关于近水平露天煤矿采区过渡期间转向问题的思考
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【摘 要】大型近水平露天矿常常会采取分区开采的模式，这就带来了不同采区在转换时衔接过渡的技术问题。采区转向方式的优劣与否对整个露天矿山的影响是巨大的，一种适合露天矿山的切实可行的采区转向方式会极大地降低露天矿的成本，减少不必要的损失。本文分析了常见的几种露天矿采区转向方式以及露天矿选取合适的采区转向方式时需要遵循的基本原则，同时结合现场实例对采区转向方式的选择思路及方法予以分析思考并得出了具有普遍意义的结论。
【关键词】露天矿；近水平；分区开采；转向方式
0．引言
露天开采因其作业事故率低、资源回收率高，因而一直是全球采矿方式的主流，也是未来发展的大趋势。所以，近年来我国大力发展露天矿，尤其露天煤矿在最近的几年里得到了迅速的发展，一大批新的露天煤矿在我国内蒙、新疆等地区正在进行基建或是已经投产。但是，由于露天矿的投资很大，无论是开采程序还是开采工艺甚至一个细小的设计的选择都会极大地影响着整个露天矿的效益，所有需要慎重对待任何一个问题，做到基于现实条件的最优化设计[1]。本文着重对露天矿采区过渡时期的转向问题进行基本的总结与探讨。
1.露天矿采区转向方式的常见类型
分区开采一般是针对近水平露天矿而言的，由于资源赋存平缓，采取分区开采可以极大地减少外排土场占地。另外，分区开采条件下，内排运距无疑得到了缩短。但是，采区过渡过程中，如何实现转向以及采取什么形式的转向方式对露天矿过渡期间的外排量大小、产量、开拓运输系统的安排以及剥离运距都会有较大的影响，因而采区转向问题是这类矿山常遇到且必须处理好的问题。一般来说，采区转向方式可分为连续式与转向式两大类，下面就具体情况分别加以论述。
1.1连续式转向
连续式转向充分利用原有采场空间对新的采区进行建设发展, 采掘工作连续性好，无需重新拉沟。连续式转向方式又可按照新采区工作面的形成位置划分为扇形推进式和留沟缓帮式两种。
1.1.1扇形推进连续式
扇形是工作面绕某一转轴进行扇形转向过程，内外工作面不等幅开采,工作面围着某一转轴进行扇形推进。推进时,工作台阶外侧推进强度将大于内侧推进强度。
1.1.2留沟缓帮式
留沟缓帮转向方式是将开采方向改变90°，利用旧采区端帮恢复成新采区的工作帮。在Ⅰ采区开结束前,在要转向的一侧留沟内排,当Ⅰ采区最上部台阶到界后,将采矿设备设到留沟的端帮上进行缓帮剥离。当Ⅰ采区全部到界时,Ⅱ采区已全部将原端帮缓帮成了新采区的工作帮,从而实现了采区的90°转向。如果新旧采区间是180°的转向过渡,可以按照以上过程再重复一次即可完成。
1.2间断式转向
间断式转向方式是指在原采区结束前,在境界内其它地方重新拉沟来形成新采区的工作线，原采区靠帮作业与新采区的拉沟作业互不干扰。
2.采区转向方式的选择
2.1采区转向方式的选取原则
(1)划分采区时尽量做到规则划分。
采区划分方式的优劣与否,决定着不同采区的过渡难度与复杂性的大小.良好的采区划分方式可以为日后的采区过渡打好基础,创造良好的先决条件。
(2)优先采用扇形转向方式。
此种方式可以避免重新拉沟、免除基建,节约成本。另外,该方式下,内排土场会同时跟进, 不会造成转向时期相邻采区间的留沟、压帮、运距突然变大、设备能力不足,大面积重复剥离等问题.也无须在过渡期间大量征地来建立外排土场,从而可以保持转向期间的平稳过渡。
(3)无法应用扇形式转向方式时,可以考虑采用反向重新拉沟.反向重新拉沟的方式优点在于其利用先前的采空区进行内排,同样可以设法避免外排征地的情况。
2.2依据现场实际条件进行优化选取
通过全面分析过渡区煤层赋存状况、过渡区上覆剥离物状况以及过渡区的实际开采条件与工艺状况，对采区过渡期间各种转向方式下的工作线长度、设备能力、推进强度、产量接续、剥采比等方面的进行全方位多角度的对比分析，从而确定最佳的转向方式。
以伊敏一号露天矿为例进行实例分析,伊敏露天矿共划分为三个采区,在其由二采区向三采区过渡时,通过对伊敏露天矿生产现状的全方位分析,包括煤层覆存状况,上覆剥离物状况,开采条件,开采工艺等,否定了平行推进(重新拉沟)的转向过渡方式[2]。原因在于此种转向方式会导致推进强度大,胶带移设频繁,难以保证过渡期间21.00Mta设计生产能力.另外,即便采用双采场式的开采方式用以弥补产能的不足,也会同时造成新的问题,即两个采场向前推进到相交位置时,会相互干扰,无法实现连续内排,从而导致必须占用耕地来开辟新的外排土场,这在经济上是极不可取的.所以,尽管其在工艺上存在一定的可行性,但最终因为其他经济技术指标不符合现实情况而予以否定。
2.3利用AHP(层次分析评价法)确定最优方案
依据近水平煤层露天矿采区转向方式的特点和现场实践的经验,结合层次分析评价法的理论原理建立采区转向方式的层次分析模型。利用层次分析法的理论将采区转向方式选择的层次模型分为目标层,指标层,方案层,然后建立评价模型矩阵，再依据评价矩阵去比较各项指标的重要性并进行评价指标的权值计算以及评价矩(下转第100页）(上接第71页）阵的一致性检验，最后依据层次总排序的结果确定最佳转向方案[3]。
AHP理论的模型尤其适用于大型露天矿山,因其影响因素很多,这种评价方法为复杂条件下的露天矿转向过渡提供了一种切实可行的评价体系.经过现场的实际检验证明,此评价体系科学可靠,具有良好与广泛的应用前景。
3.小结
近水平露天矿山由于煤田覆存面积较大,必然要采取分区开采,而随之带来的采区转向过渡方式对整个露天矿影响巨大,一种优秀的适合矿山现场经济技术条件的方案会给矿山带来巨大的经济效益,必须予以慎重考虑.在进行方案选取的过程中,需要结合本矿的实际情况深入分析, 既不能局限于现实模式,又不能脱离实际,无视经济技术的可行性，可以在方案的选取过程中创新地利用一些先进的理论模型来帮助决策者选择最佳的方案.基于层次分析评价法的理论模型就是一种很好的尝试,得到了现场实际的检验与应用,取得了良好的经济效益。 [科]
【参考文献】
［１］骆中洲.露天采矿学(下册).徐州:中国矿业大学出版社,1990.
［２］付廷胜,姚志勇,范正祥.伊敏一号露天矿采区转向过渡的分析[J].露天采矿技术,2006.
［３］赵焕臣,许树柏,和金生.层次分析法[M].北京:科学出版社,1986.