霍明亮，韓 偉，畢榮興

（撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113017）

撫順東露天礦提高原煤回采率方法

霍明亮，韓 偉，畢榮興

（撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113017）

撫順東露天礦煤層由若干個(gè)薄煤層組成，煤層夾矸量大。在開采過程中，不易分選，煤巖易混雜，混入巖過多直接影響銷售價(jià)格。如采出含煤系數(shù)低的洗料過多，則增加選煤成本。為此，提高原煤回采率，可多采出原煤，減少入選洗料，可提高煤炭利潤。

回采率；傾斜煤層；原煤；煤巖混雜

1 撫順東露天礦概況

撫順東露天礦田是撫順煤田的一部分，隸屬撫順礦業(yè)集團(tuán)，東露天礦田位于撫順煤田的東部，東西長6 km，南北寬2.5 km，面積約為12 km2?，F(xiàn)已探明煤炭儲(chǔ)量9 000萬t，油母頁巖儲(chǔ)量10億t，油母頁巖富礦平均厚度94.24 m，平均含油率為7.26%，最高達(dá)15.23%，開采年限近60年。

東露天礦最早開采于1924年，建國后被列為國家“一五”計(jì)劃156項(xiàng)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，曾3次開采、停產(chǎn)。1997年，撫順礦務(wù)局編制了以東露天礦恢復(fù)為龍頭、以油母頁巖開發(fā)利用為主的轉(zhuǎn)產(chǎn)規(guī)劃。2004年9月28日國家發(fā)改委批復(fù)東露天礦恢復(fù)工程項(xiàng)目，2006年4月26日成立東露天礦，2009年9月29日正式投產(chǎn)，2013年達(dá)產(chǎn)，形成了以電鏟-電機(jī)車為主、電鏟-采礦汽車為輔的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)范圍拓展到了西露天礦內(nèi)排土場和東舍場。目前，電鐵線路總延長180 km，接觸網(wǎng)201 km，輸配電線路271 km，擁有電鏟33臺(tái)、電機(jī)車48臺(tái)、鉆機(jī)11臺(tái)，以及載重汽車81臺(tái)、挖溝機(jī)25臺(tái)、推土機(jī)17臺(tái)、鏟車38臺(tái)等大型工程機(jī)械設(shè)備200余臺(tái)，年產(chǎn)煤炭70萬t、油母頁巖富礦1 190萬t，主要擔(dān)負(fù)集團(tuán)公司頁巖油生產(chǎn)的富礦供應(yīng)任務(wù)[1]。

2 東露天礦煤炭特點(diǎn)

2.1 煤層特點(diǎn)

該礦所采煤層為井工開采過的主要含煤地層剩余煤炭，原主要含煤地層之間夾有的灰白色頁巖、碳質(zhì)頁巖、燭煤及灰色、灰黑色砂巖和粉砂巖夾石較薄，故對露天采礦影響不大。

東露天礦開采的本層煤是復(fù)合煤層，由2～38個(gè)分層組成，全區(qū)發(fā)育。礦田內(nèi)煤層厚度27～60 m，平均厚度41.7 m，變化趨勢是東、西段較厚，中段較薄。煤層為東西走向，傾向北，煤層傾角30°～40°，為傾斜煤層。東露天礦田內(nèi)的本層煤煤層-200 m水平以上已被過去的小礦井開采，-200 m水平以下被老虎臺(tái)、龍鳳礦井工開采，現(xiàn)只剩煤柱等殘煤，采空區(qū)大部分用廢頁巖充填[2]。

根據(jù)撫順礦業(yè)集團(tuán)地測公司提供的資料，不同區(qū)段不同標(biāo)高煤層的含煤系數(shù)變化較大，-200 m水平以上平均含煤系數(shù)為0.479 4 m3/m3。

2.2 煤炭銷售特點(diǎn)

東露天礦煤炭銷售以原煤為主，少部分含煤系數(shù)低的洗料入選，選煤方式為螺旋滾筒洗煤機(jī)。從目前市場行情來看，洗煤成本高，洗后煤銷售利潤較低，綜合比較原煤銷售利潤高于洗后煤。洗后煤的優(yōu)勢在于銷售市場比原煤廣。但由于東露天礦煤炭產(chǎn)量較小，原煤銷售市場較熱，東露天礦銷售原煤利潤較大。所以東露天礦沒有建設(shè)大型選煤廠，主要銷售原煤。

3 影響原煤回采率的因素

1）煤層條件。通過上述煤層特點(diǎn)可知，東露天礦的煤層由若干個(gè)薄煤層組成，煤層夾矸量大。并且，東露天礦所采的原煤，為井工礦采過的剩余煤炭，采空區(qū)被廢頁巖、砂石充填，里面還含有井工巷道遺留下的廢舊木支架。煤炭分布不均勻，含煤系數(shù)變化大。

