1.本发明涉及露天煤矿开采技术领域，具体为一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺。
背景技术：2.我国露天煤矿产量约占全国煤炭总产量的15％-17％，2020年全国原煤产量前十名煤矿核定产能共2.8亿吨/年，10座煤矿包括露天煤矿8座，合计产能2.2亿吨/年。出于安全考虑及受开采工艺限制，我国露天煤矿边坡角较缓，端帮边坡大量煤炭压滞，露天矿内排及复垦工作的完成后这些压滞煤炭将无法回收，造成大量资源浪费；随着煤炭资源的日益减少及开采技术的不断进步，我国煤炭开采趋势由易开采资源向复杂难采资源过度，露天矿端帮压煤及残煤回收逐步受到重视，露井联采方案即使用井工开采手段采出露天矿端帮压滞煤炭，因其资源采出率高、排土运距短、初期投资少、土地破坏小等优点成为解决端帮压滞煤炭开采的重要手段。
3.露井联采技术现阶段应用难点在于露天矿边帮-内排土场-井工矿所组成的复杂系统之间的矿压边坡扰动，如何解决露井联采条件下矿山压力显现导致的井下围岩失稳问题成为重要的研究议题。
技术实现要素：4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，包括以下步骤：
7.步骤一：根据矿区开发规划、地质勘探报告、计划任务书、露天矿和地采矿煤炭生产成本及地质环境条件，划分矿区露井联采作业区域；矿区露井联采作业区域中的井工矿工业广场布置在原露天矿内排土场上部，井田开采范围包括原露天矿端帮下部无法开采的煤层区域；
8.步骤二；根据矿区露井联采作业区域进行露天矿与地采矿的初步设计，确定开采制度；
9.步骤三：根据开采制度确定地采矿建设周期，结合露天矿生产任务进度及内排土场推进计划表确定地采矿与露天矿内排土场矿压复合扰动影响区段，并根据有效安全距离分级控制开掘、采煤作业；采煤时，对采煤工作面和周边围岩进行二次支护。
10.优选的，所述开采制度包括开采工艺、开采程序、开拓运输系统、地采矿工作面采煤方法以及井田开拓方式；其中，开采工艺、开采程序和开拓运输系统根据露天矿生产规格确定，地采矿工作面采煤方法和井田开拓方式根据煤层地质条件确定。
11.优选的，在步骤三中，开采时，露天矿的开采方式为半连续开采配合单斗卡车运输工艺。
12.优选的，在露天矿的开采过程中露天矿工作帮边坡背向采空区移动，内排土场跟进填埋采空区，采场内暴露端帮的边坡向采空区方向移动。
13.优选的，当进入露井联采作业区域时，内排土场推进速度大于露天矿工作帮推进速度；当离开露井联采作业区域时，内排土场推进速度小于露天矿工作帮推进速度。
14.优选的，在步骤三中，所述地采矿和露井联采区域均选用斜井单水平采区式开拓；采煤时，所述地采矿和露井联采区域均采用后退式走向长壁采煤法。
15.优选的，在采煤时，在回采工作面上进行回采工作面的矿压监控以及整巷支护工作。
16.优选的，对采掘作业实行分级管理，具体步骤如下：将露天矿内排土场底板坡底线设置为观测基准线o，将开掘过程中工作面最前端设为观测点a，先设定工作面最前端至观测基准投影点的有效安全距离，并根据0a距离对采掘作业进行分级管控处理；所述有效安全距离大于或者等105m。
17.优选的，将oa距离根据1000m、500m、300m和105m分为四级进行管控处理。
18.优选的，所述管控处理的具体操作如下：
19.当oa＞1000m时，将井筒、井底车场、运输大巷永久大巷布置在此区域范围，执行风险评级四级管理；
20.当500m＜oa≤1000m时，此区域内布置阶段运输大巷、阶段回风大巷服务年限较长的开拓工作面，执行风险评级三级管理；同时加大矿压监测基站密度，并设置专职人员记录、统计汇总数据；
21.当300m＜oa≤500m时，此区域内布置诸如工作面进回风工作面服务年限较短的回采工作面，执行风险评级二级管理；制定加强支护技术措施；支护技术措施主要包括改进支护方法、缩小支护间排距、补充加强支护、限制每圆班掘进进度；
22.当105m＜oa≤300m时，此区域内布置工作面瓦斯抽放巷一类服务年限短且建成后不需要行人的工作面，执行风险评级一级管理，进一步加强支护；加强支护主要包括加长锚杆锚索长度、支设u型钢金属棚、限制每小班掘进进度。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.本发明采用的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺提出分级管控技术，此技术是依据开掘作业中的有效安全距离对围岩进行分级控制，为联采矿井管理提供了技术思路。提出有效安全距离及分级管控理念，可根据此理念提出新方法来解决露井联采内排土场边坡稳定问题，同时保证了露井联采围岩稳定，解决了露井联采技术应用所面临的技术难题。为露井联采技术大规模应用提供了技术支持，回收大量边坡下压滞煤炭，提升煤炭回收率，具有良好的经济效益。
25.进一步的，内排土场回填阻止了端帮边坡位移趋势，增加了端帮边坡的抗滑力。对于井下工作面而言，边坡回填增大了工作面上部基本顶的荷载，增大了水平方向的滑动摩擦力，抑制了工作面在水平方向产生位移，对工作面稳定起到作用。
26.进一步的，当进入露井联采作业区域时，内排土场推进速度要大于露天矿工作帮推进速度，加速内排从而维护端帮稳定。当离开露井联采作业区域时，内排土场推进速度要小于露天矿工作帮推进速度，缓解露天矿内排空间紧张问题。
