技术领域
[0001] 本
发明涉及煤炭开采技术，尤其涉及一种调节露天煤矿生产剥采比的方法及装置。
背景技术
[0002] 露天煤矿开采是将
覆盖在煤矿
矿体上部及其周围的覆土和
岩石剥去，并将剥去的覆土和岩石(岩土量)运送到排土场，从而可以从敞露的煤矿矿体上直接采掘煤矿
矿石，其中，剥离的岩土量与采掘的矿石量的比值称为剥采比，包括自然剥采比以及生产剥采比。
[0003] 当煤矿矿体埋藏较浅或地表有露头时，应用露天方法开采矿石，称为露天煤矿。露天开采具有较大的优越性，露天开采就是自地表挖掘一系列露天
沟道至
露天矿场地内的各个煤矿矿体，并在开采过程中，逐步形成阶梯状工作面(生产台阶)，同时建立地表与生产台阶的运输联系，从而形成露天煤矿矿场至选矿厂、排土场或工业场之间的运输系统，以保证露天煤矿场地内剥采工作的正常进行。
[0004] 露天煤矿在保持矿石生产能
力不变的情况下，所配置的设备数量、人员数量及
基础设施规模在很大程度上是由洪峰期的生产剥采比所决定的，生产剥采比的均衡，能够保证矿石生产能力的均衡，配置的用于矿石生产的设备综合利用率高，从而可以优化矿石生产效率，使得矿石生产效率维持在较优的范围内。因此，露天煤矿为了保持生产能力和设备数量的稳定，需要在一段时期内维持生产剥采比的均衡，例如，通过优化煤矿开采程序和开采参数，包括调整生产台阶之间的相互
位置、平盘宽度、开段沟的长度、工作线推进方向及延深方向、工作帮坡
角等，从而调节和稳定生产剥采比。但现有通过优化煤矿开采程序和开采参数来实现生产剥采比调节的方法，在对剥采比的调节能力上有一定的限制，尤其对于地质构造复杂、倾角较大的
煤层。例如，对于大的背斜地质构造造成的煤层由近
水平转为倾斜，引起自然剥采比急剧变化的情形，通过优化煤矿开采程序和开采参数，对调节并维持生产剥采比的均衡作用有限。因而，如何在自然剥采比短时间内急剧变化的情况下，对生产剥采比进行调节和控制，使之在一定时期内维持均衡，从而保持稳定的矿石生产能力，采用现有的通过优化煤矿开采程序和开采参数的剥采比调节方法，一般很难达到目的，无法满足煤炭企业对均衡生产剥采比调节的要求，导致露天煤矿的矿石生产能力
波动较大，用于矿石生产的设备综合利用率波动剧烈，不能达到较优的生产效率，进而影响煤炭产量及煤炭企业的经济效益。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明
实施例提供一种调节露天煤矿生产剥采比的方法及装置，优化矿石生产效率。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0007] 一方面，本发明实施例提供一种调节露天煤矿生产剥采比的方法，包括：
[0008] 获取原采坑推进方向上自然剥采比发生急剧变化的超前区域；
[0009] 在所述超前区域拉沟延深形成超前剥离坑，所述超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距按照预先设置的间距计算公式进行计算，所述间距计算公式为：
[0010]
[0011] 式中：
[0012] C为超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距，单位为米；
[0013] Q为煤矿总计能力，单位为吨；
[0014] Ps为年煤产量，单位为吨；
[0016] D为露天煤矿采深，单位为米；
[0017] ΔD为煤层下降深度，单位为米；
[0018] θ为煤层延深角，单位为度；
[0019] β为原采坑工作帮坡角，单位为度；
[0020] α为超前剥离坑工作帮坡角，单位为度；
[0021] h为煤层厚度，单位为米；
[0022] L为坑底工作线长度，单位为米；
[0023] 按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采。
[0024] 本发明实施例提供的调节露天煤矿生产剥采比的方法，通过在自然剥采比发生急剧变化的超前区域中拉沟延深形成超前剥离坑，利用超前剥离坑对自然剥采比发生急剧变化的超前区域中的浮土和岩石进行预剥离，以降低原采坑推进至超前区域时的浮土和岩石剥离量，从而可以对浮土和岩石剥离量与采煤量进行有效调节，保证露天煤矿生产剥采比的稳定，优化煤矿生产效率。
[0025] 另一方面，本发明实施例提供一种调节露天煤矿生产剥采比的装置，包括：超前区域获取模
块、超前剥离坑生成模块以及开采推进模块，其中，
[0026] 超前区域获取模块，用于获取原采坑推进方向上自然剥采比发生急剧变化的超前区域；
