露天煤矿采剥技术

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　　摘要：在当今科技发展的新形式下，煤炭开采技术的研究必须面向国内市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，占领技术制高点。
　　 关键词：露天煤矿 开采 技术
　　 移走煤层上覆盖的土石，使煤敞露地表进行开采称为露天开采，其中移去土石的过程称为采剥，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分若干水平非层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。
　　 我公司于2008年进入露天煤矿采剥施工，该工程为内蒙古铧尖煤矿首采区工程。露天煤矿采剥，是公司又一重大项目，使公司又进入一新施工领域，为确保这一市场的稳定，我将有关煤矿采剥施工技术和管理经营理念和各位同仁共同讨论一下，不足之处希望大家多多指正；以便今后优质、高效的在这一新领域广济经验，积极打造中铁一局品牌，树立企业文化。
　　 我国西部煤炭资源丰富，尤其青海、新疆、内蒙古等地，煤炭资源储量大，埋藏相对较浅，具备建设大规模露天煤矿的条件。露天煤矿的矿建及生产过程主要包括土石方的剥离及原煤开采，都将涉及到确以下问题：
　　 1、土方采剥：漏天矿采剥分单斗式和轮斗式之分。单斗式的主要适用在地质条件复杂、施工工作面狭窄地带。轮斗式主要适用地质条件较好、施工场地宽广地带。根据施工现场情况，选择单斗式采剥的施工形式，主要结合现场的地质条件和现在施工布置而定。在施工前进行实地调查选择合理的拉沟位置，在有限的平盘布置合理的机械既不影响机械使用率，集中力量将施工场面顺利有效打开，为大干的施工场面奠定良好的基础。在机械配置方面通过计算运距、装斗时间配置合理的机械台数确保机械使用率的最大发挥。重点在有限的区域内布置较多的重型机械、但又不影响机械的作业效率，使每台机械在单位时间内获取最大工作效能。在施工方面重点是分层立体交叉开挖作业，开挖前首先要规划好具体的分层界线，宽度主要取决于机械的作业半径和运输能力，高度范围控制在2.5m以内、便于修整边坡和顶帮防护作业。
　　 1.1掘沟施工：每个平盘向下个平盘开挖时应先根据工程部要求挖掘临时出入沟，挖掘出入沟时宜采用大型挖掘机，临时出入沟可多个同时进行，每两个临时出入沟间距离不小于100m，出入沟宽20m，坡度不大于8%。先用1台挖掘机掘沟，宽度5～10m，长度超过35m后增加挖掘机进行扩帮至20m宽，出入沟完成后由外向内沿出入沟法线方向平行设置挖掘机采掘带，向两侧扩沟，形成采掘台阶。
　　
　　 1.2台阶施工：平盘的高度为10m，为了保证施工要求，每一平盘分四层开挖，每一层高度为2.5米。台阶宽度不小于20m，分层开挖时必须严格控制帮齐、底平的技术要求，对于不平整地段，要求及时进行处理，达到要求后可继续向前开挖，
　　
　　
　　 1.3采掘带施工：出入沟完成后，扩沟施工中，每台挖掘机设置1条采掘带，采掘带宽带为8m，挖机保持平行作业，每两台挖机前后距离不小于35m，每台挖掘机采掘过程中确保施工底面平整，不得出现乱挖、底面凹凸不平现象。
　　
　　 2、石方采剥：
　　 2.1该工程开挖长约750米，宽约450米U型槽，深度自等高线标高1413～1350米，63米，每10米为一台阶。石方工程400万方；根据工程量采用深孔台阶微差爆破，分层开挖。
　　 2.2石方爆破打眼采用内燃自行式宣化351型潜孔钻8台，12m3空压机8台，潜孔钻头直径100mm。
　　 2.3炮孔参数
　　
　　 2.3.1深孔爆破开挖孔网参数：钻孔直径d=100mm，台阶高度H=10m，爆孔深度L=10.8m，孔距a=4.4m，超钻深度h1=0.8m，抵抗线W=3.8m，排距b=0.86，a=3.8m。
　　 2.3.2单孔装药量：根据Q=qaWH和Q=qabH，以及岩石坚固系数f值，q值一般取0.35～0.45kg/m3；第一排当q取0.38kg/ m3时：Q=0.38×4.4×3.8×10=63.6kg、第二排炮孔Q=0.38×4.4×3.8×10=63.6kg。
