露天煤矿边帮压煤的开采方法
姚勇
【摘 要】摘要：针对露天煤矿边帮存在压煤，造成煤炭资源浪费的问题，介绍了5种边帮压煤的开采方法及其优缺点和适用条件，并列举了应用实例，最后给出这5种开采方法在实际应用中的一些建议。
【期刊名称】露天采矿技术
【年(卷),期】2015(000)010
【总页数】3
【关键词】资源浪费；边帮压煤；开采方法；应用实例
露天煤矿在开采过程中，出于边坡安全的考虑，设计有稳定帮坡角。正是由于稳定帮坡角的存在，导致地表与深部境界并不一致，边帮存在压煤问题。以平庄煤业下属的露天煤矿为例，元宝山露天煤矿设计边帮压煤量为1.3亿t，白音华一号露天煤矿设计边帮压煤量为1.97亿t。边帮压煤不仅造成煤炭资源的巨大浪费，同时也在无形中使企业的经济利益受到损失。因此，寻找合理的边帮压煤开采方法，最大限度地回收煤炭资源就显得尤为重要。
1 边帮压煤的开采方法
1.1 陡帮开采方法
陡帮开采方法是目前露天煤矿普遍采用的一种边帮压煤开采方法。陡帮开采方法就是在保证边坡稳定的前提下，通过缩短下部含煤台阶的平盘宽度，提高原设计的最终帮坡角，实现煤炭资源的最大化开采。其技术关键就在于合理确定帮坡角及开采方式，保证边坡稳定。陡帮开采方法的优势在于充分利用现有设备，无需增加过多的额外投资，经济效益高，适用于岩体强度比较高，边坡比较稳定的露天煤矿。其缺点在于采掘设备上下调动频繁，影响生产能力；采场辅助工程量大；对现场工作协调性要求极高［1］。
1.2 端帮采煤机开采方法
端帮采煤机是美国Superior Highwall Miners公司于1994年正式推出的用于开采露天煤矿端帮及露头煤的联合采煤机。经过10多年的不断改进，其单洞采深已由最初的30 m提高到300 m，并配备有0.76～5.5 m的3种不同采高的截割头，切割部类似于井工矿的房柱式采煤机。端帮采煤机开采的优势在于开采方法简单、环保，无需大量矿建、地下支护，没有塌陷危害；设备先进、智能化控制、无人工作面；生产能力大，生产效率高，最大采深达300 m；地质条件要求低等，适用于复杂地质条件下薄煤层的开采。其缺点在于设备成本高，初期投资相对大；端帮采煤不利于端帮边坡稳定；延迟内排土场推进，相对增大运距等［2］。
1.3 井工平巷开采方法
井工平巷开采方法就是充分利用露天煤矿的空间，在端帮的煤层露头开掘运输巷和回风巷并建立工作面，用地下开采的方法开采端帮压煤，是应用比较早的一种压煤开采方法。其优势在于相比正常井工矿开采而言，工艺简单，便于管理且布置比较灵活，适合于
水文地质情况简单，边坡稳定性好，特别是水平或缓倾斜煤层的露天煤矿。其缺点在于端帮布置工作面安全性差；对巷道支护要求高；不利于端帮边坡稳定；生产连续性、适应性差［3］。
1.4 露井协调开采方法
露井协调开采方法就是露天与井工2种开采方法同期进行回采，通过合理确定露井开采时序及露井空间距离，最大限度降低露天与井工相互影响，实现协调开采。其关键技术在于合理确定露天开采与井工开采的时序关系及空间位置上的安全距离，控制开采过程中的边坡稳定，保证露天和井工的安全生产［4］。露井协调开采的优势在于最大限度地发挥露天与井工开采的优点，用少量的投资和工程将露天生产压占的煤炭资源同时采出，适合于边帮压煤量大，煤层较厚，边坡岩体强度高、稳定性好的露天煤矿。其缺点是露天与井工在空间上存在相互干扰，生产组织管理难度大；与单一露天开采相比，边坡岩体破碎程度大，滑移机制与变形规律更加复杂，不利于边坡稳定。