27.进一步的，露井联采区域煤层厚，近水平缓倾斜，适合采区式开拓，井工矿区煤层
赋存深度较浅，斜井开拓技术最为经济简单，受露天矿开采扰动影响，单水平开拓最为安全可靠；开采此地质条件的煤层时选用走向长壁采煤法经济技术优势明显，后退式开采可降低后续采煤面所受露天矿边坡扰动影响。
28.进一步的，随着采煤工作面后退式开采，回采工作面受露天矿边坡及采煤工作面耦合扰动影响，回采工作面承受应力加剧，破坏严重，因此回采过程中要时刻加强对回采工作面矿压监控及整巷重新支护工作。
29.进一步的，不同级别管控时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动程度不同。当oa＞1000m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动影响较小，执行风险评级四级管理；当500m＜oa≤1000m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动初步显现，执行风险评级三级管理；当300m＜oa≤500m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动较为明显，执行风险评级二级管理；当105m＜oa≤300m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动影响剧烈，执行风险评级一级管理。
附图说明
30.图1为本发明提供的露井联采的示意图；
31.图2为本发明提供的有效安全距离的示意图。
具体实施方式
32.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
33.本发明公开了一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，参照图1，包括以下步骤：
34.步骤一：根据矿区开发规划、地质勘探报告、计划任务书、露天矿和地采矿煤炭生产成本及地质环境条件，划分矿区露井联采作业区域；矿区露井联采作业区域中的井工矿工业广场布置在原露天矿内排土场上部，井田开采范围包括原露天矿端帮下部无法开采的煤层区域。
35.步骤二；根据矿区露井联采作业区域进行露天矿与地采矿的初步设计，确定开采制度。开采制度包括开采工艺、开采程序、开拓运输系统、地采矿工作面采煤方法以及井田开拓方式；其中，开采工艺、开采程序和开拓运输系统根据露天矿生产规格确定，地采矿工作面采煤方法和井田开拓方式根据煤层地质条件确定。
36.步骤三：根据开采制度确定地采矿建设周期，结合露天矿生产任务进度及内排土场推进计划表确定地采矿与露天矿内排土场矿压复合扰动影响区段，并根据有效安全距离分级控制开掘、采煤作业；采煤时，对采煤工作面和周边围岩进行二次支护。
37.对采掘作业实行分级管理，具体步骤如下：将露天矿内排土场底板坡底线设置为观测基准线o，将开掘过程中工作面最前端设为观测点a，先设定工作面最前端至观测基准投影点的有效安全距离(有效安全距离大于或者等105m)，并将oa距离根据1000m、500m、300m和105m分为四级进行管控处理。
38.管控处理的具体操作如下：当oa＞1000m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动影响较小，将井筒、井底车场、运输大巷永久大巷布置在此区域范围，执行风险评级四级管理；
39.当500m＜oa≤1000m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动初步显现，此区域内布
置阶段运输大巷、阶段回风大巷服务年限较长的开拓工作面，执行风险评级三级管理；同时加大矿压监测基站密度，并设置专职人员记录、统计汇总数据；
40.当300m＜oa≤500m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动较为明显，此区域内布置诸如工作面进回风工作面服务年限较短的回采工作面，执行风险评级二级管理；制定加强支护技术措施；支护技术措施主要包括改进支护方法、缩小支护间排距、补充加强支护、限制每圆班掘进进度；
41.当105m＜oa≤300m时，露天矿端帮对于井下开掘工程扰动影响剧烈，此区域内布置工作面瓦斯抽放巷一类服务年限短且建成后不需要行人的工作面，执行风险评级一级管理，进一步加强支护；加强支护主要包括加长锚杆锚索长度、支设u型钢金属棚、限制每小班掘进进度。
42.开采时，露天矿的开采方式为半连续开采配合单斗卡车运输工艺，选用斜井单水平采区式开拓，采用后退式走向长壁采煤法。在露天矿的开采过程中露天矿工作帮边坡背向采空区移动，内排土场跟进填埋采空区，采场内暴露端帮的边坡向采空区方向移动。当进入露井联采作业区域时，内排土场推进速度大于露天矿工作帮推进速度；当离开露井联采作业区域时，内排土场推进速度小于露天矿工作帮推进速度。
43.在采煤时，在回采工作面上进行回采工作面的矿压监控以及整巷支护工作。
44.地采矿选用斜井单水平采区式开拓；采煤时，地采矿采用后退式走向长壁采煤法。
