2.5.4.1 平朔煤田概况
平朔矿区位于山西省朔州市境内，属宁武煤田北部区域。平朔矿区是我国重要的亿吨级煤炭生产基地，平朔煤炭工业公司先后建成了安太堡露天矿、安家岭露天矿和东露天矿。近年来，为提高煤炭产量，减少煤炭资源的浪费，率先尝试了浅埋、巨厚、近水平煤层的露天井工联合开采安全高效新模式，形成了中煤平朔公司独具特色的露天和井工联合开采模式，并取得了可观的经济效益。
平朔矿区东、西、北三面均以煤层露头线为界，南以担水沟断层为界，南北长约21km，东西宽约22km，面积380km2，地质储量127.5亿t。根据国家计委计能源[1993]360号文《关于山西平朔矿区项目建议书的批复》，马关河与七里河之间的安太堡矿合资区，安家岭、安太堡二号勘探区，安太堡后备区，合计勘探面积130.3km2，地质储量44.3亿t;将马关河以东普查区46km2，地质储量17.1亿t，总计176.3km2，地质储量61.4亿t，划为国家大型露天矿开采范围，其余204km2，地质储量66.1亿t划为地方及乡镇煤矿开采范围。资源划分见图2-14，该矿区属于典型的适合露天开采煤田的露天井工联合开采类型矿区。
图2-14 平朔矿区资源划分示意
2.5.4.2 平朔安家岭矿露天井工联合开采
(1)矿田及地层构造
安家岭露天矿田，包括安家岭和安太堡二号两个勘探区，位于平朔矿区的中南部，其行政区隶属山西省朔州市平鲁区，地理坐标东经112°17′～112°26′，北纬39°24′～39°32′，其范围东起马关河洪水位线，西至七里河西岸洪水位线及安太堡露天矿之开采边界，南以843号孔与T58号孔连线为南部勘探边界，北至安太堡二号勘探区12勘探线与平番城精查区相接。南北长约8.5km，东西宽8km，总勘探面积59.8km2，地质储量21.88亿t。
安家岭露天煤矿是国家“九五”期间煤炭工业利用日本能源贷款的重点建设项目，也是我国自行设计、施工和管理的大型现代化煤炭项目，实现了露天井工联合开采的煤炭生产新模式。现在它的实际原煤生产能力达到3000万t，是我国规模最大，现代化程度最高的煤炭生产基地之一。
图2-15为平朔安家岭露天矿坑。
图2-15 平朔安家岭露天矿
安家岭矿地层自上而下由第四系、新近系上新统、二叠系石盒子组、下二叠统山西组、石炭系太原群、石炭系本溪群构成，按照土岩的不同性质分述如下:①第四系层主要为黄土层，可分为上、下两层，上层黄土的黏性很低，下层黄土中含有砂砾。在地质勘探报告中，将其定为I级非自重湿陷性黄土，此种土壤对工程建设极为不利，在正常压力下遇水则会产生较大的变形。②新近系上新统为棕—深红色黏土和亚黏土互层，此层厚度不大，在矿区内零星分布，是遇水极易产生变形和强度降低的软弱层，如在排土场基底中赋存时，会影响排土场的稳定性。③煤系地层，其岩性均较坚固，胶结致密，除页岩外，硬度系数均在4以上，边坡岩层赋存平缓，4#煤顶板为灰白色中粗砂岩，局部为含砾砂岩，岩石坚硬，胶结致密;9#煤顶板为砂质泥岩，局部为泥岩和炭质泥岩，其中砂质泥岩较为坚固，泥岩和炭质泥岩强度稍低。
井田构造主要受宁武向斜、芦子沟背斜、白家辛窑向斜及二铺背斜控制，地层产状比较平缓，除芦子沟背斜东翼较陡(15°～25°)外，一般在10°以下。井田内主要褶皱宁武向斜位于东部，轴向NW30°，次一级均发育在西部，近似平行，走向NE45°，其规模由东南向西北依次减弱。井田内断层和陷落柱较为发育，除个别断层(如安家岭逆断层、马蹄沟断层)断距较大外，一般都在15m以下，断层走向分为三组，即NE向、NNE向和NNW向，以NE向为主。岩溶陷落柱分布不均，且大小不一。根据钻探和三维地震成果，本区未见岩浆活动，本区属构造中等复杂区，如图2-16所示。
