煤炭工业露天矿设计规范标准

煤炭工业露天矿设计规

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。

1.0.2 本规适用于新建、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》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，应包括开采境界剥离土岩和煤层组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 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、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、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、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，宜配备自行式机。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。