1.5 相邻露天煤矿协调开采方法
相邻露天煤矿协调开采方法是目前刚开始流行且逐渐被大家认可的一种开采方法。所谓相邻露天煤矿协调开采方法就是地表开采境界重合的相邻露天煤矿实施联合协调开采，共同开采境界重叠区边帮压煤的一种方法。其优势在于提高了煤炭资源采出率，增加了可采储量，延长了服务年限；减少二次剥离量、扩大内排空间、减少外排土场征地、缩短运距，效益显著，实现了双赢［5］。不足之处在于对2个矿生产管理的协调性、一致性要求高，适合于地表开采境界重合，地质条件比较复杂，特别是同一股权控制下的相邻露天煤矿。
2 边帮压煤开采方法应用实例
2.1 陡帮开采方法应用实例
露天煤矿采用陡帮方法开采边帮压煤的成功实例当属平庄西露天煤矿。平庄西露天煤矿1958年8月开工建设，1965年末简易移交生产，核定生产能力1.50 Mt/a，是我国自行设计和建设的第一个露天煤矿。开拓开采方式为沿煤层底板拉沟，工作线走向布置，倾向推进，底帮固定折返坑线与顶帮移动折返坑线相结合的开拓运输方式。1986年经原东煤公司批准实行露天井工联合开采方案，即“632方案”。根据“632”方案设计，平庄西露天煤矿到2012年采场到界闭坑破产，最终帮坡角为28.5°。为最大限度地开采边帮压煤，提高煤炭资源回收率，延长矿区服务年限，平庄西露天煤矿于2008年开始实施“陡帮开采、横采内排”的开采方案，即对顶帮+452平盘以下区域进行陡帮开采，通过采用合理的开拓开采方式、先进的边坡监测系统、到界边坡防护技术等，提高最终帮坡角至40°～50°，增加境界内开采储量1 824万t，增加剥离量1 879万m3，平均剥采比仅为1.03 m3/t，在创造巨大经济效益的同时，也有效延长矿区服务年限［6］。截止2014年，西露天煤矿通过实施陡帮开采方案共计开采煤炭1 587万t，创造经济效益33.8亿元。
2.2 端帮采煤机开采方法应用实例
端帮采煤机自推出以来，先后在美国、俄罗斯及澳大利亚等国得到广泛应用，但在国内至今还没有端帮采煤机的应用，究其原因主要是对端帮采煤机的实用性和可靠性缺乏试验和研究。在未来几年内我们应该逐步引进试用并加以研究推广。
2.3 井工平巷开采方法应用实例
目前对井工平巷开采方法的研究比较多，其在露天煤矿应用的并不多见。准能黑岱沟露天煤矿曾经采用过井工平巷开采方法对非工作帮的残煤进行回收。采煤工艺为4 m×4 m巷道断面采掘，爆破落煤、装载机装载、卡车运输。后来出于安全方面的考虑，停止了端帮煤的开采。中国矿业大学的尚涛、才庆祥等人对平朔安家岭露天煤矿的端帮采煤方法进行了大量研究。他们推荐从端帮的煤层露头开掘巷道，采用“煤墙支撑简易放顶煤”采煤法或“锚网护顶煤墙支撑台阶式”空场法进行开采，端帮煤采出率为45%以上，同时也对端帮采煤和露天采矿在时空上的关系进行了论述［7］。这些研究成果对井工平巷开采方法以后的推广应用具有重要的指导意义。
2.4 露井协调开采方法应用实例
露井协调开采边帮压煤的成功实例当属平朔安家岭露天煤矿。安家岭露天煤矿是国家重点建设项目之一，在沈阳煤矿设计研究院编制的初步设计中实行单一露天开采方式，建设规模15 Mt/a。安家岭露天煤矿从1997年开始建设，2001年开始试生产，2002年正式投产。2002年11月国家计委批准了安家岭露天煤矿建设方式由单一露天开采调整为露井联合开采，安家岭露天煤矿成为我国第1座露井联合开采大型煤矿。安家岭露天煤矿采用露井协调开采方式对端帮进行开采，回收了露天边坡及外围下的2.5亿t煤，取得了较好的经济效益。