构造的展布与延伸不仅为地下水的赋存和运移提供了空间条件，而且构造形成的地形地貌，控制着地下水的补给、径流与排泄条件。宁武向斜西侧为芦子沟背斜，于二号井田中东部轴向呈北50°西，至芦子沟转为北北西向，向南延伸至安家岭后急转为南西向。灰岩埋深相对较浅，岩溶裂隙发育，径流条件好，形成了地下水交替积极的七里河径流带。井田大部位于这一强径流带的北部靠近补给区。
图2-16 井田构造纲要
(2)露天开采
安家岭露天矿采用单斗卡车工艺，由西向东推进，年推进度350m，达产第四年后，推进方向改为由南向北推进，两侧端帮设有运输通道，每隔一个平台设一个。
端帮边坡上黄土运输平台宽34m，保安平台宽6m;岩石运输平台宽32m，保安平台宽4m。采掘场端帮边坡角34°，存在时间4～5年。
上窑外排土场是一长条形状，一条皮带机走廊将其分为东、西两部分，最大排弃标高140m，东区最大排弃标高1455m，西区最大排弃标高1430m。
外排土场北部为安家岭露天采场，西南部是铁路环线、组装场、机修车间和材料库，南部是西界村、东界村、联合煤矿和东界煤矿，之间有高压架线通过，因此上窑排土场边坡的稳定与安全直接关系到这些工业设施、民用建筑和与之有关的人员安全。
内排由下向上发展，台阶形成后与采掘工作面同步推进，到达产第五年全部实现内排。
露天矿南北长9.5km，东西宽5.3km，边坡高度达20m左右。
(3)井工开采
安家岭井工矿位于安家岭矿坑的南北两侧，由露天不采区、上窑区和太西区组成。区内地层产状平缓，倾角一般在2°～5°，局部达12°左右，井田主采4-1号煤、4-2号煤、9号煤和11号煤，各主采煤层赋存稳定，构造简单，其中4号煤埋深70.82～343.42m，平均221.85m。煤质坚硬，含夹矸3～5层，岩性多为泥岩或砂质泥岩。9号煤结构较为复杂，夹矸多为砂质泥岩和炭质泥岩，局部夹有高岭石及粉砂石。
图2-17显示出井田在矿区的位置。
图2-17 井田在矿区的位置
采煤方法为倾斜长壁综采放顶煤回采方法。回采工作面长度240m，割煤高度3.2m，顶煤初次垮落步距16m，直接顶初次垮落步距34m，老顶初次来压步距44～45m，周期来压步距12～18m，动载系数1.31。工作面支护方式为液压二柱掩护式。矿井为中央并列式通风系统，抽出式通风方式，即主斜井、副斜井进风、回风斜井回风。风井安装对旋风机两台和配套电动机两台，其中一台运转，一台备用。
(4)露天井工联合开采
安家岭露天煤矿原设计为单一露天开发方式，2002年中国煤炭工业进出口集团公司向国家计委发函《关于安家岭露天煤矿项目由单一露天开发模式变更为露井联采开发模式的请示》(中煤办字[2002]16号，国家计划批复，计委基础[2002]1478号)，为实施配煤降硫，提高煤炭产品质量，以满足国内外煤炭市场需求，同意安家岭煤矿建设方案由单一露天开采调整为露天井工联合开采。
露天井工联合开采后设计单产为10Mt/a，计算服务年限103.5年，首采区服务年限23.6年。
开采顺序为:先开采首采区，向东推进，达产7年后开始扇形转向，逐步过渡到向北推进，直到北部最终境界;首采区结束前，在东帮北部缓帮，过渡到二采区北段开采，向东推进至东部境界，然后再次进行缓帮，过渡到向南西推进，直至西部境界;最后开采三采区直到北部最终境界。
为确保地面构筑物、工程设施和井下开采的安全，设计对井筒、大巷、工业场地、铁路、公路等重要设施均按有关规定预留保安煤柱，经计算露天矿南端帮从4#煤层底板台阶向外，留不小于300m的保安煤柱;排土场西南部安太堡露天煤矿外运铁路装车线环线至塌陷边缘，留不小于150m的保安煤柱;南部边坡下方的露天煤矿工业场地和西界村至塌陷区边缘，留有不小于170m的保安煤柱，对塌陷区内的环线、高压供电线路、环线联络道等也采取相应的工程措施，以保证露天井工联合开采的正常、高效、安全。由此可见，安家岭露天矿露天井工联合开采为典型的排土场下井采、到界边帮残煤井采类型。露天井工位置见图2-18。
图2-18 露天井工联合开采位置及典型剖面位置