3m。
进一步的，所述采硐沿推进方向设置3‰的俯角。
进一步的，在所述到界端帮和共同端帮施工采硐的过程中，在露天矿坑底中部，利用露天矿剥离物构筑从露天矿坑底到露天矿内排土场排土台阶的斜坡状过渡排土桥。
进一步的，在所述采硐进行端帮压煤开采过程中，将露天矿剥离物从过渡排土桥道路两侧向端帮逐渐排弃，当排弃物底部边界距离正在施工的采硐硐口80m时，停止排土；当第N层的首个采硐填充完成后，露天矿内排土场整体开始跟随第N层采硐回填完成的速度，从第N-1层排土垫层至内排土场的最高台阶实行多个排土台阶追踪式排土，多个台阶依次向前推进，并保持相同标高的追踪排土台阶坡底线离最近的正在施工的采硐不低于30m。
与现有技术相比，本发明采用端帮采煤机作为主要开采设备，技术成熟成本可控；随采随填充，有效保证开采巷道及开采区域边坡稳定性；回填采用膏体填充和露天矿剥离物填充组合方式，降低回填成本，保证回填效果；采用分层开采，减少开采对端帮的扰动，同时实现厚煤层、巨厚煤层的全高度开采；设置排土垫层，提高采硐施工的标高，增加施工场地，有利于设备布置；设置过渡排土桥可以连通露天矿坑底和内排土场，同时配合排土垫层，实现坑底逐步内排，减少甚至消除端帮压煤开采对露天矿排土的影响，不增加排土成本；对共同端帮实施交叉开采，提高压煤回收率，保证端帮稳定性。
附图说明
图1为本发明端帮压煤回采方案整体示意图；
图2为本发明采硐布置示意图；
图3为图1中A-A断面剖视图；
图4为本发明共同端帮示意图；
图中：1、露天矿境界；2、到界端帮；3、露天矿内排土场；4、露天矿坑底；5、首个采硐；6、端帮压煤；7、第二采硐；8、第三采硐；9、第一层排土垫层；10、第二层首个采硐；11、第二层第二采硐；12、第三层首个采硐；13、第X采区；14、第X+1采区；15、共同端帮；16、过渡排土桥；17、支撑煤柱；18、第二层排土垫层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种分区开采的露天矿端帮压煤回收方法，端帮包括到界端帮2和共同端帮15。
如图1和图2所示，到界端帮2分层开采方法为，在靠近露天矿境界1的一侧开挖形成到界端帮2后，滞后(或者说“暂缓”)露天矿内排土场3推进，在露天矿坑底4靠近露天矿内排土场3一侧的端帮压煤6上开凿首个采硐5并开采端帮压煤6；首个采硐5在到界端帮2的最下层端帮压煤6的第一层进行开凿，距离露天矿内排土场3最下部台阶坡底线30m。首个采硐5高3-5m，首个采硐5断面初始为矩形，后将顶部修整为拱形，以提高承载能力和稳定性，拱形直径与采硐宽度相同，取值范围3-5m，在首个采硐5内布置端帮采煤机、输送机、通风机及排水泵；端帮采煤机从首个采硐5的硐口开始向垂直于到界端帮2边坡向露天矿境界1方向推进，输送机、通风机及排水泵同步跟进端帮采煤机向采硐内部延伸；随着首个采硐5的不断推进以开采端帮压煤6。
H为首个采硐5底板距离露天矿地表的高度差，α为首个采硐5所在到界端帮2的帮坡角；当H/tanα<300m时，首个采硐5长度延伸达到H/tanα(即露天矿境界1在端帮压煤6上的竖直投影)位置时停止开采；当H/tanα≥300m时，首个采硐5长度延伸至300m时停止开采。
首个采硐5采空后，撤出除输送机以外的所有设备，使用输送机将露天矿剥离的坚硬岩石块运输至首个采硐5末端，回填采空区，地质条件脆弱地区可以同时将混凝土输送至首个采硐5末端回填采空区，提高采硐的充实率；随着回填的不断进行，同步向硐口回撤输送机，设备循环使用。
