1开采技术条件

　　1.1地形地貌

　　神华新疆公司准东露天煤矿位于克拉麦里山南麓，地势总趋势呈北东高南西低的缓倾斜坡。地貌形态为残丘状的剥蚀平原，海拔606～636 m，相对高差20～30 m.

　　地表无常年水流，夏季降雨形成的暂时性水流多向南排泄于沙漠中。

　　1.2煤层赋存条件

　　矿田位于区域性褶曲―帐蓬沟背斜的西翼，呈向西北倾的单斜构造，煤层倾角4～31°，一般8～20°，露头段11～31°，表现为浅部陡，深部缓的赋存特征。无断层破坏，属简单型地质构造。

　　矿田内可采煤层为一巨厚煤组，含3～8层煤，其中可采1～5层。东部未分叉的单一煤层，编号为Bm，被下白垩统地层所覆盖，可采厚度49.85～76.44 m，平均69.43 m；中部2个分煤层的下分煤层编号为B 1，可采厚度18.06～27.11 m，平均22.04 m；上分煤层编号为B 2，可采厚度30.48～49.35 m，平均41.20 m；西部B 2分煤层分叉出的分煤层编号B 2 1可采厚度2.37～3.29 m，平均2.79 m；B 1分煤层的2个分煤层编号为B 1、B 1 2，其中B 1可采厚度0.84～17.57 m，平均4.36 m，B 1 2可采厚工5.30～19.85 m，平均12.87 m.

　　1.3煤岩性质

　　勘探确定的首采区剥离物抗压强度小于6 MPa的占总剥离物的15.60%，6～15 MPa占39.72%，大于15 MPa占44.68%.小于6 MPa的软岩主要为分布在浅部的已风化的Bm煤层顶板的泥岩、泥质含量较高的粉砂岩和B 2煤层顶板的泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩。大于15 MPa的硬岩主要为分布在Bm煤层及B 1煤层底板和Bm、B 2煤层顶板附近的细砂岩及中砂岩。其它地段多为6～15 MPa的中硬岩类。

　　煤的天然抗压强度为4.2～11.5 MPa.属较软―中硬煤。

　　1.4气候条件

　　本矿区属大陆干旱荒漠气候，年温差和昼夜温差变化很大，5月- 8月为夏季，高温炎热，最高气温41.2°C.11月-次年2月为冬季，气候严寒，最低气温-49.8°C（1969年1月26日）。年平均降水量106 mm，年蒸发量1 202～2 382 mm，5 - 8月偶有雷阵雨，冬季积雪稀少。常年多风，风力一般为4～5级，经常有7～8级大风，最大可达10级，多以西北风为主。冰冻期5.5个月，最大冻土深度1.3m.

　　1.5采场和排土场条件采场地表长度7.97 km，宽度3.0 km，地表面积20.94 km 2，最大开采深度460 m.

　　首采区不具备内排条件，剥离物需全部外排。

　　1.6开采规模

　　设计生产能力10 Mt/a，一期生产剥采比1.33 m 3 /t，年剥离量13.3 Mm 3，年剥采总量20.99 Mm 3。二期生产剥采比1.66 m 3 /t，年剥离量16.6 Mm 3，年剥采总量24.29 Mm 3。

　　2开采工艺方案

　　2.1选择开采工艺应遵循的原则

　　（1）保证采剥系统的可靠性，经济性。

　　（2）力求生产过程简单化，利于生产管理。

　　（3）遵循市场经济原则，投资少、成本低、效率高，突出近期经济效益。

　　（4）因矿制宜，所选择的开采工艺应适应本矿煤层厚、埋藏较深、倾角大的开采技术条件。

　　（5）充分考虑本矿的气候条件如冬季严寒，夏季炎热，风大等。

　　2.2开采工艺方案

　　露天开采常用的开采工艺有：单斗挖掘机―卡车开采工艺，轮斗―胶带机连续开采工艺，单斗挖掘机―卡车―破碎机―胶带机半连续开采工艺和拉斗铲倒堆开采工艺。

　　鉴于本矿剥离物大部分为中硬岩石，不宜采用连续开采工艺。

　　本矿煤层巨厚，倾角大，也不宜采用拉斗铲倒堆开采工艺。

　　在半连续开采工艺中根据破碎机结构型式，可分为单斗―卡车+半移动破碎站―带式输送机半连续开采工艺（简称单斗―半移动式半连续工艺）和单斗―自移式破碎机―带式输送机半连续开采工艺（简称单斗―自移式半连续工艺）。

　　单斗―自移式半连续工艺无卡车运输环节，具有运营成本低的优点，是露天开采工艺的发展方向。

　　但该工艺目前国内外应用较少，生产可靠性有待进一步验证，并且目前核心设备自移式破碎机制造厂家少，价格贵，致使整个系统的投资水平较高，整个工艺系统的综合经济优势难以体现。