[0027] 超前剥离坑生成模块，用于在所述超前区域拉沟延深形成超前剥离坑，所述超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距按照预先设置的间距计算公式进行计算，所述间距计算公式为：
[0028]
[0029] 式中：
[0030] C为超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距，单位为米；
[0031] Q为煤矿总计能力，单位为吨；
[0032] Ps为年煤产量，单位为吨；
[0033] γ为煤碳的容重，单位为吨每立方米；
[0034] D为露天煤矿采深，单位为米；
[0035] ΔD为煤层下降深度，单位为米；
[0036] θ为煤层延深角，单位为度；
[0037] β为原采坑工作帮坡角，单位为度；
[0038] α为超前剥离坑工作帮坡角，单位为度；
[0039] h为煤层厚度，单位为米；
[0040] L为坑底工作线长度，单位为米；
[0041] 开采推进模块，用于按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采。
[0042] 本发明实施例提供的调节露天煤矿生产剥采比的装置，超前区域获取模块获取原采坑推进方向上自然剥采比发生急剧变化的超前区域，超前剥离坑生成模块通过在自然剥采比发生急剧变化的超前区域中拉沟延深形成超前剥离坑，利用超前剥离坑对自然剥采比发生急剧变化的超前区域中的覆土和岩石进行预剥离，以降低原采坑推进至超前区域时的覆土和岩石剥离量，开采推进模块按照原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采，从而可以保证露天煤矿生产剥采比的稳定，优化煤矿等矿石生产效率。
附图说明
[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0044] 图1为本发明实施例调节露天煤矿生产剥采比的方法流程示意图；
[0045] 图2为本发明实施例超前剥离坑与原采坑位置关系示意图；
[0046] 图3为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法结构示意图；
[0047] 图4为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一示意图；
[0048] 图5为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二示意图；
[0049] 图6为倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法结构示意图；
[0050] 图7为本发明实施例倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一示意图；
[0051] 图8为本发明实施例倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二示意图；
[0052] 图9为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一阶段示意图；
[0053] 图10为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二阶段示意图；
[0054] 图11为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第三阶段示意图；
[0055] 图12为本发明实施例延深下降式端帮开拓运输系统示意图；
[0056] 图13为本发明实施例上部水平端帮路提前延深距离计算示意图；
[0057] 图14为本发明实施例调节露天煤矿生产剥采比的装置结构示意图。
具体实施方式
[0058] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0059] 应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060] 图1为本发明实施例调节露天煤矿生产剥采比的方法流程示意图。参见图1，该方法包括：
[0061] 步骤101，获取原采坑推进方向上自然剥采比发生急剧变化的超前区域；
[0062] 本步骤中，当倾斜煤层或者煤层由近水平转为倾斜，使得自然剥采比发生急剧变化的情况下，可以认为该区域内的自然剥采比发生急剧变化，为了保证矿石生产能力的均衡，需要进行露天煤矿生产剥采比调节。