　　 2.3.4装药结构： 炮孔深孔为10.8m：单孔装药63.6 kg，6.8m柱状装药Qp=63.6kg；4.0m堵塞长度，用岩屑或炮泥堵孔。
　　 2.3.5起爆网络：采用非电毫秒雷管，孔外微差，起爆器引爆导爆管。主炮孔孔内全部装两枚9段非电毫秒雷管，排与排之间用3段非电毫秒雷管（延时50毫秒）等差爆破。
　　
　　2.3.6安全检算：
　　 2.3.6.1警戒安全距离，根据《爆破安全规程》规定深孔爆破，最小安全警戒半径200m。
　　2.3.6.2爆破振动速度的检算：V=KQα×m /Rα（K取250，α=1.8，m=1/3），
　　爆区距离民房500m，按土胚，毛石房屋结构屋检算，《爆破安全规程》规定，振动V允=0.5cm/s，R=500m ，Q允=R3/(K/V)3/1.8，Q一次（段）允=3968kg，单孔装药量为63.6kg时、在距房屋500m可以起爆62个孔。
　　 2.3.7个别飞石距离：按前苏联Rmax=20KAn2W，因为松动爆破n≤0.75，故n=0.75，W=3.7m，KA（安全系数）根据地形、地质、药包埋置深度、风向、风速，取较保守值KA=2，Rmax=20×2×0.752×3.7=83.3m，最近房屋距离爆区500m，故爆区作业面不需覆盖。按一般台阶飞石经验公式：RF=40÷2.54×d=40÷2.54×10=157.5米，也小于500米，满足要求。
　　 3、石方爆破作业安全规程
　　 3.1表层土方开挖剥离后露出岩石表面，测量技术人员根据帮、边坡位置及平台标高进行放样抄平，确定开挖的台阶高度和位置，并以此进行爆破设计，技术交底下发到钻爆人员手里。
　　 3.2钻爆人员根据技术交底现场进行炮孔布设。布设第一排孔时实测底盘抵抗线，满足设计3.8米，第二排孔与第一排孔排距满足设计3.8米，第二排孔以后各排间均按梅花型布孔。
　　 3.3潜孔钻机操作人员将钻头正对炮孔，按布孔位置垂直下钻，钻孔深度终孔后深度与设计误差正负0.5米，孔间误差正负0.3米。每完成一个炮孔应进行孔口覆盖防护，防止掉渣堵塞炮孔。
　　 3.4技术人员对完成的爆炮孔进行测量验收编号，并计算单孔装药量和该爆区的总装药量、雷管、导爆管数量，通知爆破负责人提报火工品使用申请，由爆破工程师根据炮孔数量、深度等参数审批。
　　 3.5爆破技术人员、爆破安全员进行现场技术指导和安全监督。火工品运至工地后，爆破员根据技术交底制作起爆药包、并逐孔进行人工装药，装药量、装药面高度、填塞高度符合设计要求，由爆破技术人员和爆破安全员监督检查。
　　 3.6爆破安全规程规定深孔爆破严禁裸露爆破，必须采用炮孔填塞爆破。深孔爆破填塞是控制爆破飞石安全的重要步骤，也是消除空气冲击波有效办法，填塞长度为钻孔直径的30～40倍，本设计深孔炮孔填塞长度为4米，人工填塞钻孔岩屑或砂粘土。炮孔填塞完成后，由爆破员按爆破技术交底的网络连接方法进行连接，有多个爆破作业面时，协调在同一时间段内完成网络连接，并连接成一个总起爆网络。
　　 3.7用警报器发出第一次撤离警戒信号并用无线步话机通知施工现场负责人撤离机械、人员至200米半径以外。爆破员将起爆雷管接与总起爆网络上，并用200米以上导爆管接长至起爆点等待起爆信号。
　　 3.8现场爆破人员用无线步话机与各警戒人员联系、了解警戒人员到位情况，查看施工机械、人员撤离情况，满足200米警戒距离后通知发出第二次起爆警报信号，并通知起爆人员用起爆器起爆。
　　 3.9起爆后15分钟，由经验丰富的爆破员进入爆破现场进行安全检查。若检查有盲炮和瞎炮时按爆破安全规程进行盲炮、瞎炮处理，处理完成或检查后无盲炮、瞎炮安全隐患通知爆破工程师、警报人员发出第三次解除警报。
　　 3.10安全负责人协同现场爆破员清点少量剩余火工品，用两辆箱式货车将剩余火工品运至炸药库办理退库手续。现场爆破负责人填写爆破记录。
　　
　　 参考文献：
　　 [1] 姬长生：《我国露天煤矿开采工艺发展状况综述》[J]，《采矿与安全工程学报》，2009年第三期[2] 姜黔：《宝清朝阳露天煤矿开采工艺选择》[J]，《露天采矿技术》，2009年第二期
　　

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