一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案

摘要

本发明涉及煤炭开采技术领域，尤其是一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案，其特征在于：采用“拉沟建井—分区开采—轮流回填”相结合的技术方案，集采矿、回填、绿化、恢复地表原貌为一体。此方案有开口小、剥岩少、恢复原始地貌快、回采率高的优势，从根本上消除了传统露天开采所遗留下来的渣山和人工湖的隐患，也为将来过深矿层井工开采创造了有利条件，适用于矿山超过经济剥采比、露天开采不被许可、露天开采向井工开采转型以及井田边界、边角或矿界矿带回收等情况，既可以开采水平露头矿层，也可以开采倾斜、较复杂条件的矿层。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，尤其是一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案。

背景技术

青海省天峻县“聚乎更煤矿区”，位于大通河上游的支游哆嗦河一带，行政区划属青海省海西州天峻县木里镇管辖，煤炭资源储量较为丰富。矿区内的各生产企业在前期开发资源的过程中，普遍采用了露天开采方式。这种传统的煤炭开采方式与井工开采相比，其优点是资源利用充分、成本低、回采率高、建矿快、产量大、劳动条件好、生产安全；其缺点是露天煤矿开采受自然赋存条件限制严重，开采过程中不仅侵占大面积良田，而且对开采区生态环境的人为改变相当大，集中表现在地形地貌的破坏、重金属污染、水土流失加重等，加之露天煤矿大多处于干旱、半干旱的生态脆弱地区，使得露天矿区生命支持系统功能丧失，特别是植被系统遭到破坏，加剧了生态环境的脆弱程度和退化速度，矿区生态安全受到严重威胁。

井工开采虽然较为环保，但与露天煤矿相比，开采难度大、作业环境恶劣，对开采设备、作业人员素质和开采工艺等方面都有更高的要求。由于“聚乎更煤矿区”多年冻土广布，其冻土由第四系腐殖土、砂土和部分基岩等组成，厚度达50～98m，容易产生不良的工程地质问题，导致在此矿区内的井工建设周期至少需要5年，且投入成本高。

因此，研发出一种既有利于环境保护，同时又节约成本、操作简便、生产安全的煤矿开采方式成为亟待解决的难题。

HW300露井联合端邦开采系统是美国卡特彼勒（CAT）公司生产的一种采煤设备，起源于上世纪40年代，80年代就已经成功运用于煤炭开采行业，在美国等世界范围内已经成为重要的煤炭开采方式。端邦机开采设备应用井工设备的开采理念，是通过远程遥控技术控制设备开采煤层，采煤、运煤的控制都在巷道外的地面进行，无需人员进巷道工作，巷道内无需顶板支护，无需通风照明及降尘。具有人均出煤量高以及开采运输成本低的特点，是采煤过程中最高效、最安全的技术，可以把对环境的破坏与污染降到最小。

发明内容

本发明的目的是提供一种投入少、见效快、生产成本较低、基于环境保护的新型矿山开采技术方案。

本发明解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案，其特征在于，包括以下步骤：

a. 确定开采区并将开采区域分成若干区域；

b. 根据分区情况，露天开采第一条出入沟，利用井工开采设备完成第一条出入沟内四周的井采工作；

c. 井采过程中：利用充填技术回填采空区，利用掩护支架做井巷支撑；

d. 采用轮流回填的方式：采完第一条出入沟和井采矿层，建第二条出入沟并重复步骤b、c，开采时产生的岩土和废渣回填第一条出入沟，以此类推直至开采区的全部开采作业完成，回填最后一条出入沟。

所述步骤a中开采区的确定、步骤c中井工开采过程中是否需要增加井巷支护以及步骤b、d中出入沟的大小、形状均根据行业内一般选择规律依开采区地质勘查后的数据确定。

所述步骤b中露天开采的方式、设备以及井采设备，步骤c中充填技术和井巷支护方式均为已有成熟设备和技术，且根据行业的一般选择规律依开采区地质勘查后的数据进行选择。

本发明采用“拉沟建井——分区开采——轮流回填”相结合的技术方案，集采矿、回填、绿化、恢复地表原貌为一体。此方案有开口小、剥岩少、恢复原始地貌快、回采率高的优势，从根本上消除了传统露天开采所遗留下来的渣山和人工湖的隐患，也为将来过深矿层井工开采创造了有利条件，适用于矿山超过经济剥采比、露天开采不被许可、露天开采向井工开采转型以及井田边界、边角或矿界矿带回收的情况，既可以开采水平露头矿层，也可以开采倾斜、较复杂条件的矿层。

附图说明

图1 为本发明的开采区分区作业剖视图；

图2为本发明的开采区分区作业俯视图。

图中：1-出入沟；2-井采矿层。

具体实施方式

下面结合实际和附图对本说明的技术方案作进一步的详细描述：

实施例1

“聚乎更煤矿区”七号井田煤层南北向中间倾斜呈V字型，煤带南北宽1km，东西长5km。

如图1和图2所示，一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案，其特征在于，包括以下步骤：

a. 确定开采区并将开采区域分成若干区域，利用挖掘机、矿卡等建一条井采出入沟（600m×600m）,占地0.36km2，降深200m，边坡的安全夹角40?，基坑下宽120m；

b. 利用HW300露井联合端邦开采系统沿出入沟做井下开采：对煤层区上面采120m，下面采600m。可以自上而下分层开采，也可以自下而上分层开采。只采煤不剥岩，沿煤带倾角下采200m，预留30%做安全煤柱。；

c. 膏体充填与柔性掩护支架相结合做井巷端邦回填支撑，保证开采安全；

d. 采用轮流开采的方式：沿煤带依次建10个井采出入沟，采取建二填一、建三填二的方式，以此类推直到全部采煤作业完成，回填最后一个采坑，恢复地表原貌。

实施例2

开采区域矿层水平分布，且分布面积为2km×4km。

如图1和图2所示，一种基于环境保护的新型矿山开采技术方案，其特征在于，包括以下步骤：

a. 确定开采区并将开采区由中心向四周依次分出若干区域；

b. 根据分区情况，在中心处露天开采第一条出入沟，边坡安全夹角不大于40?，每下降10m建一个10～20m宽的安全平台，将设备安置在待开采端帮的前方，利用井工开采设备完成出入沟内四周矿层的井采工作，井采的具体施工方案根据矿层面积、矿层走向和矿层倾角确定；

c. 井采过程中：将采矿产生的岩土和废渣回填采空区；

d. 采用轮流回填的方式：采完第一条出入沟和井采矿层，重复步骤b、c开采第二条出入沟并将产生的岩土和废渣回填第一条出入沟，以此类推直至开采区的全部开采作业完成，回填最后一条出入沟。

优选的，采完第一条出入沟和井采矿层，依次建其他出入沟时，根据变化的矿产赋存条件决定出入沟内四周矿层的井采施工方案。