關(guān)于近水平露天煤礦采區(qū)過渡期間轉(zhuǎn)向問題的思考

【摘 要】大型近水平露天礦常常會采取分區(qū)開采的模式，這就帶來了不同采區(qū)在轉(zhuǎn)換時銜接過渡的技術(shù)問題。采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的優(yōu)劣與否對整個露天礦山的影響是巨大的，一種適合露天礦山的切實可行的采區(qū)轉(zhuǎn)向方式會極大地降低露天礦的成本，減少不必要的損失。本文分析了常見的幾種露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向方式以及露天礦選取合適的采區(qū)轉(zhuǎn)向方式時需要遵循的基本原則，同時結(jié)合現(xiàn)場實例對采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的選擇思路及方法予以分析思考并得出了具有普遍意義的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】露天礦；近水平；分區(qū)開采；轉(zhuǎn)向方式

0．引言

露天開采因其作業(yè)事故率低、資源回收率高，因而一直是全球采礦方式的主流，也是未來發(fā)展的大趨勢。所以，近年來我國大力發(fā)展露天礦，尤其露天煤礦在最近的幾年里得到了迅速的發(fā)展，一大批新的露天煤礦在我國內(nèi)蒙、新疆等地區(qū)正在進行基建或是已經(jīng)投產(chǎn)。但是，由于露天礦的投資很大，無論是開采程序還是開采工藝甚至一個細小的設(shè)計的選擇都會極大地影響著整個露天礦的效益，所有需要慎重對待任何一個問題，做到基于現(xiàn)實條件的最優(yōu)化設(shè)計[1]。本文著重對露天礦采區(qū)過渡時期的轉(zhuǎn)向問題進行基本的總結(jié)與探討。

1.露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的常見類型

分區(qū)開采一般是針對近水平露天礦而言的，由于資源賦存平緩，采取分區(qū)開采可以極大地減少外排土場占地。另外，分區(qū)開采條件下，內(nèi)排運距無疑得到了縮短。但是，采區(qū)過渡過程中，如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)向以及采取什么形式的轉(zhuǎn)向方式對露天礦過渡期間的外排量大小、產(chǎn)量、開拓運輸系統(tǒng)的安排以及剝離運距都會有較大的影響，因而采區(qū)轉(zhuǎn)向問題是這類礦山常遇到且必須處理好的問題。一般來說，采區(qū)轉(zhuǎn)向方式可分為連續(xù)式與轉(zhuǎn)向式兩大類，下面就具體情況分別加以論述。

1.1連續(xù)式轉(zhuǎn)向

連續(xù)式轉(zhuǎn)向充分利用原有采場空間對新的采區(qū)進行建設(shè)發(fā)展， 采掘工作連續(xù)性好，無需重新拉溝。連續(xù)式轉(zhuǎn)向方式又可按照新采區(qū)工作面的形成位置劃分為扇形推進式和留溝緩幫式兩種。

1.1.1扇形推進連續(xù)式

扇形是工作面繞某一轉(zhuǎn)軸進行扇形轉(zhuǎn)向過程，內(nèi)外工作面不等幅開采，工作面圍著某一轉(zhuǎn)軸進行扇形推進。推進時，工作臺階外側(cè)推進強度將大于內(nèi)側(cè)推進強度。

1.1.2留溝緩幫式

留溝緩幫轉(zhuǎn)向方式是將開采方向改變90°，利用舊采區(qū)端幫恢復(fù)成新采區(qū)的工作幫。在Ⅰ采區(qū)開結(jié)束前，在要轉(zhuǎn)向的一側(cè)留溝內(nèi)排，當Ⅰ采區(qū)最上部臺階到界后，將采礦設(shè)備設(shè)到留溝的端幫上進行緩幫剝離。當Ⅰ采區(qū)全部到界時，Ⅱ采區(qū)已全部將原端幫緩幫成了新采區(qū)的工作幫，從而實現(xiàn)了采區(qū)的90°轉(zhuǎn)向。如果新舊采區(qū)間是180°的轉(zhuǎn)向過渡，可以按照以上過程再重復(fù)一次即可完成。

1.2間斷式轉(zhuǎn)向

間斷式轉(zhuǎn)向方式是指在原采區(qū)結(jié)束前，在境界內(nèi)其它地方重新拉溝來形成新采區(qū)的工作線，原采區(qū)靠幫作業(yè)與新采區(qū)的拉溝作業(yè)互不干擾。

2.采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的選擇

2.1采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的選取原則

(1)劃分采區(qū)時盡量做到規(guī)則劃分。

采區(qū)劃分方式的優(yōu)劣與否，決定著不同采區(qū)的過渡難度與復(fù)雜性的大小.良好的采區(qū)劃分方式可以為日后的采區(qū)過渡打好基礎(chǔ)，創(chuàng)造良好的先決條件。