2.5 相邻露天煤矿协调开采方法应用实例
由于相邻露天煤矿协调开采方法属于刚刚兴起的边帮压煤开采方法，目前并无成功实例，但已有露天煤矿对其进行详细研究，蒙东能源就是其中之一。蒙东能源位于内蒙古锡林浩特市，是平庄煤业直属控股子公司。蒙东能源下辖西二、乌兰图嘎2个相邻的露天煤矿。2个露天煤矿的地表境界部分重合，即西二矿的西帮境界与乌兰图嘎矿的东帮境界重
合。经计算2个矿相邻边帮的压煤量为47 Mt，剥采比仅为2.05 m3/t，经济效益相当可观。2个矿在内排压帮之前实施协调开采，将使47.00 Mt边帮压煤得到顺利回采，增加了可采储量，其中乌兰图嘎矿的可采储量增加21.04 Mt，延长服务年限4年；西二矿可采储量增加25.96 Mt，延长服务年限近2年；将使2个矿采场贯通，工作帮同步向北推进，避免120.00 Mm3重复剥离的产生，按单位剥离费用8元/m3计算，节约二次剥离费用9.6亿元；将节约西二矿外排运距1.5 km，外排量14.08 Mm3，单位剥离运输按0.95元/km计算，节约外排运输费用为0.2亿元；将避免西二矿外排征地100 hm2，以每公顷征地费用60 000元计算，节约600万元征地［8］。由此可见，对相邻露天煤矿采用协调开采方法，经济效益显著，可实现双赢。
3 结语
介绍的5种边帮压煤开采方法对于开采边帮压煤，避免煤炭资源浪费具有重要的现实指导意义，但由于其各有各自的适用范围及优缺点，在实际生产中，应结合自身矿井的特点，选择合理的开采方法。例如在相邻露天煤矿条件下，宜选择协调开采方法，开采率高，经济效益好，可实现相邻露天煤矿双赢；在单一露天煤矿条件下，宜优先选择陡帮开采方法，充分利用现有设备，无需增加过多的额外投资，经济效益高，且应用比较广泛，积累了丰富的实践经验。实施陡帮开采之后，可以根据地质赋存条件，边坡稳定程度，煤层厚度及压煤量选择露井协调开采、露天采煤机等3种开采方法。对于煤层较厚，压煤量大的露天煤矿可以考虑选择露井协调开采方法；对于煤层较薄、压煤量小的露天煤矿可以考虑选择露天采煤机或井工平巷开采方法。参考文献：
［1］王忠鑫.矿体倾角对露天矿陡帮开采的影响分析［J］.露天采矿技术，2012（5）：22-24.
［2］孙进步.SHM端帮采煤机在我国露天煤矿的应用前景［J］.神华科技，2011（4）:44-45.
［3］蔡利，孙进步，马占一.端帮采煤技术在露天煤矿的应用［J］.现代矿业，2011（11）：63-.
［4］张志.平庄西露天矿露井协调开采控制技术研究［D］.阜新：辽宁工程技术大学，2010:17-21.
［5］白润才，刘闯，薛应东，等.相邻露天矿边帮压煤协调开采技术［J］.煤炭学报，2014（10）:2002-2005.
［6］白润才，薛应东，李三川.平庄西露天矿深部陡帮横采内排方案研究［J］.露天采矿技术，2008（S1）:2-4.
［7］郝玉成，胡存虎，罗怀廷.露天煤矿端帮开采技术的研究与探讨［J］.露天采矿技术，2012（S2）:28-29.
［8］张志，刘闯，薛应东，等.相邻露天矿境界重叠区边帮压煤协调开采技术［J］.煤炭科学技术，2013（9）:92-95.
【责任编辑：陈毓】
