于涛
阜新市产业技术创新推广中心（阜新市产业技术研究院）），辽宁省 阜新市 123000
一、矿田概况
1、位置与交通
双鸭山市宝清县福平煤业有限公司整合矿区位于宝清县城东南38km，红兴隆农管局八五二农场场部西南25km，地面属于迎春林业局东风林场和宝清县东方红林场施业区，植被为次生林地，区内属丘陵，地形起伏较大，海拔175~306m。
2、煤层与煤质特征
整合矿区内各煤层发育较不稳定，煤层总厚度变化较大，全区煤层累计最大厚度14.90m，最小厚度为2.40m，煤层倾角大于25o，拟开采84、82、77上、77、73号煤层。
二、矿田境界及资源/储量
根据《双鸭山市宝清县福平煤业有限公司划定矿区范围批复》（双鸭山市自然资源局以双自然资矿划﹝2020﹞009号），划定的矿区范围由52个拐点坐标圈定，开采标高250m至-300m。开采深度标高一采区+250m~-180m，二采区+200m~-300m，三采区+235m~-245m。
三、开采境界
由于本次初步设计露天矿境界受制于整合各采区境界范围的限制，所以设计仅对矿区范围批复内露天开采境界进行了圈定，以平均剥采比小于等于经济合理剥采比10m3/t圈定开采范围界限。以《划定矿区范围批复》中的矿权境界作为露天矿地表境界。在剖面图上根据上述原则，对矿田内的采场地表境界进行特征点的确定，并在此基础上向下反推坑底境界。
四、设计生产能力
矿田面积7.634256km2，地质资源储量2862.8万吨，工业资源/储量2549.3万吨，其中露天工业资源/储量564.82万吨，可采煤层5层。
根据2020年4月，黑龙江省煤炭行业淘汰落后产能化解过剩产能专项整治工作领导小组办公室印发了《关于全省167处煤矿进入规划升级改造核准程序名单的批复》（黑煤整治办发﹝2020﹞7号），批复同意福平煤业进入规划升级改造核准程序名单，规划能力30万吨/年。
（1）按开采技术条件确定的建设规模
本矿田煤层为缓倾斜煤层，故开采强度取决于露天矿上部完整台阶工作线长度的水平推进能力。
本矿采取单斗—卡车开采工艺，其最大推进强度为400m/a。
可达最大生产能力为：
Qa=Lp×mp×L×rc×ηc÷（1-ρ）
=500×3.50×100×1.68×0.85 ÷(1-3.5%)/10000=38.4万吨/年
式中：
Qa—— 露天矿可达技术生产能力，万吨/年
Lp —— 工作线年推进强度，m/a
mp—— 煤层平均厚度，3.5m
L —— 工作线长度，采场平均宽度100m
rc—— 煤容重，1.68t/m3
ηc—— 回采率，平均回采率为85%
ρ—— 煤层含矸率，平均含矸率3.5%
由计算可知：技术生产能力最大可达38.4万吨/年，完全满足30万吨/年生产能力。
（2）按露天矿设计服务年限确定的建设规模
根据中华人民共和国国家标准《煤炭工业露天矿设计规范》规定，中型露天煤矿不宜低于设计生产能力40%。本露天矿从资源条件来看，其可采原煤量为424.38万吨，按建设规模30万吨/年（储量备用系数取1.1）计算，露天矿设计服务年限为12.86年。满足规范要求，因此是可行的。
五、首采区及拉沟位置
1、设计方案比较
为了较好地进行首采区选择，可研结合露天矿地形条件、煤层埋藏深度等，对首采区选择设计了两个方案。
方案一，首采区为一采区向三采区过渡即沿一采区北部77#煤露头走向拉沟向南推进，沿北部77#煤露头走向拉沟向东推进，此范围剥采比相对较小，与工业场地、外临时排土场联络方便，煤的流向合理，可以加速矿坑南帮到最终境界，可以尽快为内排创造条件，外排量小；而且勘探程度高，资源可靠，高级储量比例较高。