(2)優(yōu)先采用扇形轉(zhuǎn)向方式。

此種方式可以避免重新拉溝、免除基建，節(jié)約成本。另外，該方式下，內(nèi)排土場會同時跟進， 不會造成轉(zhuǎn)向時期相鄰采區(qū)間的留溝、壓幫、運距突然變大、設(shè)備能力不足，大面積重復(fù)剝離等問題.也無須在過渡期間大量征地來建立外排土場，從而可以保持轉(zhuǎn)向期間的平穩(wěn)過渡。

(3)無法應(yīng)用扇形式轉(zhuǎn)向方式時，可以考慮采用反向重新拉溝.反向重新拉溝的方式優(yōu)點在于其利用先前的采空區(qū)進行內(nèi)排，同樣可以設(shè)法避免外排征地的情況。

2.2依據(jù)現(xiàn)場實際條件進行優(yōu)化選取

通過全面分析過渡區(qū)煤層賦存狀況、過渡區(qū)上覆剝離物狀況以及過渡區(qū)的實際開采條件與工藝狀況，對采區(qū)過渡期間各種轉(zhuǎn)向方式下的工作線長度、設(shè)備能力、推進強度、產(chǎn)量接續(xù)、剝采比等方面的進行全方位多角度的對比分析，從而確定最佳的轉(zhuǎn)向方式。

以伊敏一號露天礦為例進行實例分析，伊敏露天礦共劃分為三個采區(qū)，在其由二采區(qū)向三采區(qū)過渡時，通過對伊敏露天礦生產(chǎn)現(xiàn)狀的全方位分析，包括煤層覆存狀況，上覆剝離物狀況，開采條件，開采工藝等，否定了平行推進(重新拉溝)的轉(zhuǎn)向過渡方式[2]。原因在于此種轉(zhuǎn)向方式會導(dǎo)致推進強度大，膠帶移設(shè)頻繁，難以保證過渡期間21.00Mta設(shè)計生產(chǎn)能力.另外，即便采用雙采場式的開采方式用以彌補產(chǎn)能的不足，也會同時造成新的問題，即兩個采場向前推進到相交位置時，會相互干擾，無法實現(xiàn)連續(xù)內(nèi)排，從而導(dǎo)致必須占用耕地來開辟新的外排土場，這在經(jīng)濟上是極不可取的.所以，盡管其在工藝上存在一定的可行性，但最終因為其他經(jīng)濟技術(shù)指標不符合現(xiàn)實情況而予以否定。

2.3利用AHP(層次分析評價法)確定最優(yōu)方案

依據(jù)近水平煤層露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的特點和現(xiàn)場實踐的經(jīng)驗，結(jié)合層次分析評價法的理論原理建立采區(qū)轉(zhuǎn)向方式的層次分析模型。利用層次分析法的理論將采區(qū)轉(zhuǎn)向方式選擇的層次模型分為目標層，指標層，方案層，然后建立評價模型矩陣，再依據(jù)評價矩陣去比較各項指標的重要性并進行評價指標的權(quán)值計算以及評價矩(下轉(zhuǎn)第100頁）(上接第71頁）陣的一致性檢驗，最后依據(jù)層次總排序的結(jié)果確定最佳轉(zhuǎn)向方案[3]。

AHP理論的模型尤其適用于大型露天礦山，因其影響因素很多，這種評價方法為復(fù)雜條件下的露天礦轉(zhuǎn)向過渡提供了一種切實可行的評價體系.經(jīng)過現(xiàn)場的實際檢驗證明，此評價體系科學可靠，具有良好與廣泛的應(yīng)用前景。

3.小結(jié)

近水平露天礦山由于煤田覆存面積較大，必然要采取分區(qū)開采，而隨之帶來的采區(qū)轉(zhuǎn)向過渡方式對整個露天礦影響巨大，一種優(yōu)秀的適合礦山現(xiàn)場經(jīng)濟技術(shù)條件的方案會給礦山帶來巨大的經(jīng)濟效益，必須予以慎重考慮.在進行方案選取的過程中，需要結(jié)合本礦的實際情況深入分析， 既不能局限于現(xiàn)實模式，又不能脫離實際，無視經(jīng)濟技術(shù)的可行性，可以在方案的選取過程中創(chuàng)新地利用一些先進的理論模型來幫助決策者選擇最佳的方案.基于層次分析評價法的理論模型就是一種很好的嘗試，得到了現(xiàn)場實際的檢驗與應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益。 [科]

【參考文獻】

［１］駱中洲.露天采礦學(下冊).徐州:中國礦業(yè)大學出版社，1990.

［２］付廷勝，姚志勇，范正祥.伊敏一號露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向過渡的分析[J].露天采礦技術(shù)，2006.

［３］趙煥臣，許樹柏，和金生.層次分析法[M].北京:科學出版社，1986.