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[摘 要]本文在分析了白石湖露天煤矿的地质条件及煤层赋存情况的基础上，确定了首采区的位置，并在首采区内提出了3种拉沟位置方案，并进行了方案比较分析，最终确定了首采区和拉沟位置最合理的方案。
[关键词]露天煤矿；首采区；拉沟位置
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0041-01
一、白石湖露天煤矿概况
白石湖露天煤矿（8.0Mt/a）是由原白石湖露天煤矿（1.4Mt/a）和伊吾县煤矿（0.9Mt/a）改扩建而成。矿区位于阿尔泰地槽褶皱带诺末褶皱东南缘，东准噶尔界山山间断陷三塘湖—淖毛湖含煤盆地淖毛湖煤田的西段。矿区总体为一南倾的单斜构造，倾角6°～25°，沿走向和倾向有次级褶曲发育，构造类型初步确定为中等型。首采区侏罗系地层中含有可采煤层2层，分别为1号、2号煤层，其中1号煤层厚度为2.51m～33.22m，平均厚度为23.27m，为全区可采；2号煤层厚度为1.22m～2.7m，平均厚度2.18m，局部可采。原白石湖煤矿（1.4Mt/a）现已形成长约830m、宽约360m、深约25m的采坑。伊吾县煤矿（0.9Mt/a）现已形成长约1200m、宽约410m、深约30m的采坑。
二、首采区位置的选择
首采区位置选择，关系到露天煤矿采剥工程合理发展和露天煤矿经济效益，特别是初期的经济效益。
1、露天煤矿首采区选择原则：
（1）遵循先易后难，突出初期效益的原则，首采区及初始拉沟位置应选择煤层埋藏浅、基建工程量少、生产剥采比小的地段；
（2）勘探程度高、资源可靠、煤质好；
（3）应考虑开采程序的发展，便于内排和采区过渡等，有利于后期矿山工程发展；
（4）外排运距近，内排条件好；
（5）有利于地面工业场地布置。
2、开采现状
伊吾县露天煤矿（产量90万t/a）已经取得采矿许可证，目前矿建剥离量已基本完成，初始拉沟位置位于伊吾县探矿权西北部煤层露头处，拉沟长度500m；露天矿地面设施已经建设。
白石湖露天矿140万t/a可行性研究报告已经于2010年1月完成，首采区选在53～51勘探线之间北部煤层埋藏较浅处，目前矿建剥离工程正在进行，初始拉沟位置基本与53勘探线重合（煤层露头处），拉沟长度约800m。
3、首采区位置的确定
本可研根据露天矿地形、煤层赋存情况、以及地质构造等，建立露天矿地质模型，利用地质模型生成露天矿剥采比等值线。根据剥采比等值线可以看出露天矿开采境界范围内北部和东北部剥采比较小，将剥采比小于5的北部划分为首采区，剥采比大于5的区段划分为二采区。
根据剥采比等值线，结合露天矿开采现状、以及地面设施建设情况，本可研将露天矿划分为二个采区进行分析对比，各区技术特征详见表1。
从表中数据可见，首采区剥采比较小（5.76m3/t），二采区剥采比（7.72m3/t）略大于首采区；首采区服务年限为33.14年，二采区服务年限为25.35年，两个采区的服务年限都大于20年。
三、拉沟位置的选择
本矿有两处煤层露头，一处位于首采区的西北部（53～59勘探线之间），另一处位于首采区的东北部。首采区西北部煤层露头被DF6断层分割为南北两部分（故此处煤层露头是不连续的），受此地质构造影响，DF6断层北部局部范围内煤层产状有所变化，DF6断层北部53～51勘探线之间煤层倾向向东（而露天矿煤层总体倾向是向南的），根据露天矿剥采比等值线，此区间煤层赋存条件较好，剥采比一般小于4，白石湖140万t/a可行性研究报告设计中，将此区间作为首采区，目前首采区初始沟已经在DF6断层北部沿煤层露头全区拉开，沟长约800m，工作线南北方向布置、沿倾向由西向东推进；但是，整体规划将此处露头一分为二，地表宽度仅为370m，此处按照总规边界设计，生产剥采比接近10m3/t，北部划出的部分，其他煤矿也不能单独开采，因此，建议调整总规此处边界，将其露头全部划给白石湖露天煤矿。
根据剥采比等值线，DF6断层南部煤层露头剥采比较小煤层倾角较大，因此，此区间煤层埋藏条件相对较差。首采区东北部煤层露头较浅，根据剥采比等值线，煤层露头范围内剥采比一般在1m3/t～4m3/t之间，东部剥采比较小，向西剥采比逐渐加大。原伊吾县90万t/a露天煤矿首采区初始拉沟位置位于煤层露头东部，拉沟长度500m，目前矿建剥离已经基本完成。
根据露天矿煤层赋存条件及总规，首采区初始拉沟位置只能选在首采区西南部或首采区东北部两处煤层露头处，可研做了三个方案并做了技术经济比较。
（1）方案一：首采区西区南侧拉沟方案
