煤炭工业露天矿设计规范.docx

煤炭工业露天矿设计规范.docx

《煤炭工业露天矿设计规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤炭工业露天矿设计规范.docx（65页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

煤炭工业露天矿设计规范

煤炭工业露天矿设计规范

1总则

1.0.1为贯彻执行国家发展煤炭工业的各项法律、法规和方针政策，推广应用露天煤矿行之有效的先进技术和管理经验，推动科技进步，保持煤炭工业可持续发展，提高露天煤矿经济效益，实现安全生产和合理开采煤炭资源，特制定本规范。

1.0.2本规范适用于新建、改建、扩建大、中型露天煤矿的预可行性研究、可行性研究和工程设计。

小型露天煤矿预可行性研究、可行性研究及工程设计可参照执行。

1.0.3露天煤矿建设工程项目构成，应精干主业并坚持专业化协作和社会化服务的原则。

1.0.4露天煤矿工程设计，应以经济效益为中心，并贯彻可持续发展的原则，以高产高效为目标，采用现代化的技术装备，实行信息化管理，贯彻集中生产、减轻环境负担的方针。

处理好近期与远期、以近期为主体的工程关系。

1.0.5露天煤矿预可行性研究及可行性研究，应根据矿田资源条件、外部建设条件、可能采用的开采工艺、技术装备、地下水控制方法及市场需求、资金筹措、投资效果等全面分析研究露天煤矿建设的必要性，可行性及合理性。

1.0.6露天煤矿工程设计，必须贯彻综合利用的方针，有效地利用资源和保护资源。

对其共生、伴生矿产资源应加以回收利用或保护。

1.0.7露天煤矿工程设计，对环保工程、水土保持工程和土地复垦工程，必须做到与主体工程同时设计。

1.0.8露天煤矿预可行性研究、可行性研究和工程设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准的规定。

2基本规定

2.1 开采境界

2.1.1 露天煤矿的经济剥采比，应根据煤层赋存条件、剥离物特性、煤质、技术装备、资源回收率、生产成本、产品售价等条件确定，并应符合下列规定：

    1 褐煤、非焦煤、焦煤的经济剥采比分别不宜大于6m3/t、10m3/t、15m3/t;

    2 开采经济价值较低的低热值煤，应按其产品售价计算经济剥采比；

    3 开采多种有用矿物的露天煤矿，应按其综合价值计算经济剥采比。

2.1.2 露天采掘场境界，应按境界剥采比小于或等于经济剥采比确定。

对煤层赋存条件和地形复杂的露天煤矿应以平均剥采比进行校核。

2.1.3 露天煤矿工程设计，根据矿山具体条件，可考虑露天和矿井结合开采的可行性。

2.1.4 露天采掘场境界与相邻矿井开采境界之间，应设置境界煤柱。

2.1.5 采掘场占地面积，宜按开采最终地面境界以外50m确定。

当采掘场周围有输电线路、通信线路、道路、疏干降水孔及管网、防排水沟等设施时，可按需要增加相应的宽度。

2.2 资源／储量

2.2.1 露天煤矿预可行性研究，应根据批准的详查或霉天矿田勘探地质报告进行；可行性研究和初步设计应根据批准的露天矿田勘探地质报告进行，设计应对勘探程度、资源可靠性、煤质条件、工程地质、水文地质及经济意义作出评价。

2.2.2 露天煤矿预可行性研究、可行性研究和初步设计，应分别根据详查或露天矿田勘探地质报告提供的“推断的”、“控制的”和“探明的”资源／储量，按国家现行标准《固体矿产资源／储量分类》GB/T17766及《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/TO215划分露天煤矿资源／储量类型，分别计算露天煤矿地质资源／储量、露天煤矿工业资源／储量、露天煤矿可采储量和可采原煤量或毛煤量。

    划分露天煤矿资源／储量类型及计算露天煤矿资源／储量的具体规定，见本规范附录A、附录B和附录C。

2.2.3 煤层的选采原则，应根据煤层厚度、倾角，台阶划分，工作线推进方向，技术装备、开采方法和用户对煤质要求等因素确定。

一般情况可计算煤层顶、底板分采和煤与夹研层分采时的损失，不计煤层顶、底板处岩石混入。

2.2.4 设计开采地段内探明的、控制的资源量应达到下列比例：

    1 露天矿田详查阶段控制的资源量，一般占总资源量的20%--30%;