[0063] 本发明实施例中，将自然剥采比发生急剧变化的区域称为超前区域。具体来说，超前区域可以是煤层延深角(煤层与地表倾角)发生急剧变化对应的区域，例如，当煤层延深角从2度急剧变化至15度，然后，再由15度急剧变化至3度，则从2度急剧变化至15度对应的起始点至由15度急剧变化至3度对应的终止点所在的区域为超前区域。
[0064] 步骤102，在所述超前区域拉沟延深形成超前剥离坑，所述超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距按照预先设置的间距计算公式进行计算；
[0065] 本步骤中，对于近水平转倾斜煤层的露天煤矿，采用双坑跳跃式开采剥采调节法，在推进方向剥采比较高的区域(超前区域)进行拉沟延深，从而开辟新的超前剥离坑，用以对剥采比较高的区域内的岩土量进行预剥离。
[0066] 图2为本发明实施例超前剥离坑与原采坑位置关系示意图。其中，上图为超前剥离坑与原采坑主视结构示意，下图为超前剥离坑与原采坑俯视结构示意。本发明实施例中，双坑之间最小地表间距(超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距C)是决定何时开始挖掘超前剥离坑进行剥离的关键参数，假设阴影区域为剥采比均衡范围(超前区域)，地表高程没有变化，得到双坑之间最小地表间距C的计算公式(预先设置的间距计算公式)如下：
[0067]
[0068] 式中：
[0069] C为超前剥离坑与原采坑(双坑)之间最小地表间距，单位为米(m)；
[0070] Q为煤矿总计能力，单位为吨(t)；
[0071] Ps为年煤产量，单位为吨(t)；
[0072] γ为煤碳的容重，单位为吨每立方米(t/m3)；
[0073] D为露天煤矿采深，单位为米(m)；
[0074] ΔD为煤层下降深度，单位为米(m)；
[0075] θ为煤层延深角，即煤层与地表倾角，单位为度(°)；
[0076] β为原采坑工作帮坡角，即顶帮工作帮坡角，单位为度(°)；
[0077] α为超前剥离坑工作帮坡角，即端帮工作帮坡角，单位为度(°)[0078] h为煤层厚度，单位为米(m)；
[0079] L为坑底工作线长度，单位为米(m)。
[0080] 本发明实施例中，如果煤层为多层时，煤层厚度计算公式如下：
[0081]
[0082] 式中，
[0083] hi为第i层煤层厚度，单位为米(m)；
[0084] Li为第i层坑底工作线长度，单位为米(m)。
[0085] k为煤层层数。
[0086] 这样，由本发明实施例的间距计算公式计算出的两坑之间最小地表间距，即距离原采坑最短应该进行超前剥离坑挖掘以利于超前剥离的位置，为原采坑推进到煤层下降点(自然剥采比发生急剧变化的点)时，超前剥离坑坑底已竖向延深到可以露煤的位置。
[0087] 本发明实施例中，在复杂地质条件下，例如，倾斜煤层或者煤层由近水平转为倾斜，自然剥采比发生急剧变化的情况下，通过在自然剥采比发生急剧变化的超前区域中拉沟延深形成超前剥离坑，利用超前剥离坑对自然剥采比发生急剧变化的超前区域中的覆土和岩石进行预剥离，以降低原采坑推进至超前区域时的覆土和岩石剥离量，从而可以对覆土和岩石剥离量与采煤量进行有效调节，保证露天煤矿生产剥采比的稳定，进而保证设备，人员等的相对稳定，优化煤矿生产效率，使煤矿企业效益最大化。
[0088] 进一步地，本发明实施例的方法尤其适用于露天煤矿层由近水平转为倾斜，且倾角较大，必须超前剥离倾斜区上覆岩层(覆土和岩石)以预先降低原采坑在推进到该区域时的覆岩层剥离量，从而保证原采坑正常的露煤速度。
[0089] 步骤103，按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采。
[0090] 本步骤中，在超前区域拉沟延深形成超前剥离坑的方法为双坑跳跃式开采剥采调节法，即在原采坑正常推进过程中，在开采境界内已有采场的基础上，在推进方向自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，再开掘一个超前剥离坑，两采场同时推进与延深，从而对剥离量与采煤量进行调节。
[0091] 本发明实施例中，双坑跳跃式开采剥采调节法包括两种调节模式，即水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法以及倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法。
