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。
拉斗铲倒堆开采工艺（又称无运输倒堆）是指拉斗铲将剥离物从工作面挖掘后直接倒排至采空区。
拉斗铲倒堆开采工艺是技术成熟、设备可靠、经济性好的开采工艺，在美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚等国家得到成功的应用。在我国适宜拉斗铲倒堆开采工艺的煤田很多，如神府东胜煤田的柠条塔、武家塔、准格尔黑岱沟、哈尔乌素、胜利煤田一号露天煤矿等。
国外倒堆所用设备有拉斗铲、机械铲和这两种设备的联合使用。由于拉斗铲具有勺斗容积大、线性参数大、对地比压小、作业机动灵活等特点，得到广泛应用。
根据国外经验和我国适宜倒堆开采工艺煤田的赋存条件，本条仅就采用拉斗铲倒堆开采工艺作了某些规定。
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。
拉斗铲倒堆开采工艺根据倒堆次数分为简单倒堆工艺系统和复杂倒堆工艺系统。
简单倒堆工艺系统也称直接倒堆，是指拉斗铲将剥离物直接倒排至排土场。
复杂倒堆工艺系也称多次倒堆。当剥离物厚度超过一定范围后，所选倒堆设备参数不能满足要求时，必须将已排在采空区的剥离物再倒一次或数次，以腾出更多的空间容纳剥离物。俄罗斯规定最多可倒排4次。
拉斗铲倒堆工艺系统，对倒堆工艺的经济效益影响很大，而选择时应考虑的因素又很多，因此，应根据具体条件进行技术经济比较确定。
3.5.3 倒堆台阶高度，在保证台阶稳定的条件下，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，并宜符合下列规定：
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 拉斗铲倒堆不宜进行上挖作业。必要时，上挖台阶高度不宜超过拉斗铲导缆孔的高度。
倒堆台阶高度是拉斗铲倒堆开采工艺的最主要参数。台阶高度与拉斗铲作业工作位置有直接关系，而拉斗铲工作位置是多种多样的，最常用的是拉斗铲站在台阶（爆堆）顶上下挖作业，还有拉斗铲站在下分台阶顶上进行上挖和下挖作业以及拉斗铲站在排土场进行下挖作业等，故应根据具体条件进行方案比较确定。
拉斗铲上挖满斗率较低，司机瞭望条件不好，上挖高度不宜太大，本次局部修订将“上挖高度不宜超过12m”改为“不宜超过拉斗铲导缆孔的高度”。因为原条文不分设备大小规定一个上挖高度不合理，所以进行修订。
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。
倒堆采掘带宽度，受设备规格限制较严，最大采掘带宽度可按下式计算：
式中：Amax———最大采掘带宽度（m）；
Rw———拉斗铲最大挖掘（卸载）半径（m）；
β1———拉斗铲挖掘时的外转角，β1=30°～45°；
β2———拉斗铲挖掘时的内转角，β2=30°～45°。
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，不宜小于1500m。
拉斗铲倒堆开采工艺一个重要特点是倒堆设备和采煤设备在同一采掘带内处于追尾采掘。工作线过长可以保证设备之间的作业安全距离，设备作业有缓冲的余地，工作线推进强度较低；其缺点是导致基建剥离量增大，投资增加，影响露天矿初期经济效益。工作线过短固然可以克服上述缺点，但是将使备采煤量、穿孔、爆破、采掘区段长度减少，推进强度增大。一般工作线长度是参考国外经验确定的。
3.5.6 拉斗铲倒堆工作面参数的选用宜符合下列规定：
1 设备性能参数：
1）设备线性参数宜按其技术参数的0.95倍～0.97倍计；
2）铲斗满斗率宜取0.85～0.95。
2 工作面台阶参数：
1）台阶坡面角，倒堆台阶宜为65°～80°；排土台阶宜为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，宜等于或大于拉斗铲底盘直径的0.75倍。
拉斗铲倒堆工作面参数是根据我国露天煤矿开采条件和国内外设计经验给定了参考值，设计中可根据具体矿山条件确定。
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。缓冲带宽度宜符合下列规定：
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。
我国露天煤矿一般开采深度较大，全部剥离物采用倒堆开采工艺的可能性很小，一般是上部采用其他开采工艺，下部采用拉斗铲倒堆开采工艺，实质上是综合开采工艺。为解决两种工艺结合部开采中出现的不同步、干扰和等待，在两种工艺结合部的工作平盘宽度上设置缓冲带，可起到缓冲作用，保证两种开采工艺的独立性。
