一种露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法

摘要

本发明公开了一种露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法，采用留沟缓帮的连续式转向方式，将Ⅰ采区开始向Ⅱ采区直角转向过渡期间，在Ⅰ采区和Ⅱ采区的重合范围内预留向下方向设置的梯型采空沟，然后分别将露天矿的Ⅰ采区和Ⅱ采区的拉斗铲工作线从中点分成两段，根据拉斗铲作业参数确定相等的采掘带宽度，每个分段作为一幅采掘带，通过Ⅰ采区采掘带和Ⅱ采区采掘带的交替推进，Ⅰ采区开采结束后释放大量内排空间，Ⅱ采区剥离物就近反向内排，保证拉斗铲在采区转向期间生产条件基本稳定，实现采煤工作面顺利接续的不间断作业，能够实现缩短内排运距、减少土地占用，进而降低采剥成本，特别适用于露天煤矿拉斗铲工作线的采区转向。

说明书

技术领域

本发明涉及一种露天煤矿采区转向方法，具体是一种适用于露天煤矿拉斗铲工作线的分段交替式采区转向方法，属于露天采矿技术领域。

背景技术

我国露天煤矿的煤炭资源赋存主要特征是开采深度大、煤层倾角小、煤田分布比较集中，适合大型煤炭基地的机械化开采，露天矿开采工艺的类型决定了其合理的工作线长度，工作长度即是露天矿的单一采区的宽度，对于大型露天开采煤田往往采用分区开采以实现资源开发效益的最大化。

随着露天煤炭开发的不断深入，国内建成的大型露天煤矿几乎都面临采区接续的问题，为了保证露天矿生产的连续性和产能的稳定性，通常在条件允许的情况下，露天矿均选择渐进式转向的采区接续方式。

采区转向相对于重新拉沟从工程关系和经济效益方面具有明显的优势。然而不同的生产工艺有其自身的特殊性：单斗-卡车工艺是相对比较灵活的开采工艺，其转向过程相对比较简单，而且行业内的研究成果和生产经验比较丰富；而对于拉斗铲倒堆工艺转向的专门技术，目前国内外尚未有记载。

拉斗铲倒堆工艺是我国引进的先进露天矿剥离工艺，其主要生产设备为拉斗铲(又名吊斗铲)，拉斗铲是一种大型的步行挖掘机，主要用途是在剥离时把岩石搬运至采空区、露天矿场边缘，其能将大块的岩石搬运到较远的距离，具有易于安装、可靠性强、灵活性高、行走能力良好、生产成本低(只有单斗-卡车的40％)的特点，宽阔的技术操作性能使它直接排弃挖掘的物料、不需使用运输设备，在开采挖掘工作中发挥很高的效率，但是设备购置投入巨大，单台设备售价折合人民币近10亿元，从经济上考虑如此巨额的固定资产闲置即是巨大的经济损失。因此，拉斗铲工艺的转向不仅要保证露天矿自身采-排关系的均衡匹配，同时要保证拉斗铲设备的持续高效生产。

为了减少采区间的端帮压煤，露天矿采区间一般以最下部煤层划定界限，使得地表境界发出重合，在前一采区靠近接续采区一侧的内排会导致接续采区的二次剥离，为了减少二次剥离通常采用留沟内排，损失大量的内排空间，同时为了保证煤炭产量的接续，接续采区进行工作面开拓产生大量剥离物，使得转向期间剥离物与内排空间严重失衡，内排不足部分需要排到更远更高的地方，从而增加设备的运输费用，甚至需要增加外排土场，使得露天矿的经济效益大幅下降。

拉斗铲的剥离方式属于无运输倒堆，即直接将剥离物排弃到内排土场，所以其采掘带外侧必须是一条平行的采空区，传统的工作方式是必须前一采区开采完成后拉斗铲停止作业，等待二次剥离、接续采区穿孔爆破、工作面整备等工作完成后才能继续投入生产，导致设备停滞和采煤工作面接续中断，不能保证煤炭的稳定供应。另外，露天矿的矿坑呈漏斗状，在最下部煤炭回收结束之前，上部巨大的空间无法使用，而前一采区开采结束时将瞬间释放巨大的内排空间，但从时间上已经错过了内排空间紧张的节点，使得前一采区开采形成的矿坑无法恢复原始地貌。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法，能够实现提前释放内排空间、缩短内排运距、减少土地占用，进而降低采剥成本、提高经济效益，特别适用于露天煤矿拉斗铲工作线的采区转向。

为实现上述目的，本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法分别将露天矿的Ⅰ采区和Ⅱ采区的拉斗铲工作线从中点分成两段，根据拉斗铲作业参数确定相等的采掘带宽度，每个分段作为一幅采掘带，通过Ⅰ采区采掘带和Ⅱ采区采掘带的交替推进，Ⅰ采区开采结束后释放大量内排空间，Ⅱ采区剥离物就近反向内排，保证拉斗铲在采区转向期间生产条件基本稳定，实现采煤工作面顺利接续的不间断作业；