[0092] 图3为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法结构示意图。参见图3和图2，原采坑工作帮坡角为β，原采坑工作帮推进速度为υ1，同时，在距离原采坑地表间距为C的超前区域自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，设置超前剥离坑，该超前剥离坑的露天煤矿采深为D，并按照超前剥离坑工作帮坡角为α进行挖掘，至超前剥离坑坑底延深到距离煤层顶板高度为H的位置后停止竖向延深，此时，煤层下降深度为ΔD，然后一直沿水平方向推进不再进行纵向延深，超前剥离坑工作帮推进速度(沿水平方向)为υ2。
[0093] 在水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法中，工作线长度不发生大的变化，为保持超前剥离坑坑底工作线长度恒定，需随着地表距最下部煤层
底板的距离增大不断扩帮。
[0094] 作为一可选实施例，按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采，即水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法，包括：
[0095] A11，在推进方向自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，从地表向下竖向延深挖掘超前剥离坑，在超前剥离坑坑底距离煤层顶板预先设置的竖向高度
阈值后，停止竖向延深挖掘；
[0096] A12，沿水平方向推进竖向延深挖掘的超前剥离坑；
[0097] A13，原采坑中延深挖掘形成的原采坑推进至所述超前剥离坑，原采坑工作帮与超前剥离坑工作帮形成过渡工作帮；
[0098] A14，原采坑继续竖向延深和推进，以开采超前剥离坑的下部煤层；
[0099] A15，形成的过渡工作帮在原采坑继续竖向延深和推进的过程中，变换为原采坑工作帮，结束流程。
[0100] 本发明实施例中，原采坑按照现有技术保持竖向延深和推进，在超前区域中，首先进行竖向延深挖掘形成超前剥离坑，当超前剥离坑(坑底)延深到距离煤层顶板高度为H(竖向高度阈值)的位置后停止延深，然后一直水平推进不再进行竖向延深，当原采坑推进到煤层倾斜下降的区域(自然剥采比发生急剧变化的超前区域)时，原采坑和超前剥离坑的工作帮相汇合，基本形成一个过渡工作帮，此后，原采坑需不断竖向延深以开采下部煤层，直到原采坑工作帮与超前剥离坑工作帮相重合，即两采坑工作帮完全接近形成标准工作帮(原采坑工作帮)，此后，原采坑的生产剥采比增大，生产剥采比均衡期结束，结束本发明实施例的流程。
[0101] 图4为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一示意图。参见图4，当原采坑推进到煤层倾斜下降的区域(超前区域)时，原采坑和超前剥离坑基本形成一个工作帮，二者之间具有一个较宽的工作平盘B1，即原采坑与超前剥离坑之间的间隔工作平盘宽度。
[0102] 图5为水平延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二示意图。参见图5，随着原采坑不断延深以开采下部煤层，原采坑不断推进，由于原采坑工作帮推进速度大于超前剥离坑工作帮推进速度，原采坑和超前剥离坑形成的工作平盘B1宽度逐渐缩小，并逐渐达到标准平盘B2(原采坑与超前剥离坑之间的间隔工作平盘宽度)，后续开采中，标准平盘B2宽度逐渐缩小，直至两采坑工作帮完全接近形成标准工作帮。此时，剥采比增大，剥采比均衡期结束。
[0103] 图6为倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法结构示意图。参见图6和图2，对于倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法，原采坑工作帮坡角为β，原采坑工作帮推进速度为υ1，同时，在距离原采坑地表间距为C的超前区域(自然剥采比发生急剧变化的超前区域)中，设置超前剥离坑，该超前剥离坑的露天煤矿采深为D，并按照超前剥离坑工作帮坡角为α进行挖掘，直至超前剥离坑坑底延深到距离煤层顶板高度为H的位置，此时，煤层下降深度为ΔD。煤层与地表倾角为θ，然后，超前剥离坑坑继续进行竖向延深，使得超前剥离坑坑底距离煤层顶板高度一直维持在H的位置，并按照超前剥离坑工作帮推进速度(沿水平方向)为υ2进行推进。也就是说，超前剥离坑随着煤层下降不断延深，且一直保持与煤层顶板的固定高度H，同时不断推进。
[0104] 作为一可选实施例，按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采，即倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法包括：
