一种露天煤矿边帮压煤的回收方法技术

一种露天煤矿边帮压煤的回收方法，属于露天矿开采领域。其明确了露天煤矿边帮压煤回收过程中回收硐室的采高、采宽、采深以及支撑煤柱留设宽度等重要回收参数的确定方法；充分考虑了露天矿开采现状、剥采排工程发展规划、边帮采煤成套装备技术参数以及地质条件等对边帮煤回收的具体影响，提出了一种边帮煤回收方法；通过数值模拟验证了边帮煤回收设计的安全性与可行性，又实现了整体边帮压煤回收的利益最大化，提高了露天矿经济效益。提高了露天矿经济效益。提高了露天矿经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种露天煤矿边帮压煤的回收方法


[0001]本专利技术属于露天矿开采
,特别涉及一种露天煤矿边帮压煤的回收方法。

技术介绍

[0002]露天煤矿其基建时间短、单位矿石的基建投资较低、劳动生产率高、开采成本低、开采强度高、生产规模大等优点，得到了广泛的应用。露天开采境界内的资源回采率为95％左右，但如果把周边大于经济合理剥采比的资源量和露天边坡下压占的资源计算在内，露天煤矿的资源回采率仅在70%左右，我国露天矿边帮压煤量巨大，根据对调研的我国25个露天矿统计结果，边帮压煤量累计超过40亿吨。特别是在适合于内排的缓倾斜或近水平煤层的露天矿，露天生产和内部排土同时进行，端帮存在时间短，边坡高度逐渐变低直至消失，如果不及时采出边坡下压占的资源，很可能永久性的损失，造成资源的巨大浪费。
[0003]露天边帮压煤回收是指在露天煤矿开采过程中，不再进行单独剥离或基建，而是直接在露天矿采场的边帮出露煤层布置边帮开采设备来开采原煤，该技术可以对我国大部分露天煤矿的边帮压煤进行有效回收，具有回收率高、成本低、安全性好、适应性强等特点，将是露天开采技术发展的主要方向，也是解决露天矿压覆资源浪费严重、资源环境承载能力减弱等问题的重要手段。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种露天煤矿边帮压煤的回收方法。
[0005]专利技术所采用的技术方案是：一种露天煤矿边帮压煤的回收方法，其技术要点是，包括以下步骤：步骤1：分析露天煤矿开采过程中影响边帮压煤回收的因素，根据露天煤矿剥采排空间发展规划、煤层赋存、地质构造实际生产条件确定边帮压煤回收煤层及其区域范围；步骤2：确定边帮压煤回收顺序多煤层台阶共同开采时，边帮煤回收顺序包含自上而下和自下而上两种方式。当边帮采煤机成套回收装备具备布置在端帮和工作帮的条件时可以采用自上而下的回收顺序，当边帮采煤机成套回收装备仅具备布置在内排土场的条件时需采用自下而上的回收顺序；步骤3：确定边帮压煤回收硐室的开采参数确定的边帮压煤回收硐室的开采参数包括硐室采高、硐室采宽、硐室采深，具体的确定方法为：（1）硐室采高的确定：当回收煤层的高度h≥采煤机硐室采高范围的最大值时，考虑到充分回收煤炭资源，硐室采高确定为与采煤机硐室采高范围的最大值相等；当回收煤层的高度h＜5.5m时，硐室采高为h，h的值大于采煤机硐室采高范围的最小值；（2）硐室采宽的确定：当煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度L≥采煤机采宽时，
硐室采宽即为采煤机的采宽；当煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度L＜采煤机采宽时，硐室采宽确定为L，需对采煤机采宽结构参数缩减至L；采硐直接顶极限悬露跨度L的计算方法为：
[0006]式中：L——煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度，m；m ——最小岩层厚度，m；——抗拉强度，MPa；t为tension（拉伸）的缩写；——容重，N/m3。
[0007]（3）硐室采深的确定：获取采煤机的最大采深，在不受地质条件客观因素影响的前提下，当煤层回收的起始位置距离矿权边界d＞采煤机的最大采深时，硐室采深确定为与采煤机的最大采深相等；当煤层回收的起始位置距离矿权边界d≤采煤机的最大采深时，硐室采深为d；步骤4：确定边帮煤回采过程中支撑煤柱留设宽度根据煤柱强度理论和煤柱载荷理论，由煤柱承受的垂直应力计算公式计算出煤柱留设宽度，计算出煤柱留设宽度的理论值后，设计煤柱应在此基础上考虑一定的安全系数K。
[0008]P＝γH（a+L）／a式中：P
‑
煤柱承受的垂直应力，kN/m2；γ
‑
上覆岩层平均容重，kN/m3；H
‑
开采深度，m；a
‑
煤柱留设宽度，m；L
‑
采硐宽度，m；步骤5：结合强度折减理论算法，运用数值模拟软件对以上得到的回收参数设计方案进行模拟检验，进一步验证此边帮煤回收方法的可行性。
[0009]上述方案中，步骤1中影响露天煤矿边帮压煤回收的因素有开采境界、开采现状、中长期剥采排工程发展规划、边帮煤回收与既有采掘工程协调开采关系、资源条件、地质特征中的一种或几种。
