準東露天煤礦采區劃分論證

1 露天 煤礦建設條件
1.1 概況 準東礦區位於吉木薩爾縣北偏西約350°方向，直線距離90km，公路距離120km。行政區劃隸屬吉木薩爾縣三台鎮。勘探區位於古爾班通古特沙漠南緣，地勢平坦、開闊，為卡拉麥裏西南山前戈壁荒漠地帶。地表植被稀少，水係不發育。海拔600m左右，相對高差30m～50m左右。露天礦內地表無常年水流，夏季降雨形成的暫時性水流多向南排泄於沙漠中根據用戶需求及資源可利用情況 03manbetx ，露天礦 設計規模為20.0Mt/a。
1.2 地質條件 露天礦位於區域性褶曲構造——帳篷溝背斜的西翼，露天礦內的侏羅係地層呈向西北傾的單斜構造，地層產狀：傾向270°～295°，傾角4°～31°，一般8°～20°，露頭段11°～31°，表現為淺部陡、深部緩，16線以北的300m水平以淺最陡達15°-31°，向南過渡至L15線440m水平以淺隻有11°～20°，再南淺部均小於13°的變化 規律。露天礦內未發現斷距大於20m的斷層。露天礦內為緩傾斜的簡單單斜，沿走向和傾向產狀變化不大，無斷層破壞。故整個露天礦構造複雜程度屬簡單型。
露天礦內煤層分為A、B、C三個煤組，分別賦存於八道灣組、西山窯組、石樹溝群下亞群中。西山窯組地層賦存的B煤組煤層厚度巨大，八道灣組中的A煤組由於厚度較小、埋深較大，不適合露天開采，露天礦隻開采B煤組煤層。
2 采區劃分
露天礦根據煤層賦存條件，合理進行采區劃分是本礦的難點之一。對於本礦田，更需進行合理的采區劃分，以使露天礦近期 經濟效益最好和後續 發展的采區接續關係得以很好的結合，同時考慮露天礦擴大規模的可能性。
2.1 礦山開采範圍的特點 設計的範圍基本為五彩灣礦田露天礦勘查區，該區的範圍形狀類似倒梯形，北寬南窄，北部3.15km，南部1.8km，南北長約7km，西部邊界呈上、下直線，東部邊界南端呈弧形線，上寬下窄。
2.2 采區寬度確定 在傾斜和緩傾斜煤層條件下的采區（條區）劃分，其影響采區寬度的因素較多，主要有露天礦田尺寸、地質構造、剝離物厚度、煤層厚度、開采工藝及運輸方式等。
當今比較適用的采區寬度 03manbetx 理論是經濟 03manbetx 法，該方法的實質是露天礦田內的剝離費用最少。以下就單鬥－卡車開采工藝和單鬥－卡車膠帶機半連續兩種開采工藝，後續合理采區寬度的確定分述如下：
2.2.1 單鬥－卡車開采工藝合理的采區寬度（Lc） 在卡車運輸的條件下，由於礦山規模較大，卡車運費較高，所以端幫雙翼內排是必然要采用的。按雙翼內排生產費用（靜態值）最低的原則，確定采區合理寬度（Lc）的公式如下：
B－露天礦田寬度，1600m(2000-1200)（沿煤層傾向劃分條區）
n2－沿煤層傾向劃分的條區（采區）的數目；
C－剝離物卡車單位運輸費用，2.0元/m3·km；
HB－剝離物平均厚度，300m（平均值）；
KP－排土場剝離物鬆散係數，1.15； β－端幫鬆散剝離物的穩定幫坡角，20°；
γ－實體土岩的穩定幫坡角，35°；
Q－重複剝離物的采掘和排土費用，1.8元/m3；
Lzd－重複剝離物在端幫的運距，m。
工作幫一側四分之一的橢圓周長，m；
內排土場一側四分之一橢圓周長，m；
內排土場到工作幫的 安全距離，60m；
式中：ψB——采場工作幫坡角，12°；ψP——內排土場工作幫坡角，14°。
把HB、KP、ψB、ψP代入上式，則b1＝ HBKPctgΦB＝1146m；b2＝ HBKPctgΦp＝978m；a ＝HBKPctgβ＝671m；K21＝1- ＝0.657；K22＝1- ＝0.529