2）賦存條件。東露天礦煤層傾角30°～40°，煤炭賦存條件和臺(tái)階水平開采方式之間存在矛盾。在開采過程中，存在煤層頂板與油頁巖底板混雜，不易分選的情況。

4 提高煤炭采區(qū)回采率的方法

4.1 掘溝工程

掘溝工程是新水平開拓準(zhǔn)備工作中的重要組成部分。確定溝道的合理參數(shù)，選擇合適的掘溝工藝和掘溝方法，提高掘溝速度，是露天礦正常延深和持續(xù)生產(chǎn)的重要保證，對于急傾斜礦體的露天礦尤其重要。

東露天礦以油頁巖開采為主，以煤炭開采為輔，所以在確定掘溝位置時(shí)要兼顧考慮油頁巖生產(chǎn)及全礦排水問題。

根據(jù)開采條件，東露天礦為縱向開采，沿煤層走向方向拉溝降深。根據(jù)巖種的不同，提出3個(gè)掘溝位置方案，分述如下：

1）方案1：沿富礦底板拉溝。沿富礦底板拉溝后向兩側(cè)推進(jìn)，可同時(shí)形成南、北兩個(gè)工作幫，即南幫采貧礦和煤層，北幫采富礦及其以上剝離物。北幫由電鐵工藝開采，采掘線由北幫移動(dòng)干線直接配出，南幫由汽車工藝開采。這個(gè)方案使采場內(nèi)的匯水區(qū)集中在富礦底板，與煤層之間有較厚的貧礦隔水層，并且煤臺(tái)階高于富礦開段溝1～2個(gè)臺(tái)階，能夠簡單地有效防止暴雨期東露天礦采場積水威脅老虎臺(tái)礦生產(chǎn)的安全。方案1的優(yōu)點(diǎn)是可盡早的開采富礦，采場內(nèi)的匯水區(qū)集中在富礦底板，與煤層之間有較厚的貧礦隔水層，能夠完全避免暴雨期東露天礦采場積水經(jīng)煤層滲入礦井巷道。簡單地有效防止暴雨期東露天礦采場積水威脅老虎臺(tái)礦生產(chǎn)的安全。確定是南幫汽車工藝工程量過大，增加生產(chǎn)成本。并且，煤炭開采滯后，影響煤炭產(chǎn)量。

2）方案2：沿煤層底板拉溝。巖煤層底板拉溝后向北推進(jìn)，只有一個(gè)北幫工作幫。方案2的優(yōu)點(diǎn)是可盡早的出煤，多出煤，提高東露天礦初期效益。缺點(diǎn)是暴雨期采場積水可能會(huì)威脅老虎臺(tái)礦巷道安全。根據(jù)礦業(yè)集團(tuán)地測公司提供的資料，雖然龍鳳礦現(xiàn)已結(jié)束開采，老虎臺(tái)礦和龍鳳礦采空區(qū)空巷充填比較好，但老虎臺(tái)礦與龍鳳礦的巷道已經(jīng)貫通，兩礦分界處的安全煤柱也被采得殘缺不全。由于煤層的透水性較強(qiáng)，暴雨期采場若長時(shí)間大量積水會(huì)導(dǎo)致老虎臺(tái)礦巷道內(nèi)涌水量的增加。當(dāng)然也就不能完全排除引發(fā)巷道內(nèi)發(fā)生突水事故的可能性，因此，方案2對保證老虎臺(tái)礦的安全是不利的。并且，此方案在開采工藝劃分上存在問題，汽車和電鐵存在相互干擾的情況。

3）方案3：沿貧礦底板拉溝降段，向兩側(cè)推進(jìn)的開采方法。即南幫采煤，北幫采貧礦、富礦及其以上的剝離物，并且保持煤臺(tái)階高于貧礦開段溝1～2個(gè)臺(tái)階，開拓方式采用頂幫（北幫）移動(dòng)坑線開拓，北幫采掘線由北幫移動(dòng)干線直接配出，南幫煤炭采區(qū)由汽車開采。這樣即兼顧油頁巖和煤炭的生產(chǎn)，同時(shí)可減少煤巖混雜，大大提高了原煤回采率。并且，能夠有效的防止暴雨期東露天礦采場積水威脅老虎臺(tái)礦生產(chǎn)的安全。

方案對比：方案1存在汽車工程量過大，并且煤炭開采滯后的問題，從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性雙重考慮此方案不妥。方案2的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)早出煤，多出煤，為滾動(dòng)發(fā)展創(chuàng)造了較好的條件。但該方案不能保證老虎臺(tái)礦的安全，并且不利于組織生產(chǎn)。從安全和管理兩方面考慮不采用方案2。方案3既能滿足煤炭和油頁巖供應(yīng)工作，同時(shí)能確保老虎臺(tái)礦的生產(chǎn)安全。并且，對提高原煤回采率，提高經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)分析方案3為最優(yōu)方案。方案3拉溝位置如圖1[3-7]。