    2 露天矿田勘探阶段，首采区资源量，应达到下列比例：

    1）大型露天煤矿探明的和控制的资源量，占首采区资源量的80％一90%;

    2）中型露天煤矿探明的和控制的资源量，占首采区资源量的70％一80％。

2.2.5 露天煤矿的剥离量，应包括开采境界内剥离土岩和煤层组内大于最低选采厚度的层间夹矸层。

对小于最低选采厚度的独立分煤层，没有使用价值的风化煤和劣质煤以及开采损失的煤量等，均应计入剥离量。

2.3 设计生产能力

2.3.1 露天煤矿年设计生产能力，应根据煤炭市场需求、外部建设条件、降段延深速度、工作线推进速度、工作面数量、运输能力、设计服务年限及经济效益等因素经多方案比选确定。

露天煤矿年设计生产能力，应以原煤或毛煤产量计算。

2.3.2 露天煤矿移交时的生产能力，应通过市场预测和技术经济论证确定。

移交时的生产能力不宜低于设计生产能力的下列比例：

    1 大型露天煤矿：

30%-40%;

    2 中型露天煤矿：

40%-50%。

2.3.3 露天煤矿移交时，必须有足够的备采煤量。

2.3.4 露天煤矿从移交生产至达到设计产量时，宜安排生产过渡期。

生产过渡期限，可根据设备投入、煤炭市场需求和产量增长幅度等条件确定。

过渡年限宜为1-3a。

2.3.5 露天煤矿设计年工作天数宜按330d计算。

并应符合下列规定：

    1 特殊气候地区需季节性工作或有特殊要求的露天煤矿，其设计年工作天数，在充分论证后确定；

    2 设备的年工作时间，应以日历时间减去法定假日、气候影响、设备检修、工艺系统停运、设备故障等停产时间确定。

2.3.6 露天煤矿的设计服务年限，应根据设计生产能力确定，并宜符合表2.3.6的规定。

 表2.3.6 露天煤矿设计服务年限 

注：

计算设计服务年限时．应考虑储量备用系数，一般采用1.1-1.2。

2.4 开拓运输方式和开采程序

2.4.1 露天煤矿开拓运输方式应根据设计生产能力、开采工艺、开采程序、煤层赋存条件、地形条件和总平面布置等因素，经多方案比选确定。

根据地形、地质条件，可按不同开采地段、开采深度和煤岩物料性质，选择不同的开拓运输方式。

2.4.2 对剥离量大、煤岩流向分散或分区开采的露天煤矿，宜采用多出入沟开拓运输方式。

2.4.3 首采区位置应按下列原则，经综合比选后确定：

    1 首采区应选在煤层埋藏较浅，基建工程量少、初期生产剥采比较小的地段；

    2 勘探程度高，煤质好；

    3 内外排条件好，运输距离较小；

    4 有利于地面工业场地布置；

    5 有利于采区衔接过渡，便于矿山工程发展。

2.4.4 露天煤矿采区宽度，应根据地质条件、设计生产能力、开采工艺、工作线推进速度、运距和内排重复剥离量等条件，经技术经济比较后确定。

2.4.5 露天煤矿采区过渡方式，应根据地形地质条件、开采工艺和工业场地位置等因素，经多方案比较确定。

一般情况可采用如下过渡方式：

    1 重新拉沟过渡；

    2 缓帮过渡；

    3 扇形过渡。

3开采工艺

3.1 一般规定

3.1.1 按采剥物料的物理力学性质、赋存条件和现代技术装备，露天煤矿常用的开采工艺可分为下列五类：

    1 间断开采工艺；    