[0105] B11，在推进方向自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，从地表向下竖向延深挖掘超前剥离坑，以使超前剥离坑坑底距离煤层顶板预先设置的竖向高度阈值；
[0106] B12，沿水平方向推进竖向延深挖掘的超前剥离坑，并对水平推进的超前剥离坑进行竖向延深挖掘，以使超前剥离坑坑底在水平推进过程中距离煤层顶板保持预先设置的竖向高度阈值；
[0107] B13，原采坑中延深挖掘形成的原采坑推进至所述超前剥离坑，原采坑工作帮与超前剥离坑工作帮形成过渡工作帮；
[0108] B14，原采坑继续竖向延深和推进，以开采超前剥离坑的下部煤层；
[0109] B15，形成的过渡工作帮在原采坑继续竖向延深和推进的过程中，变换为原采坑工作帮，结束流程。
[0110] 图7为本发明实施例倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一示意图。参见图7，超前剥离坑随着煤层下降不断延深，一直保持与煤层顶板固定高度H，同时按照超前剥离坑工作帮推进速度(沿水平方向)υ2推进。
[0111] 图8为本发明实施例倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二示意图。参见图8，由于倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法可以剥离掉煤层上部大部分剥离物，因而，当原采坑推进到超前剥离坑推过的区域时，可以反向剥离进行露煤。随着反向剥离，原采坑逐渐消失，最后与超前剥离坑工作帮并帮，此时剥采比增大，剥采比均衡期结束。
[0112] 本发明实施例中，原采坑按照现有技术保持竖向延深和推进，超前剥离坑在与原采坑同步推进的过程中，一直保持与煤层一定距离(距离煤层顶板的竖向高度阈值)延深。也就是说，超前剥离坑随着煤层下降(自然剥采比发生急剧变化)而相应向下竖向延深，使得形成的超前剥离坑坑底一直保持与煤层顶板的固定高度H，同时不断水平推进超前剥离坑，当原采坑推进到超前剥离坑推过的区域时，可以反向剥离进行露煤，随着反向剥离，原采坑逐渐消失，直至与超前剥离坑工作帮并帮，此时，生产剥采比增大，生产剥采比均衡期结束，结束本发明实施例的流程。
[0113] 本发明实施例中，较佳地，采用倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法。
[0114] 由上述可见，本发明实施例中，双坑跳跃式开采剥采调节法的开采过程可分为：原采坑与超前剥离坑未相接阶段、原采坑与超前剥离坑相接阶段以及原采坑与超前剥离坑合并阶段，其中，
[0115] 图9为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第一阶段示意图。参见图9，第一阶段为未相接阶段。超前区域(自然剥采比发生急剧变化的超前区域)的煤层斜面长度为1289米，该超前区域的垂直落差为219米，相当于煤层坡度(煤层与地表倾角θ)约为10度，该超前区域之后的区域与原采坑(基础坑)所在区域煤层结构相类似，无需进行剥采调节。在该阶段中，原采坑按照原采坑工作帮推进速度υ1进行推进，超前剥离坑按照超前剥离坑工作帮推进速度υ2进行推进，在两者推进过程中，原采坑与超前剥离坑相距逐渐减小，但未发生
接触。
[0116] 图10为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第二阶段示意图。参见图10，第二阶段为相接阶段。在该阶段中，原采坑按照原采坑工作帮推进速度υ1进行推进，超前剥离坑按照超前剥离坑工作帮推进速度υ2进行推进，此时，原采坑和超前剥离坑形成的工作平盘B1宽度为标准平盘B2宽度(原采坑与超前剥离坑之间的间隔工作平盘宽度)，即原采坑与超前剥离坑发生接触。
[0117] 图11为本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法开采第三阶段示意图。参见图11，第三阶段为合并阶段。在该阶段中，标准平盘B2宽度逐渐缩小，直至两采坑工作帮完全接近形成标准工作帮。
[0118] 运用本发明实施例双坑跳跃式开采剥采调节法，在安太堡露天矿进行实际设计和实施，芦子沟背斜造成安太堡露天矿煤层由近水平变成倾斜，煤层倾角加大导致
覆盖层变厚，生产剥采比大幅上升，生产能力难以保证，生产成本增加。运用本发明倾斜延深双坑跳跃式开采剥采调节法在安太堡露天矿进行实际设计和实施。涉及安太堡露天矿最小工作平盘宽度为40m，一般台阶高度为15m，根据超前剥离坑不采煤且最大限度剥离原则，取超前剥离坑坑底距煤顶板15m时停止延深，实际运用结果论证了本发明实施例方法的正确性与有效性。