初始拉沟位置选在首采区西部南侧煤层露头处。初始沟首先在55勘探线至51勘探线之间沿煤层露头开拉，初始沟长度约2.0km，向南推进至首采区底部境界，然后在55勘探线以西至西部境界重新拉沟，向南推进至首采区底部境界。
该方案在西区南部作业时间约9年，后期接续本可研做了两个方案：
一方案，接续区位置在东区北部，由东往西推进。二方案，接续区位置在西区51勘探线附近，由西往东推进，两方案均推至首采区结束。
根据可研资料，一方案较二方案前10年累计剥离量少剥离63.12Mm3，前20年累计剥离量少剥离107.84Mm3.因此，方案一推荐的方案为：初始拉沟位置选在首采区西部南侧煤层露头处，接续区位置在东区北部，由东往西推进，直至首采区开采结束。方案一前10年累计剥离量为478.8Mm3，平均剥采比为5.7m3/t，前20年累计剥离量为984Mm3，平均剥采比为6m3/t。
（2）方案二：首采区东区北侧拉沟方案
初始沟选在首采区东北部1～5勘探线之间，初始沟长度约1.80km，初期沿煤层倾向向西南方向推进，后转向西推进。
方案二前10年累计剥离量为511.8Mm3，平均剥采比为6.09m3/t，前20年累计剥离量为1052.76Mm3，平均剥采比为6.42m3/t。
（3）方案三：东区北侧全境界开拓方案
该方案至达产第10年剥离总量为568.00Mm3，平均剥采比为6.76m3/t，至达产第20年剥离总量为1208.00Mm3，平均剥采比为7.36m3/t。
经过比较，方案二前10年累计剥离量较方案一多33Mm3，前20年累计剥离量较方案一多68.76Mm3；方案三前10年累计剥离量较方案一多89.2Mm3，前20年累计剥离量较方案一多224Mm3。
四、结束语
在露天煤矿开采设计中，首采区范围及拉沟位置的选择不仅要坚持煤层埋深浅、基建工程量小、初期生产剥采比小、初期投资少的原则，还应该将运营成本、内外排关系以及后续采区接续等因素统一起来综合考虑。因此，在进行矿山开发可行性研究或方案设计时，要进行多方案的比较。由此可见，方案一明显优于其他两个方案，本初步设计推荐方案一。
作者简介：谢银春（1988—— ），男，本科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，助理工程师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事露天矿设计、咨询方面的工作。
[关键词]露天煤矿；首采区；拉沟位置
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0041-01
一、白石湖露天煤矿概况
白石湖露天煤矿（8.0Mt/a）是由原白石湖露天煤矿（1.4Mt/a）和伊吾县煤矿（0.9Mt/a）改扩建而成。矿区位于阿尔泰地槽褶皱带诺末褶皱东南缘，东准噶尔界山山间断陷三塘湖—淖毛湖含煤盆地淖毛湖煤田的西段。矿区总体为一南倾的单斜构造，倾角6°～25°，沿走向和倾向有次级褶曲发育，构造类型初步确定为中等型。首采区侏罗系地层中含有可采煤层2层，分别为1号、2号煤层，其中1号煤层厚度为2.51m～33.22m，平均厚度为23.27m，为全区可采；2号煤层厚度为1.22m～2.7m，平均厚度2.18m，局部可采。原白石湖煤矿（1.4Mt/a）现已形成长约830m、宽约360m、深约25m的采坑。伊吾县煤矿（0.9Mt/a）现已形成长约1200m、宽约410m、深约30m的采坑。
二、首采区位置的选择
首采区位置选择，关系到露天煤矿采剥工程合理发展和露天煤矿经济效益，特别是初期的经济效益。
1、露天煤矿首采区选择原则：
（1）遵循先易后难，突出初期效益的原则，首采区及初始拉沟位置应选择煤层埋藏浅、基建工程量少、生产剥采比小的地段；
（2）勘探程度高、资源可靠、煤质好；
（3）应考虑开采程序的发展，便于内排和采区过渡等，有利于后期矿山工程发展；
（4）外排运距近，内排条件好；
（5）有利于地面工业场地布置。
2、开采现状
伊吾县露天煤矿（产量90万t/a）已经取得采矿许可证，目前矿建剥离量已基本完成，初始拉沟位置位于伊吾县探矿权西北部煤层露头处，拉沟长度500m；露天矿地面设施已经建设。
白石湖露天矿140万t/a可行性研究报告已经于2010年1月完成，首采区选在53～51勘探线之间北部煤层埋藏较浅处，目前矿建剥离工程正在进行，初始拉沟位置基本与53勘探线重合（煤层露头处），拉沟长度约800m。
3、首采区位置的确定
