張建武

摘要：開采工藝方案的選擇對露天礦的安全生產(chǎn)和核定產(chǎn)量有很大的影響。本文就如何進行開采工藝的選擇進行了分析，對指導(dǎo)生產(chǎn)實踐具有重要的理論和實踐意義。

關(guān)鍵詞：露天煤礦開采工藝選擇

1 露天煤礦開采工藝選擇的原則

①開采工藝選擇必須遵循市場經(jīng)濟原則，力求投資少，成本低、效益好，尤其是初期效益更為重要；②工藝的選擇既要與露天的當前規(guī)模相適應(yīng)，又要考慮露天礦規(guī)模的滾動發(fā)展；③應(yīng)優(yōu)先選擇大型的先進設(shè)備，實現(xiàn)高產(chǎn)、高效，以贏得最佳的經(jīng)濟效益；④應(yīng)根據(jù)本礦特點，選擇適應(yīng)本礦開采技術(shù)條件的開采工藝；⑤結(jié)合本礦區(qū)具體條件，對該地區(qū)大陸干旱荒漠氣候，夏季高溫炎熱，冬季嚴寒，常年多風等不利因素應(yīng)充分考慮。

2 開采工藝選擇

2.1 開采工藝綜述 本礦煤層傾角4°～31°，淺部陡，深部緩，露天開采煤層淺部為單一巨厚煤層，向深部逐漸變?yōu)榉植黼p煤層至深部變?yōu)槎嗝簩?，其單一煤層區(qū)Bm煤層的平均厚度達69.43m。因此從工藝的適宜性和可靠性上來講，目前開采工藝中開采成本比較低的兩種工藝——吊斗鏟倒堆開采工藝和輪斗——膠帶連續(xù)開采工藝在本礦的使用上受到一定限制。

就輪斗——膠帶連續(xù)開采工藝而言，由于本礦目前暫無土巖的巖石物理力學(xué)指標及切割力試驗結(jié)論，且礦區(qū)地處嚴寒地區(qū)，氣候條件惡劣，臺階表層在漫長的冬季易形成堅硬的凍結(jié)層，會影響輪斗挖掘機采裝效率的發(fā)揮。故本次設(shè)計不再將輪斗——膠帶工藝作為參選工藝進行比選。

其次從吊斗鏟倒堆開采工藝來看，當煤層傾角在10°以下時，符合采用吊斗鏟工藝倒堆剝離物的必需條件，而本礦煤層埋藏傾角在4°～31°，尤其首采區(qū)開采的淺部煤層傾角較陡，無法采用吊斗鏟工藝倒堆剝離物。

此外，從單斗鐵道開采工藝分析，該工藝優(yōu)點是運輸成本較低，但要求限制坡度小，一般不大于20‰，折返站長度至少要250m，要求煤層底板臺階工作線長度不小于1000m，要求剝離臺階工作線長度至少在1100m以上。從建設(shè)期來看該工藝也較其它工藝要長。其人員多、效率低、勞動強度大也為不利因素。因此國內(nèi)外均已將其列入淘汰開采工藝。從我國目前露天礦的開發(fā)設(shè)計和建設(shè)上來看，該工藝也已基本上不再作為一種主導(dǎo)工藝來推選。

2.2 適合本礦的開采工藝 有可能選擇的開采工藝有：①單斗——汽車間斷工藝；②單斗——自移式破碎機－膠帶輸運機－排土機或單斗——汽車－半固定破碎機－膠帶輸送機－排土機的半連續(xù)開采工藝，以下簡稱單斗－汽車－膠帶機半連續(xù)工藝。下面就兩種工藝進行研究。

2.2.1 單斗——汽車工藝 單斗——汽車工藝在我國已有多年的歷史，應(yīng)用該工藝已經(jīng)具有了成熟的管理經(jīng)驗，該工藝具有如下特點：①拉溝長度短，基建工程量小，建設(shè)速度快；②工作線長度短，易于分區(qū)開采，初期生產(chǎn)剝采比小，礦山前期經(jīng)濟效益好；③運輸設(shè)備爬坡能力大，機動靈活，礦山生產(chǎn)系統(tǒng)簡單；④生產(chǎn)設(shè)備性能可靠，具有成熟的礦山管理經(jīng)驗；④容易向其它工藝過渡和發(fā)展，可以隨時增加投入設(shè)備而擴大規(guī)模；⑥能盡早實現(xiàn)內(nèi)排，實現(xiàn)復(fù)土造田，恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境；⑦與其它開采工藝相比，耗油量大，生產(chǎn)成本較高。

2.2.2 半連續(xù)開采工藝 半連續(xù)工藝的特點：半連續(xù)工藝兼有連續(xù)工藝和間斷工藝的優(yōu)勢，其主要優(yōu)點有：①可采用卡車及膠帶機聯(lián)合運輸，從而減少油耗及降低運輸費用；②利用膠帶輸送機爬坡能力強的特點，可縮短運距，減少溝道工程量；③以膠帶運輸代替汽車運輸，實現(xiàn)以電代油，在油價持續(xù)上漲的情況下，可以大大降低運輸成本。