[0119] 本发明实施例中，在实际开采过程中，当原采坑坑底推进到位于水平煤层转倾斜煤层位置时，煤层底板标高下降，这种情况带来的其中一个重要问题就是运输系统设计复杂困难，原有的水平延伸式开拓运输系统无法继续铺展，必然背斜期要新生成大量道路，在煤层急剧下降区域随着工作面延深的实施，端帮道路逐步新生成，采场与相应排土场将没有直接联系的通道，大量的排弃物料运输均须通过绕内排土场工作平盘，届时将会有严重的绕排现象，生产管理难度加大，生产效率和经济效益明显下降。
[0120] 因而，进一步地，本发明实施例方法还通过对水平煤层和倾斜煤层的地质赋存特点分析，提出了延深下降式端帮开拓运输系统设计理论。
[0121] 图12为本发明实施例延深下降式端帮开拓运输系统示意图。参见图12，通过在背斜影响区域(自然剥采比发生急剧变化的超前区域)设计并提前实施道路延深工程，合理地将背斜前和背斜后的端帮道路接续起来。
[0122] 该方法进一步包括：
[0123] 步骤104，在所述超前剥离坑内，按照预先设置的煤层下降区域端帮扩帮角度计算公式计算煤层下降区域端帮扩帮角度；和/或，
[0124] 本步骤中，利用下式计算煤层下降区域端帮扩帮角度，即煤层下降区域端帮扩帮角度计算公式如下：
[0125]
[0126] 式中，
[0127] μ为水平端帮路布置方式端帮扩帮角度，即煤层下降区域端帮扩帮角度，单位为度(°)；
[0128] Tp为排土场台阶高度，单位为米(m)；
[0129] LB为端帮保安平盘宽度，单位为米(m)；
[0130] LD为端帮主运输道路宽度，单位为米(m)；
[0131] LT为端帮坡面水平投影宽度，单位为米(m)。
[0132] 上述参数中，Tp、LB、LD、LT可通过设计或实测得到，在此略去详述。
[0133] 步骤105，在所述超前剥离坑内，按照预先设置的上部水平端帮路提前延深距离计算公式，计算以坑底延深变坡点为基准位置的上部水平端帮路提前延深距离。
[0134] 图13为本发明实施例上部水平端帮路提前延深距离计算示意图。参见图13，以坑底延深变坡点为基准位置，假设上部水平端帮路提前延深距离为X(i)(i＝1，2，3，K)，X(1)表示比坑底端帮路高一个台阶的端帮路提前延深距离，依次类推，通过理论分析得出各端帮路提前延深距离(上部水平端帮路提前延深距离)公式如下：
[0135]
[0136] 式中，
[0137] X(i)为上部水平端帮路提前延深距离，即比坑底端帮路高i个台阶的端帮路提前延深距离；
[0138] I为端帮道路的总体延深坡度，％；
[0139] T为工作面台阶高度，单位为米(m)；
[0140] N为煤层下降深度为标准段高的倍数；
[0141] n为煤层下降区可降深的段高的倍数。
[0142] 上述参数中，I、T、N、n可通过设计或实测得到，在此略去详述。
[0143] 本发明实施例中，针对露天矿开拓运输系统由
原水平开采运输系统逐步转变为倾斜开采运输系统的具体情况，提出延深下降式端帮开拓运输系统，即在煤层急剧下降区域，将端帮道路设置为倾斜端帮布置，并按照合理的道路坡度以及相应的缓冲平台对端帮道路进行设计。这样，倾斜端帮路直接连接了煤层下降区域采场和上部内排土场，相比原有水平端帮道路运输系统，减少了新生成道路数目，避免了煤层下降引起的运输绕内排的现象，缩短了运距，提高了工作效率和经济效益；同时，还提出了包括煤层下降区域端帮扩帮角度和上部水平端帮路提前延深距离等的倾斜端帮道路关键设计参数的计算方法。
[0144] 由上述可见，本发明实施例的方法，可对剥离量和采煤量同时在时间和空间上进行四维调节，调节能力大，调节方式灵活，可动态调节，能够保证露天煤矿在近水平转倾斜的复杂地质条件下维持产能稳定。适用于地质条件复杂化、传统方法无法调节的情况。由于我国大型露天煤矿矿田范围普遍存在复杂地质构造，造成煤层赋存条件发生大的变化，倾角也发生急剧变化，因此本发明实施例的方法具有广泛的应用价值。
[0145] 图14为本发明实施例调节露天煤矿生产剥采比的装置结构示意图。参见图14，该装置包括：超前区域获取模块141、超前剥离坑生成模块142以及开采推进模块143，其中，[0146] 超前区域获取模块141，用于获取原采坑推进方向上自然剥采比发生急剧变化的超前区域；
[0147] 超前剥离坑生成模块142，用于在所述超前区域拉沟延深形成超前剥离坑，所述超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距按照预先设置的间距计算公式进行计算，所述间距计算公式为：
[0148]
[0149] 式中：
