汝箕沟煤矿井工开采改露天复采的可行性研究

汝箕沟煤矿井工开采改露天复采的可行性研究
江文平
【摘要】借鉴汝箕沟煤矿井工转露天复采的成功技术经验,总结地下改地面开采技术途径,找准制约汝箕沟矿区安全高效发展的关键点,对全矿区井工改露天复采转型
可行性进行论证分析,提出全矿区整合为一个大型露天矿的技术发展方向.
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2017(032)004
【总页数】4页(P1-3,6)
【关键词】开采方式;转型;技术
【作者】江文平
【作者单位】神华宁夏煤业集团汝箕沟无烟煤分公司,宁夏石嘴山 753004
【正文语种】中文
【中图分类】TD217
宁夏回族自治区北部、贺兰山中段山间腹地中的汝箕沟矿区是无烟煤主要生产基地，已有190多年的开采历史，现有汝箕沟煤矿、大峰露天煤矿、卡布梁煤矿共3个
露天矿，红梁煤矿、白芨沟煤矿共2个井工矿，生产规模5.5 Mt/a，同一井田、
多个相邻煤矿生产规模小、系统独立、各自为政的历史沿革，既有相互包含，又有相互扰动、相互叠加，开采技术条件非常复杂，难以形成集中、集约生产的竞争优势。

矿区面积28.58 km2，可采煤层总厚度26.53 m、盖山厚度234.5 m，截至
目前剩余总可采储量2.36亿t、总剥离量35.26亿m3、剥采比为14.9 m3/t，具
有火与瓦斯并存、井工与露天并存的显著特征。

随着开采强度不断增大，开采水平逐渐变深，随之带来的安全问题也日趋明显，尤其是瓦斯灾害和隐蔽火区，严重制约矿区正常的生产建设。

2013年7月汝箕沟煤矿结束了井工开采历史，全面转型为地面露天复采，顺利实现产业升级的同时，安全可靠程度大幅度提升。

1.1 概况
2009年汝箕沟煤矿在宁夏银北矿区率先实现“一井一面一综采”生产格局，采用斜井单水平石门上下山联合开拓，走向长壁、倾斜分层、全部垮落综采采煤工艺，通风方式为中央并列式、抽出式机械通风，设计生产能力1.2 Mt/a，提升、排水、供电、通风、运输、抽采、防灭火等各大系统稳定、可靠。

该矿井瓦斯相对涌出量60.46 m3/t，绝对瓦斯涌出量为115.72 m3/min，为煤与瓦斯突出矿井，地面火区及井下隐蔽火区影响范围大，安全难以保障。

1.2 转型背景
汝箕沟煤矿是一个地质条件复杂、自然灾害严重的“双突”矿井，长期面临水、火、瓦斯、顶板、煤尘等灾害的威胁。

由于井田内地表火区、井下隐蔽火区错综复杂，瓦斯含量大，宁蒙交界处小窑乱挖滥采，周边露头煤无序剥离，严重威胁安全生产的同时，造成矿井生产组织困难，矿井安全、资源回收率、设计生产能力等均得不到保证，面临无法正常接续生产的局面。

尤为严重的是火区压煤3 600万t无法
采出，2010年之后井工实际生产能力勉强维持在0.75 Mt/a左右。

2002年—2011年，该矿井下共发生6次火灾事故，均由火和瓦斯引发，再加上
发生过2次煤与瓦斯突出、2次坚硬顶板、1次瓦斯爆燃、1次透水、以及多次靠内蒙古一侧小窑误贯通，时刻威胁矿井安全生产，事故发生的频次很高。

2011年
8月专家会诊，评价后提出汝箕沟煤矿应从井工开采转变为露天开采，以彻底改变井工防火被动局面，改善安全生产条件，有效解放、回收火区下压煤，提高采矿权
范围内矿产资源的经济价值，提高回收率，实现矿井可持续发展。

1.3 井工改露天的关键点
1）认真分析开采技术条件、长远接替以及产能等因素，找准制约矿井安全发展的关键点，从解决火与瓦斯并存的重大危险源入手，创新提出了井工改露天复采的发展思路。