4.2 合理的選用開采設(shè)備

東露天礦主要的采礦設(shè)備是WK-4、WK、10型單斗電鏟，這種電鏟屬于正鏟，正鏟的挖土特點(diǎn)是“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”，工作效率較高。而東露天礦的煤層條件（由若干個(gè)薄煤層組成，煤層夾矸量大）和賦存條件（煤層傾角30°～40°）。這使得正鏟在采掘過程中不易分選，極易將煤巖混合。

東露天礦選用液壓反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行分選采掘。這種挖掘機(jī)的特點(diǎn)是操作靈活，爬坡能力強(qiáng)。利用這種特點(diǎn)，可以把煤炭上層的貧礦剝離干凈，在開采煤炭的時(shí)候，可以有效的分層開采，煤巖分選效果好。并且挖掘機(jī)爬坡能力強(qiáng)，可以在30°的坡面上作業(yè)，可以使煤炭采區(qū)做到傾斜分層，極大的提高了回采率。

但這種挖掘機(jī)斗容較小，開采能力有限，不適合產(chǎn)量高的礦山。東露天礦煤炭產(chǎn)量較低，采用挖掘機(jī)開采非常適合。

4.3 合理確定段高

東露天礦臺(tái)階高度為8 m，巖層傾角30°，則水平投影近14 m，煤巖交接處三角量較大，煤巖混雜量較大。為此，應(yīng)適當(dāng)降低段高，減少煤巖交接處三角量。同時(shí)，考慮開采設(shè)備采掘效率，最終，煤炭采區(qū)段高確定為4 m。這樣采裝效率不受大的影響，同時(shí)有效的減少了煤巖交接處的三角量，可較少三角量1/2。有效的減少了煤巖混雜量，提高了回采率。8 m段高與4 m段高三角量對比如圖2[8]。

4.4 爆破方式

為減少煤巖混雜量，煤層頂板油頁巖貧礦和煤炭分別爆破，先爆破上部油頁巖貧礦，后爆破下部煤炭。這樣可大量減少煤層頂板交接處的煤巖混雜量。

由于東露天礦所采煤層為井工礦采過的剩余煤炭，受采動(dòng)影響，煤層裂隙發(fā)育。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，煤炭開采時(shí)不需爆破。這樣既降低了開采成本，同時(shí)也減少了煤和內(nèi)部矸石的混雜，提高了回采率。

圖1 沿貧礦底板拉溝方案圖

圖2 8 m段高與4 m段高三角量對比

5 結(jié) 語

采區(qū)回采率是煤礦生產(chǎn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，提高回采率意味著提高了資源回收率，利用有效的儲(chǔ)量，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過分析影響原煤回采率的因素，多措并舉，充分的利用挖掘機(jī)操作靈活，分選效果好的特點(diǎn)，有效的提高了原煤回采率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)成果。

［1］ 撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦.東露天礦2017年年度生產(chǎn)設(shè)計(jì)說明書［R］.撫順：撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦，2016.

［2］ 撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司.撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦恢復(fù)工程初步設(shè)計(jì)說明書［R］.撫順：撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，2006．

［3］ 駱中洲.露天采礦學(xué)上冊［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［4］ 楊榮新.露天采礦學(xué)下冊［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［5］ 徐永圻.煤礦開采學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

［6］ GB50197—2015煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［7］ 張防修，尹有德，蒙濤．撫順東露天礦開采方式及開采程序的選擇［J］.露天采礦技術(shù)，2012（S2）：7-8.

［8］ 姜漢磊，李煥忠.撫順東露天礦提高富礦資源采區(qū)回采率方法［J］.露天采礦技術(shù)，2014（11）：47-49.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Method of improving the recovery rate of raw coal in Fushun East Open-pit Mine

HUO Mingliang,HAN Wei,BI Rongxing
(Designing Institute,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113017,China)

Fushun East Open-pit Mine is composed of a plurality of thin coal seams,and has large amount of coal gangue.In the mining process,it is not easy to separate,coal and rock easily mixed,too much rock directly affect the sales price.If the mining coal with low coefficient has too much coal washing,it increases the cost of coal preparation.Therefore,improving the coal recovery rate can reduce coal mining and increase coal profits.

recovery ratio;inclined coal seam;raw coal;coal petrography

TD824

B

1671－9816（2017）06－0027－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.008

霍明亮，韓偉，畢榮興.撫順東露天礦提高原煤回采率方法［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（6）：27-29.

2017-03-06

霍明亮（1985—），遼寧鞍山人，學(xué)士，畢業(yè)于河北工程大學(xué)采礦工程專業(yè)，從事露天采礦設(shè)計(jì)工作。