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，宜包括下列内容：
1 拉斗铲在端帮工作时机体占用的宽度；
2 宜满足拉斗铲返程时悬臂回转的需要，悬臂下弦与有关台阶之间留有不小于0.5m的安全间隙；
3 宜有足够的场地堆放开切口的剥离量。
端帮平盘宽度是拉斗铲倒堆开采工艺的主要和紧凑的工作场地，决定端帮平盘宽度因素较多，因此应进行专门设计。
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规定：
1 采掘场或内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，并应具有足够的露煤量或其他储煤设施补充煤炭产量。
在我国地质条件下，使用拉斗铲倒堆的情况多是在采掘场最深的地带。出于安全和简化操作程序的需要，应留有发生重大滑坡事故的救援通道。
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。
拉斗铲选型参数主要指勺斗容积、线性参数和悬吊载荷的选择。由于设备选型和工作面参数、工艺系统布置等有直接关系，所以，必须结合矿山具体条件，通过多方案比较才可选择出重量轻、购置费少的拉斗铲。
选择拉斗铲勺斗容积时，应考虑设置运输通道引起的重复倒堆量和产量增长因素，两项因素各取5%，故设计的勺斗容积宜比计算值增加10%。
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）软岩石应为27×104m3/m3 ·a；
2）中硬岩石应为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 拉斗铲上挖作业时，其生产能力应按正常生产能力相应降低25%。
影响拉斗铲台年生产能力的因素很多，主要有：
（1）设备检修技术水平及备件供应情况；
（2）拉斗铲的作业条件；
（3）倒堆工作面地质条件；
（4）操作技术水平；
（5）组织管理水平。
由于上述因素，不同矿山差异性很大，很难通过计算确定。为了设计露天煤矿的选用，参考国外有关技术考察报告和技术座谈资料，规定了拉斗铲每立方米斗容的在籍年生产能力。
国内外部分露天煤矿拉斗铲每立方米斗容的在籍年生产能力见表1。
表1 国内外部分露天煤矿拉斗铲每立方米斗容在籍年生产能力
拉斗铲作开切口时，作业场地受限制，移动频繁，有的还需倒排几次，故生产能力需降低。本次局部修订根据实施反馈意见增加第3款“拉斗铲上挖作业时，其生产能力应按正常生产能力相应降低25%”的规定。
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：
1 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；
4 拉斗铲年有效挖掘时间，宜为5800h～6200h。
拉斗铲有效挖掘时间参考国外资料确定如下：
1 年计划停工时间：
（1）法定假日，264h，占日历时间3%；
（2）计划检修，每年为276h～476h，占日历时间3.1%～5.4%。
2 作业停工时间，占日历时间11%～12%，为960h～1050h；
3 电气和机械故障影响时间，占日历时间12%～13%，为1050h～1140h；
4 年有效挖掘时间，占日历时间70.9%～66.6%，为6210h～5830h。
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。
拉斗铲倒堆开采工艺，煤炭运输方式主要有：
（1）卡车—破碎—带式输送机运输；
（2）卡车—破碎—溜井—平巷—斜井运输；
（3）卡车—破碎—端帮巷道—平巷—斜井运输。
以上几种运输方式各有利弊，应结合矿山具体条件，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 用一台倒堆设备时，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 用两台以上倒堆设备时，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。
由于拉斗铲倒堆开采工艺的剥采设备在同一采掘带内追尾采掘，规定设备安全作业最小距离是很必要的，这是安全作业的首要条件，也是布置剥采设备的主要依据。
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。
拉斗铲倒堆开采工艺配备充足的大型推土机为拉斗铲准备工作面，推排台阶上部的剥离物，以减少拉斗铲挖掘量，降低倒堆台阶高度，是国外一项重要经验。如美国黑雷露天煤矿，用推土机的推排量，占拉斗铲倒堆量的10%，我国在准格尔黑岱沟露天煤矿拉斗铲倒堆可研中也采用了推土机推排倒堆台阶上部部分剥离物。