2）依据GB50197—2005煤矿工业露天矿设计规范，煤层露头出露地表，煤层覆盖层较浅，剥采比小，缓倾斜煤层等条件适合于露头开采。

3）露天开采要求最低回采率不低于90%，资源利用率高相比井工开采的60%，
提高1.5倍以上，核定生产能力不变的前提下，相应延长空间服务年限1.5倍以上。

4）针对井工、露天并存，确实存在相互干扰的问题，提前结束井工接续，实施回撤封闭工程，全面、彻底向露天转型。

开采方式由地下开采转变为地面开采，回收率增加，安全程度得以提升，符合“太西煤”保护性开采政策，项目上升到产业升级的高度。

5）露天开采在首采区开采结束后，下个采区剥离物大部分内排。

通过对内外排土场的植被恢复和治理，水利建设和土地复垦，露天开采相比井工开采更有利于环境保护。

1.4 效果评估
汝箕沟煤矿是国内首个经政府部门批准的由井工开采改为露天开采方式的大型矿井，不仅解决了长期困扰井工生产难以克服的水、火、瓦斯、顶板等灾害的影响，最大限度降低了安全风险，减轻了矿山安全生产压力，确保实现了最优的安全投资效益，而且生产规模稳定在1.0 Mt/a以上，延长矿山服务年限，解决千余人就业问题。

该矿井工改露天总投资184 179.60万元，年总成本费用34 977.5万元，年销售
收入65 000万元，年净收益16 415.39万元，总投资利润率8.91%，投资利税
率13.33%，投资回收期11.22年，相对煤炭行业的投资收益水平其经济效益较为
显著。

我国煤炭开采技术已经相对成熟，对井工或露天矿规模生产方面的研究工作较多，但对于煤矿井工改露天复采转型研究的比较少。

汝箕沟煤矿井工转露天复采的成功技术经验，对于汝箕沟矿区开采技术条件复杂、灾害严重的红梁煤矿、白芨沟煤矿，持续实施井工改露天复采具有重要的理论价值和技术支撑。

矿区长远规划优先发展井工改露天复采，最终全区实现露天开采，以提高国有资本配置和运行效率。

2.1 矿区生产技术特点
汝箕沟矿区共含可采和局部可采煤层7层，所属煤层大都为缓倾斜煤层，矿体埋
藏延深较小，属短而浅矿床，地表煤层露头四周出露完整，开采境界内煤层属“高瓦斯、双突”煤层，地表共有24处火区，总面积超过332 hm2，属典型的火与
瓦斯并存高风险矿区，尤其是汝箕沟煤矿、白芨沟煤矿井工开采历史上曾多次发生瓦斯突出、瓦斯燃烧被迫闭坑封井等情况，井工开采安全生产的难度极大。

2.2 论证分析
由于地下开采受到了火与瓦斯的严重威胁，积极推进井工转露天势在必行，汝箕沟矿区最终实现整体露天开采，是必然结果。

2.2.1 露天复采的必要性
1）解决了长期困扰井工生产难以克服的水患、火区、瓦斯、小窑采空区等灾害的威胁，矿山安全条件得到大幅度改善：①汝箕沟矿井工开采区周围火区遍布，火势大，温度高，火区不但影响井下生产系统的布置，而且极易导致井下瓦斯爆炸，发生灾害。

而矿区各矿井又属高瓦斯矿井，火区燃烧及井工开采后，使山体裂隙发育，破坏井下供风系统，形成漏风与瓦斯积聚。

采用露天开采方式后，可消除瓦斯的安全隐患；火区治理难度降低，通过露天剥挖可消灭火源，杜绝火区的再次复燃；②汝箕沟矿区周边内蒙古小井采空区遍布，严重危害矿井安全生产。

若继续采用井工开采方式，势必会遇到突（涌）水，对工作面构成一定水患威胁。

采用露天开采方
式后，小窑采空区及积水对露天开采影响较小。

2）资源回收率大幅度提高，符合国家“太西煤”稀缺资源的保护政策。

汝箕沟矿区整体改为露天开采，可采储量可达226.55 Mt，比井工开采可多回收资源95.35 Mt，资源回收率由55%提高至95%，提高资源回收率近40%，符合国家“太西煤”稀缺资源的保护政策。

3）机械化程度及劳动生产率得到大幅度提高。

汝箕沟矿区全面实现露天开采后机械化程度高、设备大型化自动化，可实现减员增效，全员生产效率由井工时的7 t/（工·日）提高至15 t/（工·日）。

4）增加了企业经济效益和社会效益。

露天开采比井工可多回收资源95.35 Mt，
按原煤售价650元/t计算，可增加企业经济价值620亿元。

若矿区生产规模按
5.0 Mt/a计算，可延长矿区服务年限22.5年，为社会多解决了矿区2 000余人的就业问题。

2.2.2 井工开采改露采的可行性
1）当前，国内露天煤矿的开采工艺出现了多样化，开采规模大型化。

同时随着液压挖掘机的广泛使用，为处理采空区煤岩混杂提供了方便。

随着经济的不断发展，工业及民用煤市场不断扩大，无烟煤这一世界稀缺的煤炭资源，由于挥发分低、硫分低、无粘结性、含碳量高等特点而作为环保用煤被广泛应用。

太西煤以其优于其它无烟煤的质量优势，受到国内外用户的普遍青睐，销售前景十分广阔，原煤平均售价可观，太西煤露天开采平均剥采比控制在 8 m3/t以下，效益非常显著。

