Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５１ｌ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１ １ 现代矿业 ＭＯＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第５１１期 ２０１１年１１月第ｌ１期 端帮采煤技术在露天煤矿的应用 蔡利 孙进步 马占一 （１．神华集团准格尔能源有限责任公司；２．中国矿业大学矿业工程学院） 摘要通过展现端帮采煤技术在国内外露天煤矿的发展过程，比较了主要的工艺形式、技术 装备、适用性，结合我国露天煤矿的发展现状，探讨了端帮采煤技术在我国的应用前景，以推动端帮 采煤技术在我国的应用，提高露天稀缺、优质煤炭资源的回收率。 关键词端帮采煤工艺形式露天煤矿 近年来随着国家对煤炭产业政策的调整，国内 煤炭价格不断攀升，煤炭企业的经济效益不断改善， 促进了国内煤炭资源的大开发。与此同时，大型现 代化露天矿山的发展速度也不断加快。国家“十二 五”规划中明确指出，“十二五”期间，将推动大型露 天煤矿在条件适合的地区（内蒙古、山西、新疆等） 的发展，在重点矿区逐步淘汰落后的生产工艺形式， 提高煤炭资源的回收率。端帮采煤技术作为残煤资 源回收的重要手段，伴随着露天采煤产业的发展而 不断完善，目前已形成多种工艺形式。笔者通过比 较各种工艺在技术装备、适用性、优缺点等方面的差 异，探讨了端帮采煤技术在我国的应用现状及前景， 以推动端帮采煤技术在我国的应用，丰富我国露天 开采工艺形式，提高煤炭资源回收率及露天采矿技 术装备水平。 发展，最早的端帮采煤技术受到技术装备落后的限 制，主要的形式即在露天煤矿端帮煤层布置巷道，在 巷道之间留设保安煤柱。这种方式技术简单，相当 于露井联采的生产工艺。螺旋钻（见图１）端帮采煤 工艺在国外出现的较早，国内在上世纪７Ｏ一８０年代 开始在一些矿山应用，由于受技术装备的限制，该工 艺生产能力小，生产效率低，在露天煤矿的应用效果 不太理想，但是由这项技术发展而来的螺旋钻采煤 技术在国内井工矿薄煤层开采中得到了广泛的应 用。端帮采煤机（见图２）采煤工艺是近几年才出现 的新型端帮采煤技术，端帮采煤机的切割部类似于 井工矿的房柱式采煤机。以上３种生产工艺形式的 技术特征见表ｌ。 １端帮采煤技术的发展及工艺形式 １．１端帮采煤技术的发展 我国拥有数量众多的露天煤矿端帮、边帮及露 头煤，由于种种原因，这些煤层大部分不得不被放 弃，其中不乏优质煤种。只有少量用井工开采方法 的进行了简易回收，或在露天矿闭坑后由相邻的矿 井开采，增大了开采成本。 端帮采煤技术就是利用露天煤矿采场端帮出露 煤层布置采煤设备进行原煤开采的技术，不需要单 独进行剥离或基建。伴随着采煤设备的不断更新， 端帮采煤技术的工艺形式也在不断变化，其主要的 图１螺旋钻采煤机 生产工艺为：端帮井巷工程采煤工艺、端帮螺旋钻采 煤工艺、端帮采煤机（ＳＨＭ）采煤工艺。 １．２端帮采煤技术特点 图２端帮采煤机 由表１可以看出，端帮采煤技术随着技术装备 水平的提高适应能力不断增强，在露天煤矿端帮煤 开采、薄煤层开采方面有广泛的应用前景。端帮采 端帮采煤技术伴随着露天开采的发展得到不断 蔡利（１９７Ｏ一），男，队长，助理工程师，０１０３００内蒙古呼和浩 煤主要技术特点：①提高了资源回收率，避免边角及 ６３ 特薛家湾。 总第５１ Ｉ期 现代矿业 表１端帮采煤技术特征 ２０ｌ １年ｌ １月第１ １期 境界煤的丢失；②煤层厚度适应范围广，从０．７～ ６．０ Ｉｎ；③无塌陷开采，满足保护区、环保区等特殊 条件下的开采要求；④生产能力大，生产效率不断提 高，端帮采煤机最大采深可达３００ １ＴＩ以上；⑤可适应 破碎顶板、松软底板、波浪形底板煤层开采；⑥设备 先进，实现无人工作面生产，自动化控制；⑦端帮采 煤，不利于端帮边坡稳定；⑧延迟内排土场推进，相 对增大运距。 １．３端帮采煤技术的适用条件及应用前景 煤层曾采用螺旋钻设备进行过开采，钻孔直径为 ０．５ Ｉｌｌ左右。自２００４年Ｍａｇｎｕｍ Ｃｏａｌ公司采用ＳＨＭ 薄煤层截割头，掘进断面宽度３．５ ｍ，支撑煤柱宽度 为２ ｍ，回采率达６３％。该矿每Ｅｔ安排２个班，每 班８ ｈ，每周生产５ ｄ（周六、周日不生产），月产煤量 为６万～７万ｔ。由于ＳＨＭ截割头町以进行快速推 进及撤出煤层，整个采煤过程无人员进入巷道，且经 过周密计算的安全煤柱可以防止煤层整体跨塌，［大Ｊ 此在１个班的时间内，ＳＨＭ可以完成一个 达 ３００ １＂１１，宽３．５ ｍ，高１．３ ＩＴＩ（随煤层变化而改变）的 巷道。完成采掘过程后，整个山体小会发牛整体塌 陷，对地表植物的影响极小。 由此可以看出，端帮采煤机（ＳＨＭ）的牛产效率 端帮采煤技术由传统的井巷工程炮采工艺逐步 过渡到以螺旋钻、端帮采煤机为主采设备的自动化 生产工艺，以端帮采煤机为主的采煤工艺应用前景 更加广泛，此种工艺形式不仅具备设备灵活可靠的 优点，更是一项环保高效的工艺形式，既可用于大型 露天矿的边、端帮及边角煤的开采，又可作为沟渠、 极高。该设备产量主要取决于煤层厚度，１～１．３ ｍ 薄煤层，月产量为４．５万～９．０万ｔ；在２．１ ｍ煤层 条件下，使用中煤层截割头，月产量高达到１２．５ ｔ； 在厚煤层中，生产能力将更高。 山坡开采露头煤中小型煤矿的主力开采设备 、由于 开采过程中对地表的破坏远远小于传统露天矿，山 体上的灌木、乔木将不受开采破坏。在美国自然保 护区内，端帮采煤机成为开采较浅煤层的首选，对于 ０．７—６．０ Ｉｌｌ的煤层，端帮采煤机采煤工艺的回采率 ３ 结语 露天煤矿的端帮、边帮由于受采区边界等开采 限制，有部分煤层不得不被放弃，要采出这部分煤炭 资源，采取的解决办法主要是以下２种方式：一种是 用房柱式炮采回收，此种方式存在用上多，安全环境 差、管理复杂等诸多问题，同时成本也较高；ｌ另 种 办法就是采用机械化开采。露天端帮采煤机每班只 能够达到６０％～７５％，远远高于我国中小煤矿的回 采率。在我国西部地区及西南地区的一些矿区，这 一工艺形式将会有广泛的应用前景。 ２端帮采煤技术应用实例 该矿山位于西弗吉尼亚州Ｋａｎａｗａｈａ县，采用端 需４人，无需人员进人工作面，生产辅助设备只需一 帮采煤机（ＳＨＭ）和ＰＴＭ２旁侧推板装卸机，现场电 力供应来自电网。２００４年投入生产，煤层厚度在 １．３ ｍ以下，煤种为焦煤，覆盖层厚度６０～８０ ＩＴＩ 该 ６４ 台前装机配合装卸输送单元，具有较高的生产效率 该项新技术、新工艺，对于提高我国露天采矿煤炭资 源回收率，增强煤炭企业经济效益（下转第７４页） 总第５１ １期 现代矿业 ２０１１年１ １月第１ １期 １０．１％的尾矿，精矿ＴＦｅ品位为１８．５％，ＴＦｅ回收率 为９０．２３％；弱磁粗选所得粗精矿破碎到一３ Ｉｌｒｌｍ，再 经ＣＧ２永磁多辊干选机精选后，抛弃尾矿ＴＦｅ品位 ８．Ｏ％；经过两次磁选最终可抛弃尾矿总产率 ３８．Ｏ％，最终尾矿ＴＦｅ品位８．９％，最终精矿ＴＦｅ品 位２２．６％，精矿ＴＦｅ总回收率８０．３７％。对比表６ 和表２铁物相分析结果可知：物料经过ＢＸ筒式永 磁干选机弱磁粗选和ＣＧ２型永磁多辊干选机精选 后，物料中磁性铁占有率由６６．２７％提高到了 ８０．０９％，赤褐铁矿和硅酸盐中铁的占有率分别由 ２７．８１％、５．３３％下降到了１５．９３％和１．３３％。经计 性铁含量为７８．１８％，磁性铁回收率９９．５％，ＴＦｅ品 位２２．０％的铁精矿经过换算相当于ＴＦｅ品位 ２６．０％的原矿。第二种预选选矿流程（ＣＧ２永磁多 辊干选机）中铁精矿磁性铁含量为８０．０９％，磁性铁 回收率９７．１３％，ＴＦｅ品位２２．６％的铁精矿经过换算 相当于ＴＦｅ品位２７．３％的原矿。应用预选流程可 及时抛尾，免去新建磨选车间，可经济地处理白云鄂 博西矿超贫磁铁矿，由此提高白云鄂博西矿资源储 量，从而提高包钢集团铁矿石的自给率。 