把C、B、HB、KP、β、γ、Lzd、Q代入n2式得：
取n2=1.6，Lc＝1600÷1.6＝1000
因此，當開采條區在單鬥－卡車開采工藝條件下，采區寬度確定為1000m是合適的，但根據本礦的生產規模，若初期（首采區）采用單一的單鬥－卡車開采工藝是不合適的，其理由是本礦開采深度大，達300m左右，采用單鬥－卡車開采工藝勢必造成汽車運距的增加。因此宜結合其它可行開采工藝統一考慮采區寬度的確定。
2.2.2 單鬥－卡車－（半移動式破碎機）－膠帶機半連續開采工藝合理采區寬度確定。
結合本礦煤岩賦存的特點，屬於傾斜及緩傾斜煤層，沿著煤層的傾向方向布置采掘工作線，兩端高差較大，所以，剝離台階數目相對較多，西多東少，采用單鬥挖掘機直接裝入移動破碎機再轉入膠帶機運輸，對於膠帶機的布置有難度，且膠帶機的數目要成倍增加，因此本 設計采用單鬥－卡車－（半移運式破碎機）－膠帶機半連續開采工藝。
在上述確定工藝的條件下，采區劃分宜采用單翼內排的方式確定合理的采區寬度（Lc）。
單翼內排的優點是：條區寬度小（約為雙翼內排的1/2），初始（基建）工程量小，可以優先選擇剝采比較小的地段進行開采。其缺點是：奇數條區剝離工作線長度與內排的排土工作線長度不一致，前長後短，內排空間得不到充分利用，給排土增加一點難度。
在單翼內排條件下，按單翼內排生產費用（靜態值）最低，確定采區合理寬度（Lc）的公式如下：
式中：B－露天礦田寬度，（最大值）2400m；n1－單翼內排時，沿煤層傾向劃分條區的數目；
C－剝離物（單鬥－卡車－（半移動破碎機）－膠帶機半連續工藝）單位運輸費用，0.9元/m3·km；
HB－剝離物平均厚度，300m（平均值）；
KP－排土場剝離物鬆散係數，1.15；
β－端幫鬆散剝離物的穩定幫坡角，20°；
γ－實體土岩的穩定幫坡角，35°；Q－重複剝離物的采掘和排土費用，2.0元/m3；
Lzd－重複剝離物在端幫的運距，（與雙翼內排相同）2960m。
把C、B、HB、KP、β、γ、Lzd、Q代入n1式得：
取n1＝1.3，Lc＝1600/1.3＝1230m
根據上述 計算結果，本次單鬥－卡車－（半固定破碎機）－膠帶機半連續工藝的采區寬度確定為1200m（沿煤層傾向劃分采區）。
需要說明一點，本礦 設計為什麼沒有沿煤層走向劃分條區？其理由有四：①沿煤層走向（A）劃分條區與沿煤層傾向（B）劃分條區相比，重複剝離量較大，前者比後者多1/2（A-B）HB2KP·（cotβ+cotγ），約等於7.5億m3。②沿煤層走向劃分條區，其剝采比變化較大，其趨勢為小（1.5）→大（5.0）→小（1.5）→大（5.0）……，不利於生產 管理和 經濟效益。③沿煤層走向劃分條區，其采掘推進方向為由東向西，由於其煤層傾角一般為8-20°，故很難實現全部內排要求。④沿煤層走向劃分條區，其采區數為5條（首采區除外）。沿煤層傾向劃分條區，其條區數僅有2條，由此，前者的條區過渡要增加3次不利於生產 管理。
2.3 采區寬度確定的結論
2.3.1 由於煤層走向大於煤層傾向（6km>2.4km），因此確定采區劃分沿煤層走向（A）進行。
2.3.2 按半連續開采工藝條件下，確定合理的采區寬度為1200m。
3 采區劃分及開采順序
在首采區確定之後，沿煤層露頭南部則確定為二采區,在20～13剖麵之間按采寬為1200m，剩餘條區最寬處不足2km，平均寬度為1.5km，將其作為一個采區進行開采，這樣有利於露天礦後期生產規模的擴大。