摘要：論文針對(duì)平朔公司開發(fā)煤系高嶺巖資源的需要，對(duì)安太堡露天礦境界內(nèi)的4煤夾層高嶺巖資源開采條件進(jìn)行綜合分析。

關(guān)鍵詞：安太堡露天礦 高嶺巖 4煤 露天采礦機(jī)

1 礦區(qū)概況

平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司位于山西省朔州市境內(nèi)，隸屬于中煤能源股份有限公司，現(xiàn)有兩個(gè)生產(chǎn)露天礦（安太堡和安家?guī)X）和一個(gè)在建露天礦（東露天），是我國最大的露天煤炭生產(chǎn)基地。截止2010年，公司生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)100Mt/a，是我國目前規(guī)模最大、現(xiàn)代化程度最高的煤炭基地之一，是我國主要的動(dòng)力煤基地和國家確立的晉北億噸級(jí)能源生產(chǎn)基地，初步形成了以煤為主、多種經(jīng)營、綜合發(fā)展的基本格局。

安太堡露天礦是我國改革開發(fā)以來最大的中外合作煤炭項(xiàng)目。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力15.33Mt/a（現(xiàn)核定生產(chǎn)能力為24.00Mt/a），1982年開始建設(shè)，1985年7月1日破土動(dòng)工，1987年9月建成投產(chǎn)。安太堡露天礦設(shè)計(jì)開采工藝為剝離單斗-卡車間斷工藝，采煤?jiǎn)味?卡車-地表半固定破碎站-帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝。根據(jù)國家發(fā)展改革委員會(huì)以發(fā)改能源[2005]891號(hào)、國土資礦劃字[2005]058號(hào)、國土資礦[2006]3號(hào)《關(guān)于平朔煤炭工業(yè)公司礦區(qū)范圍調(diào)整有關(guān)問題的復(fù)函》，安太堡后備區(qū)資源劃歸安太堡露天礦，加上合同區(qū)內(nèi)剩余范圍，加上合同區(qū)內(nèi)剩余范圍，安太堡露天礦現(xiàn)有開采范圍東西長(zhǎng)3.9km～6.4km，南北寬2.4km～6.9km，面積33.3km2，地質(zhì)儲(chǔ)量為879.11Mt。

2 高嶺巖賦存情況

平朔礦區(qū)煤系地層內(nèi)賦存有豐富的高嶺巖資源，總儲(chǔ)量達(dá)1453.76Mt，其中安太堡露天礦境界內(nèi)的高嶺巖儲(chǔ)量為244.54Mt，勘探程度高，開采條件較好。4煤夾層高嶺巖是平朔礦區(qū)煤系伴生高嶺巖中最優(yōu)質(zhì)的礦層，高嶺石含量接近100％，有害雜質(zhì)鐵、鈦含量低，煅燒后白度達(dá)到90％以上。因此從高嶺巖加工利用的角度考慮，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)4煤夾層高嶺巖。安太堡露天礦4煤夾層高嶺巖儲(chǔ)量為42.61Mt，約占平朔露天礦區(qū)4煤夾層高嶺巖總儲(chǔ)量的1/4，安太堡露天礦境界內(nèi)4煤總儲(chǔ)量的約1/7。

4煤夾層高嶺巖在安太堡露天礦區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布，其厚度在0.2~2m之間，最厚處位于東南部，厚達(dá)3~5m，自東南向西北方向逐漸變?。辉诘V區(qū)西南部，存在一條寬約1km，長(zhǎng)約5km的沿東南-西北方向展布的小于0.2m的變薄條帶。從現(xiàn)場(chǎng)揭露的資源情況看，安太堡4煤夾層高嶺巖為1條20-40cm厚的礦帶，位于4煤中部。

3 開采工藝分析

4煤是平朔露天礦區(qū)的主采煤層，其開采量占露天礦總產(chǎn)量的1/3左右；而且4煤的推進(jìn)度直接關(guān)系到下部采剝臺(tái)階的推進(jìn)，進(jìn)一步影響到整個(gè)露天礦的生產(chǎn)能力，因此4煤夾矸高嶺巖開采的基本開采原則是不能影響4煤的開采速度和露天礦的整體推進(jìn)度。