参考文献 算精矿中磁铁回收率为９７．１３％，说明通过两次弱 磁预选抛弃了大部分非磁性铁，ＴＦｅ品位２２．６％的 精矿经过换算相当于ＴＦｅ品位２７．３％的原矿，满足 人磨物料的ＴＦｅ品位要求。 ［１］邵凤俊，戴翠红，赵礼兵．超贫磁铁矿选矿工艺流程优化【Ｊ］ 中国矿业，２０１０（９）：７１－７２ ［２］ 马淮湘，胡义明，皇甫明柱，等．河北某极贫铁矿石选矿试验 ［Ｊ］．金属矿山，２０１１（４）：５８－６１ ３ 结 语 极贫磁铁矿经过干式预选提高ＴＦｅ品位后，所 得粗精矿与包钢巴润矿业有限公司选矿厂现生产工 艺中最终破碎产品一起给入一段磨矿作业，不再建 ［３］ 王陆新．某板贫磁铁矿石选矿工艺研究［Ｊ］现代矿业，２００９ （１１）：３５—３９ ［４］杨军，赵夕兵，孙敬锋，等．内蒙古某地超贫铁矿选矿试验研 究［Ｊ］．内蒙古科技与经济，２ＯＬＯ（１１）：８４ ８６． ［５］ 李晓勤，秦煜民，魏有权某超贫磁铁矿选别工艺试验［Ｊ］矿 台，２００６（９）：１８－２０ 设磨矿选别车间。因为ＢＸ筒式永磁干选机（处理 量大）和ＣＧ２永磁多辊干选机（适合细粒干式磁选） 各有优点，因此干式预选推荐两种选矿设备流程。 第一种预选选矿流程（ＢＸ筒式磁选机）中铁精矿磁 （上接第５７页）因此采用该采矿法回采厚大破碎矿 体，关键在于做好水压支柱的控顶，做好挖机装矿和 斗车运矿之间、挖机充填与斗车运充料之间的衔接。 ［６］ 孙炳泉．超贫铁矿资源化利用技术现状及发展趋势【Ｊ］．金属 矿山，２００９（１）：９—１２． （收稿日期２０１１－０９．０７） ２００３，２４（３）：３１—３５． ［２］ 李昌元，张秉行．水压支柱系统在沃溪矿区的应用实践［Ｊ１．黄 金，２００４，２５（４）：２５－２９． ［３］ 任卫东，杨彪．水压支柱护顶房柱采矿法在豫西铝土矿中的 ２１世纪的矿业要广泛吸收各学科的高新技术， 开拓先进的、非传统的采矿技术，创造更高效率、更 低成本、最少环境污染和较好安全条件的采矿模式。 应用［Ｊ］．中南大学学报，２００９，９（２）：８－９． ［４］ 张根深，刘 赘，王祥，等．水压支柱护顶壁式充填采矿法试 验研究［ｊ］．采矿技术，２００６，６（４）：７－９． 厚大破碎矿体开采一直是国内一些矿山企业和科研 院所面临的难题。水压支柱控顶和机械化开采具备 了实现厚大破碎矿体安全、高效、低贫损开采的条 件，为厚大破碎矿体开采拓展了新思路。 参考文献 ［５］ 黄仁东．金属矿缓倾斜薄矿脉深井开采临时支护新技术应用 ［Ｊ］．中国矿业，２００４，１３（４）：５１．５４． ［６］ 曹志丰，冯 壹．水压支柱全面法回采深井缓倾斜复杂矿体的 实践［Ｊ］．江西有色金属，２００３，１７（４）：１９－２１． ［７］ 吴爱祥．水压支柱支护特性及在深井开采中的应用［Ｊ］．中南 大学学报，２００２，３３（６）：５６４—５６６． （收稿日期２０１ｌ－（）８．１５） ［１］ 黄启富，胡中华．我国矿井支护设备的分析与探讨［Ｊ］．黄金 （上接第６４页）具有重要意义。 参考文献 ［４］ 刘玉华，李世明，秦志辉．帮外残矿回采技术研究［Ｊ］．矿业工 程，２００４，２（３）：１７—１９． ［５］ 孟建华，张兆琏．ＳＨＭ端帮联合采煤机赴美现场考察报告［Ｊ］ 露天采矿技术，２００７（２）：５ ，９． 【１］ 刘泽民，王社林，才庆祥．安家岭露天煤矿端帮采煤方法研究 ［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００１，３０（５）：５１５＿５１７． ［６］ 庞俊杰，唐阁俊．露天煤矿开采技术若干理论的探讨ｆ Ｊ］．民营 科技，２００９（６）：２０． ［２］ 李纪青．螺旋钻采煤法［Ｊ］．煤矿开采，２００１，４４（２）：３１＿３４． ［３］程国明，黄侃，王思敬．螺旋钻开采技术及其发展［Ｊ］．矿７台 （收稿日期２０１ １－０７—２７） 工程，２００３，２３（２）：４－６． ７４