[0010]上述方案中，步骤2中所述的具备布置在端帮的条件是指端帮布置边帮采煤机的平盘宽度至少 80m，满足其最小作业空间。
[0011]所述的具备布置在工作帮的条件是指边帮煤回收工艺与露天矿现有开采工艺互不干扰，满足露天矿正常剥采排工程的推进发展。
[0012]所述的具备布置在内排土场的条件是露天矿已形成内排条件且内排土场的平盘宽度和排高满足边帮采煤机回收煤层时的作业要求。
[0013]上述方案中，步骤4中计算出煤柱留设宽度的理论值后，根据煤层节理裂隙的发育程度获取安全储备系数K后确定最终的煤柱留设宽度，其中K取值1.3～1.5。
[0014]本专利技术的有益效果是： 该一种露天煤矿边帮压煤回收方法，包括以下优点：1、具体明确了露天煤矿边帮压煤回收过程中回收硐室的采高、采宽、采深以及支
撑煤柱留设宽度等重要回收参数的确定方法；2、充分考虑了露天矿开采现状、剥采排工程发展规划、边帮采煤成套装备技术参数以及地质条件等对边帮煤回收的具体影响，适应露天煤矿的实际生产条件；3、通过数值模拟验证了边帮煤回收设计的安全性与可行性，又实现了整体边帮压煤回收的利益最大化，提高了露天矿经济效益。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术一种露天煤矿边帮压煤回收方法的流程图。
[0017]图2是本专利技术实施例的一种边帮煤自下而上回收顺序示意图；图3是本专利技术实施例的支撑煤柱留设示意图；图4是本专利技术一实施例的边帮压煤回收的模拟位移云图。
实施方式
[0018]使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1
‑
4和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]本实施例中以某露天矿为例，假设某露天煤矿煤层赋存状态为近水平，目前处于转向阶段，未来较长时间采区由北向南推进，露天矿生产能力为20.0Mt/a,推进度超500m/a。主要可采煤层为4
‑1、4
‑2、9、11煤层，4
‑1、9、11煤层为全区可采的稳定煤层，4
‑2煤层为大部可采的较稳定煤层。4
‑1煤层厚2.38～16.95m，平均8.77m，结构较复杂；4
‑2煤层位于4
‑1煤层下0.93～17.56m，平均4.20m，煤厚0.20～6.30m，平均2.66m，结构较简单，多由1～3个煤分层组成；9煤层位于7煤层下0.90～27.30m，平均8.68m，全矿田均有分布，为全矿田最厚之煤层，厚5.16～22.34m，平均15.36m，煤层结构相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿边帮压煤的回收方法，其特征在于,步骤1：分析露天煤矿开采过程中影响边帮压煤回收的因素，根据露天煤矿剥采排空间发展规划、煤层赋存、地质构造实际生产条件确定边帮压煤回收煤层及其区域范围；步骤2：确定边帮压煤回收顺序；多煤层台阶共同开采时，边帮煤回收顺序包含自上而下和自下而上两种方式；当采煤机具备布置在端帮和工作帮的条件时可以采用自上而下的回收顺序，当采煤机仅具备布置在内排土场的条件时需采用自下而上的回收顺序；步骤3：确定边帮压煤回收硐室的开采参数；确定的边帮压煤回收硐室的开采参数包括硐室采高、硐室采宽、硐室采深，具体的确定方法为：（1）硐室采高的确定：当回收煤层的高度h≥采煤机硐室采高范围的最大值时，考虑到充分回收煤炭资源，硐室采高确定为与采煤机硐室采高范围的最大值相等；当回收煤层的高度h＜5.5m时，硐室采高为h，h的值大于采煤机硐室采高范围的最小值；（2）硐室采宽的确定：当煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度L≥采煤机采宽时，硐室采宽即为采煤机的采宽；当煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度L＜采煤机采宽时，硐室采宽确定为L，需对采煤机采宽结构参数缩减至L；采硐直接顶极限悬露跨度L的计算方法为：2.式中：L——煤层开采时采硐直接顶极限悬露跨度，m；m ——最小岩层厚度，m；——抗拉强度，MPa；t为tension（拉伸）的缩写；——容重，N/m3；（3）硐室采深的确定：获取采煤机的最大采深，在不受地质条件客观因素影响的前提下，当煤层回收的起始位置距离矿权边界d＞采煤机的最大采深时，硐室采深确定为与采煤机的最大采深相等；当煤层回收的起始位置距离矿权边界d≤采煤机的最大采深时，硐室...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文坊，王忠鑫，徐汉宝，陈大伟，杨旭，苏迁军，刘玲，车磊，郭强，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：