具体包括以下步骤：

a.采用留沟缓帮的连续式转向方式，将Ⅰ采区向上推进至终端，开始向Ⅱ采区直角转向过渡期间，在Ⅰ采区和Ⅱ采区的重合范围内的Ⅰ采区工作线面向Ⅱ采区的一端采用拉斗铲工艺预留向下方向设置的梯型采空沟；

b.将Ⅰ采区工作线从中间分段，并自中间分段的左侧采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅采掘带Ⅰ；

c.自Ⅰ采区工作线的中间分段的右侧采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅采掘带Ⅱ，采掘带Ⅰ与采掘带Ⅱ贯通，采掘带Ⅱ的右端同时与梯型采空沟贯通使梯型采空沟向上延伸形成Ⅱ采区工作线；

d.将采掘带Ⅰ与采掘带Ⅱ贯通后的Ⅰ采区工作线再次从中间分段，并自中间分段的左侧采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅采掘带Ⅲ，同时Ⅱ采区工作线向下方延长增加一个采掘带的长度、并采用单斗-卡车工艺向右推进采出一幅采掘带Ⅳ，Ⅰ采区的采掘带Ⅲ开采结束后释放大量内排空间，Ⅱ采区剥离物就近内排；

e.Ⅱ采区工作线在采掘带Ⅳ基础上采用拉斗铲工艺继续向右推进采出一幅采掘带Ⅴ；

f.Ⅰ采区工作线在采掘带Ⅱ的基础上采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅与采掘带Ⅲ平齐的采掘带Ⅵ；

g.Ⅱ采区工作线在采掘带Ⅳ基础上向上推进采出一幅采掘带Ⅶ，采掘带Ⅶ与采掘带Ⅵ贯通完成直角转向采区过渡接续；

h.依次类推，重复上述步骤d、e、f、g使用分段-迈步的推进方式不断推进，直至完成整个Ⅰ采区的推进。

作为本发明的进一步改进方案，所述的步骤b中推进采出一幅采掘带Ⅰ的方式是从Ⅰ采区工作线中间分段向左方推进的方式；所述的步骤c中推进采出一幅采掘带Ⅱ的方式是从Ⅰ采区工作线中间分段向右方推进的方式；所述的步骤d中推进采出一幅采掘带Ⅲ的方式是从工作线中间分段向左方推进的方式；所述的步骤f中推进采出一幅与采掘带Ⅵ的方式是从工作线中间分段向右方推进的方式。

作为本发明的进一步改进方案，所述的步骤d中推进采出一幅采掘带Ⅳ的方式是自上向下推进的方式；所述的步骤e中推进采出一幅采掘带Ⅴ的方式是自下向上推进的方式；所述的步骤g中推进采出一幅采掘带Ⅶ的方式是自下向上推进的方式。

与现有技术相比，本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法采用“工作线分段交替”转向的方式，通过工作线分段开采Ⅰ采区的采掘带Ⅲ，使Ⅰ采区部分区域提前到界释放大量内排空间，此时正是Ⅱ采区大规模剥离阶段，极大地解决了转向期间内排空间不足的问题，与采掘带Ⅲ同步采用单斗-卡车工艺对采掘带Ⅳ进行开采，为拉斗铲创造接续工作面，克服了采掘带Ⅵ、采掘带Ⅶ采掘重合导致的设备停产和工作面接续中断的问题，使拉斗铲不需停滞地从Ⅰ采区自然过渡到Ⅱ采区，保证了总体生产能力的稳定和拉斗铲设备利用率，本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法能够实现提前释放内排空间、缩短内排运距、减少土地占用，进而降低采剥成本、提高经济效益，特别适用于露天煤矿拉斗铲工作线的采区转向。

附图说明

图1是露天矿转向前采场形状俯视图；

图2是Ⅰ采区采出一幅采掘带Ⅰ后的俯视图；

图3是Ⅰ采区采出一幅采掘带Ⅱ后的俯视图；

图4是Ⅰ采区采出一幅采掘带Ⅲ、同时Ⅱ采区梯形采空沟向下延伸增加一个采掘带的长度并向右推进采出一幅采掘带Ⅳ后的俯视图；

图5是Ⅱ采区采出一幅采掘带Ⅴ后的俯视图；

图6是Ⅰ采区采出一幅采掘带Ⅵ后的俯视图；

图7是Ⅱ采区采出一幅采掘带Ⅶ并与I采区贯通后的俯视图；

图8是转向前后采场对比俯视图。

图中：1、Ⅰ采区，2、Ⅱ采区，3、梯型采空沟，4、采掘带Ⅰ，5、采掘带Ⅱ，6、采掘带Ⅲ，7、采掘带Ⅳ，8、采掘带Ⅴ，9、采掘带Ⅵ，10、采掘带Ⅶ。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图8所示，本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法采用留沟缓帮的连续式转向方式，分别将露天矿的Ⅰ采区1和Ⅱ采区2的拉斗铲工作线从中点分成两段，根据拉斗铲作业参数确定相等的采掘带宽度，每个分段作为一幅采掘带，Ⅰ采区共分四幅采掘带(采掘带Ⅰ4、采掘带Ⅱ5、采掘带Ⅲ6、采掘带Ⅵ9)，Ⅱ采区共分三幅采掘带(采掘带Ⅳ7、采掘带Ⅴ8、采掘带Ⅶ10)，通过Ⅰ采区1采掘带和Ⅱ采区2采掘带的交替推进，Ⅰ采区1开采结束后释放大量内排空间，Ⅱ采区2剥离物就近反向内排，保证拉斗铲在采区转向期间生产条件基本稳定，实现采煤工作面顺利接续的不间断作业；