在首个采硐5向前推进开采期间，在首个采硐5靠近露天矿工作面一侧同步开始布置第二采硐7，第二采硐7与首个采硐5之间留设支撑煤柱17，支撑煤柱17宽度为首个采硐5高度的2倍，第二采硐7开采回填工序及尺寸参数确定方法与首个采硐5相同；在第二采硐7向前推进开采期间，在第二采硐7靠近露天矿工作面一侧同步开始布置第三采硐8，第三采硐8与第二采硐7之间留设支撑煤柱17，支撑煤柱17宽度为第二采硐7高度的2倍，第三采硐8开采回填工序及尺寸参数确定方法与第二采硐7相同；以此类推，依次布置到第n采硐，每个采硐在开采完成之后随即进行回填。首个采硐5比第二采硐7在推进长度上超前一定距离，即在首个采硐5在推进开采一段距离(尚未达到采硐设计长度)时，随即布置第二采硐7，以此类推，之后在继续布置第三采硐8，相邻采硐依次呈追踪式的状态。
在首个采硐5、第二采硐7回填完毕后，在首个采硐5、第二采硐7硐口对应位置内的露天矿坑底4排土形成第一层排土垫层9，第一层排土垫层9的排土高度比首个采硐5高2-3m；将端帮采煤机提升至第一层排土垫层9表面以用于后续开采使用；在首个采硐5与第二采硐7之间预留支撑煤柱17的正上方布置第二层首个采硐10，第二层首个采硐10开采回填工序及尺寸参数确定方法与首个采硐5相同。
随着第三采硐8回填的完成，继续延伸第一层排土垫层9至完全压覆第三采硐8的硐口，并在第二采硐7与第三采硐8之间预留支撑煤柱17的正上方布置第二层第二采硐11；第二层第二采硐11开采回填工序及尺寸参数确定方法与首个采硐5相同。
在第二层首个采硐10和第二层第二采硐11回填完成后，按照排土形成第一层排土垫层9的形成方法在第二层首个采硐10、第二层第二采硐11硐口对应位置内的第一层排土垫层9上排土形成第二层排土垫层18，在第二层首个采硐10与第二层第二采硐11之间预留支撑煤柱17的正上方布置第三层首个采硐12；并以此类推布置到第三层第n采硐；以此类推，排土形成第N-1层排土垫层，布置第N层采硐，直至可以开采全部端帮压煤6，排土垫层的推进速度与同层位采硐的回填完成速度相匹配，每完成一个采硐的回填之后，排土垫层向前跟进将该采硐压覆，排土垫层均要比它所压覆的采硐高2-3m。
如图4所示，相邻的第X采区13和第X+1采区14交界位置端帮为共同端帮15，共同端帮15开采方法为，开采第X采区13时，按照在到界端帮2上布置采硐的工序，在共同端帮15上进行施工；共同端帮15上的采硐开采回填工序与到界端帮2上的采硐开采回填工序相同。
共同端帮15上采硐长度按照以下方法确定：当H/tanβ+H/tanγ<300m时，采硐长度延伸到H/tanβ+H/tanγ时停止开采，采硐长度贯通共同端帮15；当H/tanβ+H/tanγ≥300m时，采硐长度延伸至300m时停止开采，采硐长度未贯通共同端帮15；所述H为采硐底板距离露天矿地表的高度差，β为采硐所在共同端帮的左侧帮坡角，γ为采硐所在共同端帮的右侧帮坡角。第X采区13一侧的采硐填充采用膏体填充，能够实现较高充实率和较大的填充强度。
在开采第X+1采区14时，按照在到界端帮2上布置采硐的工序，在共同端帮上进行施工布置采硐；X+1采区14的采硐与第X采区13的采硐相互错位布置，即从第X+1采区14开采第X采区13预留的支撑煤柱17，提高资源回收率。
在所述到界端帮2和共同端帮15施工采硐的过程中，在露天矿坑底4中部，利用露天矿剥离物构筑从露天矿坑底4到露天矿内排土场3排土台阶的斜坡状过渡排土桥16，过渡排土桥16初始宽度为露天矿双车道宽度，优选的为40m，坡度不大于8％。
如图3所示，在采硐进行端帮压煤6开采过程中，将露天矿剥离物从过渡排土桥16道路两侧向端帮逐渐排弃，当排弃物底部边界距离正在施工的采硐硐口80m时，停止排土；当第N层的首个采硐填充完成后，露天矿内排土场3整体开始跟随第N层采硐回填完成的速度，从第N-1层排土垫层至内排土场的最高台阶实行多个排土台阶追踪式排土，多个台阶依次向前推进，并保持相同标高的追踪排土台阶坡底线离最近的正在施工的采硐不低于30m。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
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