    2 连续开采工艺；    

    3 半连续开采工艺；    

    4 拉斗铲倒堆开采工艺；    

    5 综合开采工艺。

3.1.2 露天开采工艺的选择，应结合地质条件、气候条件、开采规模等因素，本着因矿制宜的原则，通过多方案比较确定，并应遵守下列原则：

    1 保证剥、采系统的可靠性；    

    2 力求生产过程的简单化；    

    3 具有先进性、适应性和经济性；    

    4 设备选型规格尽量大型化、通用化、系列化。

3.1.3 主要设备和辅助设备，不应配备备用设备。

3.1.4 当采掘场内有矿井采空区时，应配备专门探查和处理工作的人员及装备。

3.1.5 开采易自燃的煤层，或采掘场有矿井的旧巷火区时，应设置煤层消防灭火设施，应有可靠水源并优先采用矿坑积水或疏干排水。

3.2 间断开采工艺

3.2.1 地质、地貌复杂和运输距离较短的露天煤矿，宜选用单斗挖掘机-卡车运输开采工艺。

 地质、地貌简单，当地土地资源价值相对较低以及采掘场走向较长，运输距离较远的露天煤矿，宜选用单斗挖掘机-铁路运输开采工艺。

3.2.2 单斗挖掘机和装载机采掘的台阶高度，应符合下列规定：

    1 表土和不需爆破的软岩，不应大于单斗挖掘机最大挖掘高度；    

    2 需要爆破的岩层，不应超过单斗挖掘机最大挖掘高度的1.2倍；    

    3 采用多排孔爆破或爆破后岩块较大时，台阶高度不应大于单斗挖掘机最大挖掘高度; 

    4 采煤台阶高度，除符合上述规定外，尚应根据煤层厚度、倾角及减少开采损失和夹矸混入等因素确定；    

    5 当配备推土机辅助作业时，台阶高度不受此限制。

3.2.3 采掘带宽度，应根据岩性、煤岩分采要求、采掘设备规格和采掘方式确定，并应符合下列规定：

    1 当采用单斗挖掘机一铁路运输开采工艺时，表土及不需爆破岩层的采掘带宽度，不宜大于单斗挖掘机站立水平挖掘半径的1.5倍；需要爆破的岩层和煤层的采掘带宽度，应按爆堆宽度等于单斗挖掘机站立水平挖掘半径的1.5倍或按一次采掘宽度的整数倍确定；    

    2 当采用单斗挖掘机一卡车运输开采工艺时，采掘带宽度宜按调车方式和双面装车的要求确定。

3.2.4 最小工作平盘宽度应根据采掘带宽度、爆堆伸出距离、工作面道路（或线路）宽度和辅助设施占用宽度等条件，通过计算确定。

当采用铁路运输移动干线时，尚应包括线路移设步距宽度。

3.2.5 单斗挖掘机的工作线长度，应根据单斗挖掘机规格、岩性、工作线推进速度及运输设备类型确定，并应符合下列规定：

    l 当采用铁路运输时，单斗挖掘机的工作线长度宜为1000~1200m;    

    2 当采用卡车运输时，单斗挖掘机的工作线长度不宜小于300m。

3.2.6 单斗挖掘机每立方米斗容在籍年生产能力，不宜低于表3.2.6的规定。

表3.2.6 单斗挖掘机每立方米斗容在籍年生产能力（104m3/m3.a） 

 3.2.7 在下列条件下，单斗挖掘机的生产能力应按本规范第3.2.6条规定值相应降低：

    1 掘沟时，铁路运输降低20%～30%，卡车运愉降低10％~15%;    

    2 煤层选采时，降低10%～20%;    