方案二，首采区为三采区向一采区过渡即沿三采区北部77#煤露头走向拉沟向南推进，沿北部77#煤露头走向拉沟向西推进，此范围剥采比相对较小，但工作线相对较短，煤的流向相对较长，煤矿形成达产工作面较长，且采区过渡工作线转向难度较大。
综合分析考虑，设计推荐一采区作为首采区。
故首采区方案推荐方案一。
2、首采区主要技术特征
首采一区地表占地面积（水平投影）：1.09km2；
首采一区地表平均宽度：0.57km；
首采一区地表平均长度：2.00km；
首采一区地表标高范围：+284m～+200m；
首采一区最大开采深度：150m；
首采一区达产时坑底标高：+100m。
六、采区划分及开采顺序
1、采掘场长度的确定
目前一采区南北走向近2.0km，目前从年产量30万吨的小型露天矿能力来说，根据本采区的煤层情况，全部拉开工作线的长度过大。按福平煤业原有剥离设备数量确定工作线的长度，露天矿达产时，可形成近8个比较完整的剥离台阶，达产后剥离挖机为8台，平均每个剥离台阶需要挖掘机1台，由于挖掘机在出入沟处进行作业时效率降低，因此工作线的长度计算中不考虑出入沟的长度。按设计规范，每台挖掘机的服务工作线的长度不小于300m，由于一采区的地形变化较大，部分剥离台阶的工作线长度也经常发生变化，为抵补地表剥离台阶的长度变化，同时考虑剥离台阶出入沟的存在，也影响作业效率，综合考虑，工作线的长度保证达到600m。一采区即根据工作线长度自南向北划分三个内部分区，分别为Ⅰ分区Ⅱ分区Ⅲ分区。
2、采区划分方案
（1）采区划分
依据上述采区划分原则，结合首采区煤层埋藏条件、煤层结构、煤质等因素，并考虑工艺布置、矿山工程的接续等因素，由于划定矿区范围批复将资源整合划分为三个采区，因此本次设计综合分析可完全利用原有采区划分，将矿田划分为三个露天采区。即一采区、二采区及三采区。
（2）开采台阶划分
为保证设备高效，正常安全作业，合理开采资源提高资源回收率，管理方便容易，根据地质条件和设备作业特点，岩层剥离采用水平台阶形式。
（3）剥离台阶
资源整合区域第四系松散厚度2~4米，基岩主要为珠山组，岩性主要为中砂岩，含砾粗砂岩、泥岩、粉砂岩，厚层状结构，分布稳定，成岩好，岩石坚硬，抗压大于300kg/cm2，半坚硬岩层占剥离岩层的70%左右。第四系沉积层可用挖掘机直接挖掘，第四系沉积层以下需爆破后挖掘机方能铲挖。
根据挖掘机的作业规格，台阶高度定为10m，随着煤台阶的推进，将有个别台阶高度逐渐超过10m，对12m以下的超高部分用推土机等辅助设备进行处理降低段高。
（4）采煤台阶
煤层开采，沿煤层底板推进，台阶高度与煤层厚度相同。
（5）采场降深方式
由于岩石台阶是水平划分台阶的，煤层向东南倾斜，因此随着采剥工程的推进在煤层的上部将逐渐出现新的岩层台阶，待岩层台阶高度达到2m左右时，将其划分为一个新的台阶，水平推进。
（6）工作线布置方式及推进方向
工作线沿煤层走向布置，沿倾斜方向由西向东推进。
（7）排土方式
用汽车沿端帮运输平台将剥离物运至排土场排弃，排土台阶高度不大于20m，排土平盘宽度50m，平时采用边缘排弃法，推土机辅助作业，雨后由于剥离物中水分含量较大，为避免汽车排土时引起滑坡，造成人员设备伤害，宜采用场地排弃法，推土机辅助排土。
3、开采顺序
本着先易后难，优先开采煤层赋存浅、初期剥采比较小、基建工程量小、经济效益好的地段的原则，并考虑便于采区接续等因素，确定开采顺序依次为：一采区→二采区→三采区