随着经济的发展与太西煤销量的增加，太西煤效益可进一步提高，汝箕沟矿露天开采可进行全区开采。

2）汝箕沟矿区煤层厚、赋存稳定、倾角缓、埋藏浅、储量丰富，露天开采机械化程度高，经济效益好，生产成本低，块煤率高，平均售价高。

3）2013年11月汝箕沟矿区内汝箕沟露天煤矿、大峰露天煤矿、卡布梁露天煤矿、
红梁井工煤矿、白芨沟井工煤矿资源整合，组建了汝箕沟无烟煤分公司，按照“统一规划、统一设计、统一开采”，精细高效开发珍贵无烟煤资源，为优先发展井工开采改露天复采，最终全区实现露天开采，营造了良好的发展空间和环境。

2.3 推广应用规划
根据经济效益、安全效益和生产效益3个方面良好的发展前景，紧密围绕汝箕沟
矿区整体“一盘棋”战略思想，为了充分发挥露天开采工艺优势，逐步缩减、淘汰井工开采，加快推进现代化露天矿建设，不断优化生产规模和布局，借鉴2013年汝箕沟煤矿井工改露采的成功经验，稳步推进红梁煤矿、白芨沟煤矿井工改露采进程。

打破煤矿境界及生产能力的严格限定，初期维持井工与露天并存的生产格局，后期矿区淘汰井工开采，全区实现露天开采。

2.4 效益评估
由于矿区深部地层内水、地下隐蔽火区、瓦斯的不确定性以及地表火区遍布等因素的影响，井工开采的安全隐患逐渐显现并多次发生突发事故，寻找突破口，实施井工开采改露天开采转型改造，是唯一出路。

1）克服灾害隐患，大幅度改善矿山安全条件。

汝箕沟矿区井工开采区周围火区遍布，火势大，温度高，火区不但影响井下生产系统的布置，而且极易导致井下瓦斯爆炸，发生灾害。

而矿区各矿井又属高瓦斯矿井，火区燃烧及井工开采后，使山体裂隙发育，破坏井下供风系统，形成漏风与瓦斯积聚。

历史上汝箕沟煤矿井下共发生6次火灾事故，虽未造成人员伤亡，但时刻威胁矿井安全生产。

2006年白芨沟煤矿曾发生瓦斯爆炸，未造成人员伤亡，但造成设备的严重损坏，直接经济损失达上千万元。

采用露天开采方式后，基本消除了瓦斯的安全隐患；火区治理难度降低，通过露天剥挖可消灭火源，杜绝火区的再次复燃。

2）响应国家“太西煤”稀缺资源保护政策，效益显著。

汝箕沟矿区剩余煤炭地质储量2.36亿t，淘汰落后的井工生产工艺。

全面实现露天开采后机械化程度高、
设备大型化自动化，能够实现减员增效，切实杜绝采富弃贫、采厚弃薄等违规开采行为，不仅符合国家“太西煤”稀缺资源的保护政策，而且具有显著的经济效益和社会效益。

3）露天采场统一设计、施工、管理，同时对地表火区进行有效治理。

全面推进汝箕沟矿区全区实现露天开采的规划，火区治理工程与露天开采统一设计、施工、管理，能够确保规划煤炭资源的安全，彻底解决火区下的资源滞留于地下无法采出的问题，可以将火区沿露头剥挖掉，早日消灭火源，最大限度地将火区下的资源全部采出，同时还可以保护矿区自然环境。

汝箕沟矿区大峰煤矿成功实施的汝箕沟煤矿井工改露天复采项目、大峰煤矿羊齿采区井工改露天复采项目、卡布梁煤矿井工改露天复采项目，从解决火与瓦斯并存的重大危险源入手，找准了制约安全发展的关键点。

结合矿区生产现状及企业发展的需要，未来汝箕沟矿区只设一个大型露天煤矿，通过实施井工改露天复采，可改善安全生产条件，有效解放、回收火区下压煤，提高采矿权范围内矿产资源的经济价值和经济效益，提高回收率，带动无烟煤产业安全、产能的升级改造，实现可持续发展。

【相关文献】
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