    3 单斗挖掘机向上一台阶装车时，降低20%～30％。

3.2.8 采煤与剥离设备数量应分别计算。

当采煤设备与剥离设备型号不一致时，其数量不宜少于2台。

3.2.9 采用卡车运输的大型露天矿，每个采掘工作面宜配备清理煤层顶、底板及平整工作面的推土机一台；采用铁路运输时，每两个采掘工作面配一台推土机。

    推土机功率根据工作条件可按表3.2.9选用。

表3.2.9 推土机功率（KW） 

3.3 连续开采工艺

3.3.1 采用连续开采工艺的大、中型露天煤矿，应进行工艺性的地质勘探和评价。

其主要内容应包括：

    1 开采物料的物理力学性质、含水率、切割阻力、承载力、硬岩或硬夹层的结构及分布；    

    2 当地气象资料，冬季地温及物料冻结强度试验；    

    3 提供大型设备设计、制造所需的技术参数，结构及技术要求；    

    4 按设备参数，修正有关开采工艺设计参数。

3.3.2 当选择连续开采工艺时，对下列情况应与其他开采工艺进行技术比较确定：

    1 含水率较大，可能出现摇融状态的砂质粘土层；    

    2 剥离层中含有厚度在0.5m以上，单轴抗压强度在10MPa以上的夹层；    

    3 最低气温在-25℃以下的持续时间超过1个月的地区。

3.3.3 轮斗挖掘机、转载机和排土机选型应根据开采规模、煤层赋存条件、物料性质、气候条件及开采工艺要求等因素，通过多方案比较确定，并应符合下列规定：

    1 轮斗挖掘机、转载机及排土机的理论生产能力宜相等。

当物料松软易挖时，后者理论生产能力可按轮斗挖掘机理论生产能力的1.05~1.10倍选取；    

    2 轮斗挖掘机、转载机、排土机的线性参数应满足端帮开采或排土的要求。

3.3.4 轮斗挖掘机最小选采厚度应符合下列规定：

    1 采用垂直切片时，选采厚度宜大于斗轮直径的0.4倍；    

    2 采用水平切片时，选采厚度宜大于斗轮直径的0.3倍。

3.3.5 对寒冷地区当物料冻结难挖时，剥离连续开采工艺可采取季节性作业。

3.3.6 在开采工艺初选阶段，根据挖掘物料单轴抗压强度值，可参照表3.3.6的指标对轮斗挖掘机物料可挖性进行评价。

 表3.3.6 轮斗挖掘机物料可挖性指标  

3.3.7 确定连续开采工艺工作面参数以及设备布置图时，设备线性参数的利用率不宜超过95％。

3.3.8 轮斗挖掘机的采掘台阶宜采用组合台阶。

组合台阶可按需要由主台阶、上分台阶、下分台阶和下下分台阶组成。

    组合台阶中的主台阶高度不宜超过轮斗挖掘机挖掘高度，各分台阶高度，按转载机允许高度的0.90倍确定。

3.3.9 轮斗挖掘机的采掘带宽度，应按斗轮臂长度、台阶高度以及工作回转角确定。

一般内侧回转角可取75°～85°，外侧回转角可取40°～45°。

3.3.10 轮斗挖掘机的工作平盘宽度，应根据采掘带宽度、设备行走宽度、带式输送机占用宽度和辅助设施占用宽度等因素确定。

一般可按采掘两个采掘带移一次带式输送机计算工作平盘宽度。

3.3.11 轮斗挖掘机的年生产能力，应根据小时实际生产能力和年有效工作时间确定。

年有效工作时间，应按下列因素计算：

    1 年停工时间，包括法定假日、计划检修、气候影响、地质影响；日停工时间，包括交接班1.5h、日常维修及注油3.0h;    

    2 工艺系统停工时间，包括设备调动、带式输送机移设、开采中物料转换、切片调整等引起的设备停工时间；    

    3 临时故障停工时间，包括设备临时故障、工艺系统故障、临时停电等时间。

3.3.12 轮斗挖掘机的生产能力，遇有下列情况时，应按正常生产能力相应降低：

    1 新设备投人运行后，第一年降低30％，第二年降低15％，第三年达到正常生产能力；    

    2 开切口作业，降低30%～40%;    

    3 挖掘升、降段斜坡道，降低20％～30%;    