45.本发明采用的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺提出分级管控技术，此技术是依据开掘作业中的有效安全距离对围岩进行分级控制，为联采矿井管理提供了技术思路。同时，提出有效安全距离及分级管控理念，可根据此理念提出新方法来解决露井联采内排土场边坡稳定问题，同时保证了露井联采围岩稳定，解决了露井联采技术应用所面临的技术难题。
技术特征：1.一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据矿区开发规划、地质勘探报告、计划任务书、露天矿和地采矿煤炭生产成本及地质环境条件，划分矿区露井联采作业区域；矿区露井联采作业区域中的井工矿工业广场布置在原露天矿内排土场上部，井田开采范围包括原露天矿端帮下部无法开采的煤层区域；步骤二；根据矿区露井联采作业区域进行露天矿与地采矿的初步设计，确定开采制度；步骤三：根据开采制度确定地采矿建设周期，结合露天矿生产任务进度及内排土场推进计划表确定地采矿与露天矿内排土场矿压复合扰动影响区段，并根据有效安全距离分级控制开掘、采煤作业；采煤时，对采煤工作面和周边围岩进行二次支护。2.根据权利要求1所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，所述开采制度包括开采工艺、开采程序、开拓运输系统、地采矿工作面采煤方法以及井田开拓方式；其中，开采工艺、开采程序和开拓运输系统根据露天矿生产规格确定，地采矿工作面采煤方法和井田开拓方式根据煤层地质条件确定。3.根据权利要求1所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，在步骤三中，开采时，露天矿的开采方式为半连续开采配合单斗卡车运输工艺。4.根据权利要求3所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，在露天矿的开采过程中露天矿工作帮边坡背向采空区移动，内排土场跟进填埋采空区，采场内暴露端帮的边坡向采空区方向移动。5.根据权利要求4所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，当进入露井联采作业区域时，内排土场推进速度大于露天矿工作帮推进速度；当离开露井联采作业区域时，内排土场推进速度小于露天矿工作帮推进速度。6.根据权利要求1所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，在步骤三中，所述地采矿和露井联采区域均选用斜井单水平采区式开拓；采煤时，所述地采矿和露井联采区域均采用后退式走向长壁采煤法。7.根据权利要求6所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，在采煤时，在回采工作面上进行回采工作面的矿压监控以及整巷支护工作。8.根据权利要求1所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，分级控制开掘的具体步骤如下：将露天矿内排土场底板坡底线设置为观测基准线o，将开掘过程中工作面最前端设为观测点a，先设定工作面最前端至观测基准投影点的有效安全距离，并根据0a距离对采掘作业进行分级管控处理；所述有效安全距离大于或者等于105m。9.根据权利要求8所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，将oa距离根据1000m、500m、300m和105m分为四级进行管控处理。10.根据权利要求9所述的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，其特征在于，所述管控处理的具体操作如下：当oa＞1000m时，将井筒、井底车场、运输大巷永久大巷布置在此区域范围，执行风险评级四级管理；当500m＜oa≤1000m时，此区域内布置阶段运输大巷、阶段回风大巷服务年限较长的开拓工作面，执行风险评级三级管理；同时加大矿压监测基站密度，并设置专职人员记录、统计汇总数据；
当300m＜oa≤500m时，此区域内布置诸如工作面进回风工作面服务年限较短的回采工作面，执行风险评级二级管理；制定加强支护技术措施；支护技术措施主要包括改进支护方法、缩小支护间排距、补充加强支护、限制每圆班掘进进度；当105m＜oa≤300m时，此区域内布置工作面瓦斯抽放巷一类服务年限短且建成后不需要行人的工作面，执行风险评级一级管理，进一步加强支护；加强支护主要包括加长锚杆锚索长度、支设u型钢金属棚、限制每小班掘进进度。
技术总结本发明涉及露天煤矿开采技术领域，尤其涉及一种露天矿端帮下部煤层露井联采工艺，包括以下步骤；步骤一：划分矿区露井联采作业区域；其中井工矿工业广场布置在原露天矿内排土场上部，井田开采范围主要是原露天矿端帮下部无法开采的煤层区域；步骤二；确定开采制度；步骤三：根据有效安全距离分级控制开掘、采煤作业；采煤时，对采煤工作面和周边围岩进行二次支护。本发明采用的露天矿端帮下部煤层露井联采工艺提出分级管控技术，提出有效安全距离及分级管控理念，可根据此理念提出新方法来解决露井联采内排土场边坡稳定问题，同时保证了露井联采围岩稳定，解决了露井联采技术应用所面临的技术难题。的技术难题。的技术难题。
技术研发人员：刘福明 康庆微 董蒙蒙 宋健 王胜利
受保护的技术使用者：新疆天池能源有限责任公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