2.3 擬比選的開采工藝 露天礦生產(chǎn)規(guī)模為20.00Mt/a，按推進強度要求，并考慮首采區(qū)服務(wù)年限等要求，采區(qū)寬度優(yōu)化為1200m，采深由初期的200m逐步加深到首采區(qū)開采結(jié)束的300m，深部剝離物外排時運距增加，最深部剝離物外排運距達5.05km，因此采用單一的單斗——汽車開采工藝經(jīng)濟上極不合理，必須采用適合本礦的單斗挖掘機——汽車-半移動破碎機-膠帶輸送機-排土機或單斗挖掘機-自移式破碎機-膠帶輸送機-排土機的半連續(xù)工藝及幾種工藝的組合工藝。下面從本礦開采技術(shù)特點對其進行詳細研究。

2.3.1 向西推進剝離開采工藝比選 ①上部剝離開采工藝(一期剝離量14.20Mm³/a)：上部剝離距排土場運距初期略遠，向北推進后運距較近，初期單斗汽車運距3.2km，向北推進后為2.3km。這一開采時期僅3年時間，綜合運距要小于2.6km。根據(jù)一般規(guī)律，當汽車運距小于3km時，為經(jīng)濟運距。故設(shè)計推薦上部剝離采用單斗——汽車開采工藝。②中部剝離開采工藝：向西推進中部如采用單斗——汽車開采時運距大于3km，已達到3.7km，采用汽車運輸已不經(jīng)濟；實現(xiàn)向北推進后(此時已開始內(nèi)排)中部采用單斗-汽車開采時運距為3.3km，也大于3km，因此中部剝離宜采用單斗-半固定破碎機或單斗-自移式破碎機的半連續(xù)工藝。值得指出的是，向西推進時由于全部需要外排，此時運距按排棄至東部外排土場進行計算，而向北推進時由于中、下部已可以實現(xiàn)內(nèi)排，運距按內(nèi)排時計算，該時期上部部分剝離物仍需外排，對其運距按內(nèi)、外排分別進行計算，得出。采掘場兩個推進方向工作線長度及運距估算表見表1。中部剝離開采工藝比選(向西推進)見表2。③下部剝離開采工藝：向西推進下部汽車開采運距已達到4.6km，遠大于3km，向北推進(實現(xiàn)內(nèi)排時)下部汽車開采運距為2.0km，此時深部宜采用單斗——汽車開采工藝。下部剝離開采工藝比選(向西推進)見表3。

3 總結(jié)

3.1 向西推進方案 從方案比較可以看出，單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝投資省、成本低。較過去一般工藝比較中單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝投資高、成本低不同，其原因主要為大型汽車(200t級以上)價格較高、本礦開采深度大，造成外排運距較遠導(dǎo)致汽車數(shù)量較多所致。由于本礦生產(chǎn)規(guī)模大，并考慮將后進一步擴大產(chǎn)能的可能，因此選用了較大型采運設(shè)備。

從上述向西推進方案比選來看，上部剝離的汽車運距最近，采用單斗——汽車開采工藝，此時也可以采用外包方式；中部采用單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝最為優(yōu)越，較單斗——汽車工藝投資省34350萬元，較單斗-半固定破碎機半連續(xù)工藝投資省16640萬元，年運營費用分別節(jié)約7395萬元和5240萬元，具有明顯的優(yōu)越性；下部由于采用單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝，因而對其僅進行其它兩種工藝的比較，采用單斗-半固定破碎機半連續(xù)工藝較單斗-汽車工藝投資省34990萬元，年運營費用節(jié)約12580萬元。

3.2 向北推進剝離開采工藝比選 向北推進(實現(xiàn)內(nèi)排時)上部實現(xiàn)內(nèi)排時間晚，運距遠，此時向西推進采用的單斗——汽車開采工藝已不合理，把中部的單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝調(diào)至上部可以更進一步發(fā)揮其膠帶運輸?shù)膬?yōu)點；中部剝離物的開采則可以把向西推進時下部采用的單斗-汽車+半固定破碎機半連續(xù)工藝調(diào)整上來，可以充分發(fā)揮汽車調(diào)度靈活及半固定破碎機膠帶運輸克服運距較遠的不利因素；而對于向北推進實現(xiàn)內(nèi)排后深部運距最近，此時深部可以把向西推進上部采用的單斗——汽車開采工藝調(diào)整下來。

從以上分析來看，對于本礦開采深度大，存在不同推進方向的特點，上述開采工藝方案的選擇可以較好的解決生產(chǎn)初期和后期因運距變化而產(chǎn)生的不利條件的影響，避免不同時期選用不同開采工藝帶來的生產(chǎn)波動。