    4 挖掘开段沟，降低10％～20％。

3.3.13 剥离物在下列条件下可进行悬臂排土机倒堆方案比选：

    1 煤层顶板岩层松软，可用轮斗挖掘机供料；    

    2 煤层倾角平缓、厚度在20m以下；    

    3 煤层顶板岩层较硬，需要爆破采用移动式破碎机供料。

3.4 半连续开采工艺

3.4.1 露天煤矿在下列条件下宜采用半连续开采工艺：

    l 煤层开采；    

    2 卡车运输距离在3km以上；    

    3 使用带式输送机运输，具有经济优势。

3.4.2 当爆破后剥离物的块度大，不能满足带式输送机运输要求时，应对以下两种工艺组成方式进行优选：

    1 在工作面采用移动式破碎机，配以带式输送机运输；    

    2 在工作帮、端帮或地面设置半移动式破碎站，工作面至破碎站间用卡车运输。

3.4.3 半移动式破碎站位置应符合下列要求：

    l 避开不良工程地质条件；    

    2 缩短卡车运距；    

    3 便于移设；    

    4 不影响工作线推进和矿山工程发展。

3.4.4 破碎站卸载平台的长度和宽度，应根据站台布置型式、卸载台位、调车方式、卡车技术规格、辅助设备和防排水设施占用宽度等因素经计算确定。

3.4.5 半连续开采工艺开采工作面的台阶高度、采掘带宽度等参数，应按使用的装载设备类型确定。

3.4.6 在使用移动式破碎机的工作面，宜配备自行式转载机。

转载机的线性参数，应根据破碎机、工作面运输和采掘带宽度确定。

3.5 拉斗铲倒堆开采工艺

3.5.1 露天煤矿开采近水平或缓倾斜煤层时，应进行拉斗铲倒堆开采方案比选。

3.5.2 拉斗铲倒堆工艺系统，应根据倒堆岩层及煤层厚度、拉斗铲线性参数、拉斗铲工作位置、作业方式等条件经技术经济比较确定。

3.5.3 倒堆台阶高度，应根据倒堆物料岩性、拉斗铲线性参数、工作位置、工作面及排土场相关参数等条件经计算和方案比较确定，并宜符合下列要求：

    1 宜采用推土机推排倒堆台阶（爆堆）上部岩层，或采用扩展平台方式降低倒堆台阶（爆堆）高度；    

    2 拉斗铲倒堆一般不进行上挖作业。

特殊条件下，上挖台阶高度不宜超过12m。

3.5.4 倒堆采掘带宽度，应根据岩性、台阶高度、拉斗铲线性参数等条件确定。

3.5.5 拉斗铲倒堆的工作线长度，应根据工作线推进强度、设备作业安全距离、运煤通道设置以及穿孔、爆破、采掘作业区段长度等需要确定，一般不宜小于1500m.    

3.5.6　拉斗铲倒堆工作面参数，可参照下列指标选用：

    1 设备性能参数：

    l） 设备线性参数宜按其技术参数的0.95～0.97倍计；    

    2） 铲斗满斗率，取0.85～0.95。

    2 工作面台阶参数：

    l） 台阶坡面角：

    倒堆台阶65°～80°;    