　　单斗―半移动式半连续工艺，目前国内外应用较多，在技术先进性、可靠性和经济性方面有明显优势。该工艺具有单斗―卡车机动灵活，适应性强的优点，适合本矿延深强度大初期开采程序变化较大的特点；同时该工艺又具有带式输送机运营成本低的优点，适应本矿部分剥离物运距较大的特点。

　　3开采工艺方案的选择

　　根据上述研究结论，可供本矿选择的开采工艺如下：

　　方案一：单斗―卡车开采工艺。

　　方案二：单斗―卡车―半移动破碎站一带式输送机半连续开采工艺。

　　单斗―卡车开采工艺的主要优点是机动灵活，适应性强，推进强度大，延深强度大，设备组装周期短等。

　　单斗―卡车―半移动破碎站―带式输送机半连续开采工艺，为卡车与带式输送机联合运输，既可发挥卡车运输的优点，又可发挥带式输送机爬坡能力大，合理运距长，运输成本低和以电为动力的优点。

　　开采顺序确定在煤层的浅部，初期走向拉沟，倾向推进，转向后为走向推进，深部条区走向推进。走向推进时每个工作平盘上有煤、有岩，工作面移动破碎机直接装胶带输送机，无法实现煤岩分流，且露天矿深、台阶多、为降低开采成本，减少用油，简化系统，工作面宜用单斗铲―汽车―坑内半移动破碎机―胶带输送机―排土机或至地面储煤场开采工艺。故就2种工艺进行研究。

　　3.1单斗―汽车工艺

　　单斗―汽车工艺在我国已有多年的历史，应用该工艺已经具有了成熟的管理经验。该工艺具有如下特点：

　　（1）拉沟长度短，基建工程量小，建设速度快。

　　（2）工作线长度短，易于分区开采，初期生产剥采比小，矿山前期经济效益好。

　　（3）运输设备爬坡能力大，机动灵活，矿山生产系统简单。

　　（4）生产设备性能可靠，具有成熟的矿山管理经验。

　　（5）容易向其它工艺过渡和发展，可以随时增加设备投入而扩大规模。

　　（6）能尽早实现内排，实现复土造田，恢复矿区生态环境。

　　（7）与其它开采工艺相比，耗油量大，生产成本较高。

　　3.2半连续开采工艺

　　（1）半连续工艺流程。半连续工艺为单斗挖掘机―汽车－半移动破碎机―胶带输送机组成的形式。

　　其工艺流程如1：

　　（2）半连续工艺的特点。半连续工艺兼有连续工艺和间断工艺的优势，其主要优点有：①可采用卡车及胶带机联合运输，从而减少油耗及降低运输费用；②利用胶带输送机爬坡能力强的特点，可缩短运距，减少沟道工程量；③以胶带运输代替汽车运输，实现以电代油，在油价持续上涨的情况下，可以大大降低运输成本。

　　但是，半连续工艺也有如下缺点：①胶带运输矿岩，对块度有较严格的限制，为保证块度符合要求，须设破碎装置，增加了生产环节，使生产系统复杂化；②坑内半固定（移动）破碎机，工程施工及接续较复杂，生产组织难度大；③系统初期投资较大。

　　本设计对上述2个工艺方案从投资生产成本等方面进行了比较。比较结果见。

　　4结语

　　经过比较可知，二方案较一方案投资多15 290万元，成本高3 024万元/a，按贷款利息7.2％计，需9年才能偿清。从本矿条件看，初期不宜采用半连续开采工艺，原因是设计考虑近20年经济效益好、减少外排及占地出发，开采浅部650 m条区（剥采比很少1.1～1.6 m3 /t），因此运距较近，浅部运距在2 km左右，最深部达4 km，但深部剥离量少，平均运距在3 km左右（由煤层深度变化决定），在经济临界点附近。考虑剥采比变化为1.33、1.66、1.1最后达2.4 m 3/t，剥离量为1 30、1 660、1 100、2 400万m 3，浅部由单斗铲―汽车开采，余下量一套半连续工艺系统不能满足负荷。因此，设计认为在初期宜采用单一的单斗铲―汽车开采工艺，待二采区开采时，再考虑使用半连续开采工艺。

　　：①工艺比选按全单斗铲－汽车工艺与半连续工艺进行比较。

　　②煤的运输两方案投资及运费相同胶带运距2 km和汽车运距1.5 km运营费3 577万元/a.

　　③排土场移动胶带机（1.4 m）为850 m，包括卸料车合计为1 150万元，剥离1 350 m胶带机（1.4 m）为1 150万元。