[发明专利]一种软岩露天煤矿横采工作帮超前开采步距确定方法

说明书

本发明公开一种软岩露天煤矿横采工作帮超前开采步距确定方法，属于煤矿露天开采技术领域。本发明的方法基于已知的煤层、煤层下部岩层和排弃物料的物理力学指标，在内排土场及横采工作帮每日向前发展步距确定的情况下，将露天煤矿横采工作帮分成上下两个部分，在保证开采前与开采后边坡整体稳定性不变的前提下，对横采工作帮上部进行超前开采。从力学角度出发，基于边坡总抗滑力不变的思想，计算出横采工作帮上部超前开采的步距。本发明克服了传统横采内排追踪压帮开采工作线长度短，组织施工复杂的不足，大大提高了煤炭资源采出效率。

技术领域

本发明涉及煤矿露天开采技术领域，尤其涉及一种软岩露天煤矿横采工作帮超前开采步距确定方法。

背景技术

横采内排追踪压帮开采是提高软岩露天煤矿边坡稳定性的最佳措施。当横采工作帮坡底线与内排土场坡底线保持50m安全距离的条件下并行向前发展，边坡整体稳定性系数一般能够满足安全储备系数要求。但由于横采工作线长度较短，资源采出速率较小，现场组织施工较为复杂，多数露天煤矿采用横采工作帮上部的煤层采用纵采的方式进行超前开采，横采工作帮下部的煤层继续采用横采的方式进行开采，内排土场跟踪式向前发展，且与横采工作帮保持50m安全距离。横采工作帮向前开采时，边坡整体的抗滑力降低，但随着内排土场向前发展，边坡整体的抗滑力增加，一旦超前开采步距过大，横采工作帮向前开采降低的抗滑力大于内排土场向前发展增加的抗滑力，势必导致边坡整体稳定性系数无法满足安全储备系数要求。因此，确定横采工作帮上部超前开采步距是软岩露天煤矿亟待解决的关键问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种软岩露天煤矿横采工作帮超前开采步距确定方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种软岩露天煤矿横采工作帮超前开采步距确定方法，包括如下步骤：

步骤1：将露天煤矿横采工作帮分成上下两个部分；

步骤2：确定煤层、煤层下部岩层和排弃物料的物理力学指标；

所述煤层的物理力学指标包括煤层的容重γ_m；所述煤层下部岩层的物理力学指标包括内摩擦角和黏聚力c；所述排弃物料的物理力学指标包括排弃物料的容重γ_p。

步骤3：假设对横采工作帮上部的煤层进行超前开采，开采步距为L₁；横采工作帮下部的煤层开采步距为L₂；由于内排土场最下一个排土台阶的坡底线与最下部采煤台阶坡底线需要保持相对的安全距离，因此，内排土场向前发展的步距也为L₂；

步骤4：测量横采工作帮上部超前开采煤层的断面面积记为A₁，横采工作帮下部煤层的断面面积记为A₂，下部煤层底界面的宽度记为B₁，内排土场的断面面积记为A₃，内排土场底界面的宽度记为B₂；

步骤5：根据步骤3设置的参数和步骤4测量的参数，计算由于超前开采减小的抗滑力F₁；

所述由于超前开采减小的抗滑力F₁的计算过程如下：

步骤5.1：计算超前开采煤层重量G₁＝L₁A₁γ_m；

步骤5.2：根据超前开采煤层重量，计算出减小的抗滑力

步骤6：根据步骤3设置的参数和步骤4测量的参数，计算横采工作帮下部煤层开采过程中减小的抗滑力F₂；

所述工作帮下部煤层开采过程中减小的抗滑力F₂的计算过程如下：