    排土台阶30°～38°。

    2） 拉斗铲中心线至其工作台阶或爆堆坡顶线最小距离，应等于或大于拉斗铲底盘直径的0.75倍。

3.5.7 当采掘场的上部采用其他开采工艺，下部采用拉斗铲倒堆时，在两种工艺结合部的工作平盘宽度应设缓冲带。

缓冲带宽度，宜按下列原则确定：

    1 有利于调整两种工艺的开采工作面推进强度和采掘带宽度的差异；    

    2 保证两种工艺各自的穿爆、开采和运输的独立性。

3.5.8 端帮平盘宽度应根据拉斗铲的倒堆工作方式和剩余台阶、开切口的处理方式进行专门设计，一般可包括以下内容：

    1 拉斗铲在端帮工作时，机体占用的宽度；    

    2 应满足拉斗铲返程时悬臂回转的需要，并按悬臂下弦与有关台阶之间，留有不小于0.5m的安全间隙；    

    3 应有足够的场地，堆放开切口的剥离量。

3.5.9 拉斗铲倒堆工艺开拓运输系统的安全标准，应符合下列要求：

    1 采掘场或内排土场应留有发生重大滑坡事故的救援通道；    

    2 当拉斗铲出现重大事故或大修时，应有备用的应急措施，具有足够的露煤量或其他储煤设施，补充煤炭产量。

3.5.10 拉斗铲选型应根据年倒堆量、工作面参数、工艺系统等条件经技术经济比较确定，并应符合下列规定：

    1 设计采用的勺斗容积宜比计算值增加10％；    

    2 设计的拉斗铲悬吊载荷不应超过设备的允许值。

3.5.11 拉斗铲在籍年生产能力，应符合下列规定：

    1 在正常下挖条件下，每立方米斗容在籍年生产能力应达到下列指标：

    1）软岩石27×104m3／m3.a；    

    2）中硬岩石24×104m3／m3.a    

    2 拉斗铲开切口作业时，其生产能力应按正常生产能力相应降低10％。

3.5.12 拉斗铲年有效挖掘时间，应根据倒堆工艺系统、开采程序等条件，按下列因素计算：

    l 法定假日、计划检修时间；    

    2 作业停工时间，包括设备调动走行、采至端部发生的等待、电缆车移动、清理工作面、停电、爆破、检查、午餐、空转等时间；    

    3 电气和机械故障影响时间。

    拉斗铲年有效挖掘时间，一般为5800～620Oh。

3.5.13 拉斗铲倒堆台阶下部的煤炭运输方式，应根据采煤设备型号、煤炭运量、运距、倒堆工艺系统、开采程序等条件通过方案比选确定。

3.5.14 倒堆设备与采煤设备的布置，应符合下列规定：

    1 用1台倒堆设备时，倒堆设备与采煤设备间应留有保证安全作业的最小距离；    

    倒堆设备与采煤设备间的安全作业最小距离，应按拉斗铲和采煤设备的最大挖掘（或卸载）半径之和加安全距离确定；    

    2 用2台以上倒堆设备时，应分别确定倒堆设备间安全作业最小距离和倒堆设备与采煤设备间安全作业最小距离。

3.5.15 拉斗铲倒堆开采工艺，应配备大型推土机为拉斗铲准备工作面、推排倒堆台阶上部之剥离物和辅助作业。

    推土机型号和数量，应根据推排剥离物数量确定。

3.6 其他开采工艺

3.6.1 近水平煤层或倾角小于6°的缓倾斜煤层，需要选择开采和夹研层剥离，且抗压强度为40～80MPa时，可选用露天采矿机开采工艺。

3.6.2 对即将回填的采掘场边坡，或报废工程的基础煤柱以及低于可采厚度的薄煤层，可采用螺旋采煤机回收残煤。

3.6.3 对运输距离小于2km的松散层剥离，可选用铲运机开采工艺。

3.7 穿孔爆破

3.7.1 露天煤矿各类爆破工程设计，必须执行现行国家标准《中华人民共和国爆破安全规程》GB　6722的有关规定。

3.7.2 确定爆破地震效应对建（构）筑物和人员的安全距离时，应根据露天煤矿生产特点，按国家爆破安全规程推荐的标准适当提高，对安全振动速度极限值应降低30%～50%，或对计算的安全距离增加50%～100%。

3.7.3 露天煤矿爆破设计，应按正常生产程序确定一次最大起爆炸药量，并应根据需要保护对象的条件进行修正。

3.7.4 爆破源至人员及其他保护对象之间的安全距离，应按各种爆破效应（地震、冲击波、飞散物等）分别核定并取最大值。

3.7.5 露天煤矿正常的剥离和采煤工作，宜采用深孔松动爆破法。

　当拉斗铲倒堆岩层需预先爆破时，宜采用抛掷爆破方式。

其爆堆沉降率和爆破有效抛掷率应通过计算或试验确定。

特殊条件下，可采用确室爆破法。

煤层爆破不应超钻。

3.7.6 对一次爆破后发生的大块岩石，可采用炮眼法进行二次爆破或进行机械破碎。

禁止使用裸露药包爆破法。

单轴抗压强度低于30MPa的岩层爆破后，使用勺斗容积大于10m3，可不考虑二次破碎的措施。

3.7.7 采用电雷管引爆时，应配备雷电预曹装置。

3.7.8 探孔爆破炸药类型，应根据岩层强度、钻孔中地下水情况等因素选择。

无水钻孔宜