本可研根据露天矿地形、煤层赋存情况、以及地质构造等，建立露天矿地质模型，利用地质模型生成露天矿剥采比等值线。根据剥采比等值线可以看出露天矿开采境界范围内北部和东北部剥采比较小，将剥采比小于5的北部划分为首采区，剥采比大于5的区段划分为二采区。
根据剥采比等值线，结合露天矿开采现状、以及地面设施建设情况，本可研将露天矿划分为二个采区进行分析对比，各区技术特征详见表1。
从表中数据可见，首采区剥采比较小（5.76m3/t），二采区剥采比（7.72m3/t）略大于首采区；首采区服务年限为33.14年，二采区服务年限为25.35年，两个采区的服务年限都大于20年。
三、拉沟位置的选择
本矿有两处煤层露头，一处位于首采区的西北部（53～59勘探线之间），另一处位于首采区的东北部。首采区西北部煤层露头被DF6断层分割为南北两部分（故此处煤层露头是不连续的），受此地质构造影响，DF6断层北部局部范围内煤层产状有所变化，DF6断层北部53～51勘探线之间煤层倾向向东（而露天矿煤层总体倾向是向南的），根据露天矿剥采比等值线，此区间煤层赋存条件较好，剥采比一般小于4，白石湖140万t/a可行性研究报告设计中，将此区间作为首采区，目前首采区初始沟已经在DF6断层北部沿煤层露头全区拉开，沟长约800m，工作线南北方向布置、沿倾向由西向东推进；但是，整体规划将此处露头一分为二，地表宽度仅为370m，此处按照总规边界设计，生产剥采比接近10m3/t，北部划出的部分，其他煤矿也不能单独开采，因此，建议调整总规此处边界，将其露头全部划给白石湖露天煤矿。
根据剥采比等值线，DF6断层南部煤层露头剥采比较小煤层倾角较大，因此，此区间煤层埋藏条件相对较差。首采区东北部煤层露头较浅，根据剥采比等值线，煤层露头范围内剥采比一般在1m3/t～4m3/t之间，东部剥采比较小，向西剥采比逐渐加大。原伊吾县90万t/a露天煤矿首采区初始拉沟位置位于煤层露头东部，拉沟长度500m，目前矿建剥离已经基本完成。
根据露天矿煤层赋存条件及总规，首采区初始拉沟位置只能选在首采区西南部或首采区东北部两处煤层露头处，可研做了三个方案并做了技术经济比较。
（1）方案一：首采区西区南侧拉沟方案
初始拉沟位置选在首采区西部南侧煤层露头处。初始沟首先在55勘探线至51勘探线之间沿煤层露头开拉，初始沟长度约2.0km，向南推进至首采区底部境界，然后在55勘探线以西至西部境界重新拉沟，向南推进至首采区底部境界。
该方案在西区南部作业时间约9年，后期接续本可研做了两个方案：
一方案，接续区位置在东区北部，由东往西推进。二方案，接续区位置在西区51勘探线附近，由西往东推进，两方案均推至首采区结束。
根据可研资料，一方案较二方案前10年累计剥离量少剥离63.12Mm3，前20年累计剥离量少剥离107.84Mm3.因此，方案一推荐的方案为：初始拉沟位置选在首采区西部南侧煤层露头处，接续区位置在东区北部，由东往西推进，直至首采区开采结束。方案一前10年累计剥离量为478.8Mm3，平均剥采比为5.7m3/t，前20年累计剥离量为984Mm3，平均剥采比为6m3/t。
（2）方案二：首采区东区北侧拉沟方案
初始沟选在首采区东北部1～5勘探线之间，初始沟长度约1.80km，初期沿煤层倾向向西南方向推进，后转向西推进。
方案二前10年累计剥离量为511.8Mm3，平均剥采比为6.09m3/t，前20年累计剥离量为1052.76Mm3，平均剥采比为6.42m3/t。
（3）方案三：东区北侧全境界开拓方案
该方案至达产第10年剥离总量为568.00Mm3，平均剥采比为6.76m3/t，至达产第20年剥离总量为1208.00Mm3，平均剥采比为7.36m3/t。
经过比较，方案二前10年累计剥离量较方案一多33Mm3，前20年累计剥离量较方案一多68.76Mm3；方案三前10年累计剥离量较方案一多89.2Mm3，前20年累计剥离量较方案一多224Mm3。
四、结束语
在露天煤矿开采设计中，首采区范围及拉沟位置的选择不仅要坚持煤层埋深浅、基建工程量小、初期生产剥采比小、初期投资少的原则，还应该将运营成本、内外排关系以及后续采区接续等因素统一起来综合考虑。因此，在进行矿山开发可行性研究或方案设计时，要进行多方案的比较。由此可见，方案一明显优于其他两个方案，本初步设计推荐方案一。
作者简介：谢银春（1988—— ），男，本科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市，助理工程师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事露天矿设计、咨询方面的工作。