[0150] C为超前剥离坑与原采坑之间最小地表间距，单位为米；
[0151] Q为煤矿总计能力，单位为吨；
[0152] Ps为年煤产量，单位为吨；
[0153] γ为煤碳的容重，单位为吨每立方米；
[0154] D为露天煤矿采深，单位为米；
[0155] ΔD为煤层下降深度，单位为米；
[0156] θ为煤层延深角，单位为度；
[0157] β为原采坑工作帮坡角，单位为度；
[0158] α为超前剥离坑工作帮坡角，单位为度；
[0159] h为煤层厚度，单位为米；
[0160] L为坑底工作线长度，单位为米；
[0161] 开采推进模块143，用于按照所述原采坑与所述超前剥离坑同步推进与延深的方式进行煤矿开采。
[0162] 本发明实施例中，当所述煤层为多层时，所述煤层厚度计算公式如下：
[0163]
[0164] 式中，
[0165] hi为第i层煤层厚度，单位为米；
[0166] Li为第i层坑底工作线长度，单位为米；
[0167] k为煤层层数。
[0168] 作为一可选实施例，开采推进模块143包括：坑底生成单元、推进单元、过渡单元、开采单元以及调节终止单元(图中未示出)，其中，
[0169] 坑底生成单元，用于在推进方向自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，从地表向下竖向延深挖掘超前剥离坑，在超前剥离坑坑底距离煤层顶板预先设置的竖向高度阈值后，停止竖向延深挖掘；
[0170] 推进单元，用于沿水平方向推进竖向延深挖掘的超前剥离坑；
[0171] 过渡单元，用于在原采坑中延深挖掘形成的原采坑推进至所述超前剥离坑时，原采坑工作帮与超前剥离坑工作帮形成过渡工作帮；
[0172] 开采单元，用于继续竖向延深和推进原采坑，以开采超前剥离坑的下部煤层；
[0173] 调节终止单元，用于在形成的过渡工作帮在原采坑继续竖向延深和推进的过程中，变换为原采坑工作帮，结束流程。
[0174] 作为另一可选实施例，开采推进模块143包括：坑底形成单元、保持单元、过渡单元、开采单元以及调节终止单元(图中未示出)，其中，
[0175] 坑底形成单元，用于在推进方向自然剥采比发生急剧变化的超前区域中，从地表向下竖向延深挖掘超前剥离坑，以使超前剥离坑坑底距离煤层顶板预先设置的竖向高度阈值；
[0176] 保持单元，用于沿水平方向推进竖向延深挖掘的超前剥离坑，并对水平推进的超前剥离坑进行竖向延深挖掘，以使超前剥离坑坑底在水平推进过程中距离煤层顶板保持预先设置的竖向高度阈值；
[0177] 过渡单元，用于在原采坑中延深挖掘形成的原采坑推进至所述超前剥离坑时，原采坑工作帮与超前剥离坑工作帮形成过渡工作帮；
[0178] 开采单元，用于继续竖向延深和推进原采坑，以开采超前剥离坑的下部煤层；
[0179] 调节终止单元，用于在形成的过渡工作帮在原采坑继续竖向延深和推进的过程中，变换为原采坑工作帮，结束流程。
[0180] 较佳地，该装置还可以进一步包括：
[0181] 端帮扩帮角度计算模块(图中未示出)，用于在所述超前剥离坑内，按照预先设置的煤层下降区域端帮扩帮角度计算公式计算煤层下降区域端帮扩帮角度，所述煤层下降区域端帮扩帮角度计算公式如下：
[0182]
[0183] 式中，
[0184] μ为煤层下降区域端帮扩帮角度，单位为度；
[0185] Tp为排土场台阶高度，单位为米；
[0186] LB为端帮保安平盘宽度，单位为米；
[0187] LD为端帮主运输道路宽度，单位为米；
[0188] LT为端帮坡面水平投影宽度，单位为米。
[0189] 作为另一可选实施例，该装置还可以进一步包括：
[0190] 延深距离计算模块(图中未示出)，用于在所述超前剥离坑内，按照预先设置的上部水平端帮路提前延深距离计算公式，计算以坑底延深变坡点为基准位置的上部水平端帮路提前延深距离，所述上部水平端帮路提前延深距离计算公式如下：
[0191]
[0192] 式中，
[0193] X(i)为上部水平端帮路提前延深距离；
[0194] I为端帮道路的总体延深坡度，单位为％；
[0195] T为工作面台阶高度，单位为米；
[0196] N为煤层下降深度为标准段高的倍数；
[0197] n为煤层下降区可降深的段高的倍数。
[0198] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过
计算机程序来指令相关的
硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。
[0199] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以
权利要求的保护范围为准。