具体包括以下步骤：

a.采用留沟缓帮的连续式转向方式，将Ⅰ采区1推进至终端，如图1所示，开始向Ⅱ采区2直角转向过渡期间，在Ⅰ采区1和Ⅱ采区2的重合范围内的Ⅰ采区(1)工作线面向Ⅱ采区2的一端采用拉斗铲工艺预留向下方向设置的梯型采空沟3；

b.如图2所示，将Ⅰ采区1工作线从中间分段，并自中间分段的左侧采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅采掘带Ⅰ4；

c.如图3所示，自Ⅰ采区1工作线的中间分段的右侧采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅采掘带Ⅱ5，采掘带Ⅰ4与采掘带Ⅱ5贯通，采掘带Ⅱ5的右端同时与梯型采空沟3贯通使梯型采空沟3向上延伸形成Ⅱ采区2工作线；

d.如图4所示，将采掘带Ⅰ4与采掘带Ⅱ5贯通后的Ⅰ采区1工作线再次从中间分段，并自中间分段的左侧采用拉斗铲工艺向前推进采出一幅采掘带Ⅲ6，同时Ⅱ采区2工作线向下方延长增加一个采掘带的长度、并采用单斗-卡车工艺向右推进采出一幅采掘带Ⅳ7；Ⅰ采区1的采掘带Ⅲ6开采结束后释放大量内排空间，Ⅱ采区2剥离物可就近内排，保证拉斗铲在采区转向期间生产条件基本稳定；

e.如图5所示，Ⅱ采区2工作线在采掘带Ⅳ7基础上采用拉斗铲工艺继续向右推进采出一幅采掘带Ⅴ8；

f.如图6所示，Ⅰ采区1工作线在采掘带Ⅱ5的基础上采用拉斗铲工艺向上推进采出一幅与采掘带Ⅲ6平齐的采掘带Ⅵ9；

g.如图7所示，Ⅱ采区2工作线在采掘带Ⅳ7基础上向上推进采出一幅采掘带Ⅶ10，采掘带Ⅶ10与采掘带Ⅵ9贯通完成直角转向采区过渡接续；

h.依次类推，重复上述步骤d、e、f、g使用分段-迈步的推进方式不断推进，直至完成整个Ⅰ采区1的推进。

为了便于拉斗铲施工、减少拉斗铲的移动，作为本发明的进一步改进方案，如图8所示，所述的步骤b中推进采出一幅采掘带Ⅰ4的方式是从Ⅰ采区1工作线中间分段向左方推进的方式；所述的步骤c中推进采出一幅采掘带Ⅱ5的方式是从Ⅰ采区1工作线中间分段向右方推进的方式；所述的步骤d中推进采出一幅采掘带Ⅲ6的方式是从工作线中间分段向左方推进的方式；所述的步骤f中推进采出一幅与采掘带Ⅵ9的方式是从工作线中间分段向右方推进的方式。

为了进一步便于拉斗铲施工、减少拉斗铲的移动，作为本发明的进一步改进方案，如图8所示，所述的步骤d中推进采出一幅采掘带Ⅳ7的方式是自上向下推进的方式；所述的步骤e中推进采出一幅采掘带Ⅴ8的方式是自下向上推进的方式；所述的步骤g中推进采出一幅采掘带Ⅶ10的方式是自下向上推进的方式。

本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法采用“工作线分段交替”转向的方式，通过工作线分段开采Ⅰ采区1的采掘带Ⅲ6，使Ⅰ采区1部分区域提前到界释放大量内排空间，此时正是Ⅱ采区2大规模剥离阶段，极大地解决了转向期间内排空间不足的问题，与采掘带Ⅲ6同步采用单斗-卡车工艺对采掘带Ⅳ7进行开采，为拉斗铲创造接续工作面，克服了采掘带Ⅵ9、采掘带Ⅶ10采掘重合导致的设备停产和工作面接续中断的问题，使拉斗铲不需停滞地从Ⅰ采区1自然过渡到Ⅱ采区2，保证了总体生产能力的稳定和拉斗铲设备利用率，本露天煤矿拉斗铲工作线分段交替式采区转向方法能够实现提前释放内排空间、缩短内排运距、减少土地占用，进而降低采剥成本、提高经济效益，特别适用于露天煤矿拉斗铲工作线的采区转向。