安太堡露天礦現(xiàn)用于4煤開采的主要采裝設(shè)備為PH2800系列電鏟和CAT992或CAT994類型的礦用前裝機(jī)，上述設(shè)備的鏟斗容積均在10m3以上，難以滿足4煤夾層高嶺巖選采的要求。因此，從現(xiàn)階段揭露的資源條件看，要回收4煤夾層高嶺巖資源必須另外選擇選采能力強(qiáng)的開采工藝對(duì)4煤進(jìn)行分層開采。

露天采礦機(jī)采用由上而下的逐層開采方式，一次性完成切削、破碎和裝運(yùn)作業(yè)，具有開采連續(xù)、工序單一、選采準(zhǔn)確、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。尤其是薄礦層選采，其礦巖分離精度可達(dá)10cm，甚至更為精確。因此，對(duì)于安太堡露天礦4煤夾層高嶺巖開采而言，采用露天采礦機(jī)開采工藝可以滿足高嶺巖選采要求，但必須將整個(gè)4煤臺(tái)階全部改為露天采礦機(jī)開采。

4 技術(shù)可行性分析

限制露天采礦機(jī)用于安太堡露天礦4煤開采的主要原因是礦山綜合推進(jìn)度的制約，也就是4煤生產(chǎn)能力的制約。從現(xiàn)階段生產(chǎn)條件看，安太堡露天礦4煤生產(chǎn)能力需達(dá)到8.00Mt/a以上，遠(yuǎn)景生產(chǎn)能力需達(dá)到10.00Mt/a以上，這就要求露天采礦機(jī)開采工藝在一個(gè)臺(tái)階上既要滿足選采要求又要達(dá)到如此大的生產(chǎn)能力。

從調(diào)研獲得的資料看，現(xiàn)階段露天采礦機(jī)開采類似資源的最大生產(chǎn)能力可達(dá)1200m3/h（實(shí)方），折合原煤生產(chǎn)能力約為1700t/h。據(jù)此計(jì)算，安太堡露天礦采用露天采礦機(jī)開采4煤的系統(tǒng)可靠度要求見表1。

表1 露天采礦機(jī)可靠度要求

■

注：兩臺(tái)設(shè)備時(shí)考慮相互影響取能力備用系數(shù)1.3。

由表1可知，安太堡露天礦現(xiàn)有生產(chǎn)能力下，采用一臺(tái)大型露天采礦機(jī)可基本滿足生產(chǎn)能力要求下；但如果生產(chǎn)能力繼續(xù)擴(kuò)大，則需同時(shí)布置兩臺(tái)設(shè)備。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 投資分析

根據(jù)露天礦生產(chǎn)能力要求，通過對(duì)現(xiàn)已知設(shè)備的對(duì)比分析，研究暫推薦采用2臺(tái)美國威猛公司（VERMEER）生產(chǎn)的“地平王”T1255作為4煤夾層高嶺巖選采設(shè)備。采用露天采礦機(jī)工藝開采4煤，需增加主要設(shè)備和投資情況見表2。

表2 “地平王”T1255參數(shù)

■

5.2 生產(chǎn)成本

本項(xiàng)目研究所考慮的生產(chǎn)成本是指改用露天采礦機(jī)開采工藝相對(duì)于原開采工藝增加的部分。按露天礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)考慮，研究將4煤開采成本分為松碎、采裝、運(yùn)輸、洗選四個(gè)環(huán)節(jié)，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 生產(chǎn)成本對(duì)比

■

注：按4煤生產(chǎn)能力8.00Mt/a，夾層高嶺巖選采能力0.4Mt/a計(jì)算。

由表3可知，由于開采4煤夾層高嶺巖，將導(dǎo)致露天礦生產(chǎn)成本增加近4000萬元，4煤開采成本增加約5元/t，夾層高嶺巖單位選采費(fèi)用約為100元/t。

5.3 效益評(píng)價(jià)

平朔公司進(jìn)行的周邊市場(chǎng)調(diào)研表明，4煤夾層高嶺巖的售價(jià)約為150元/t。據(jù)此計(jì)算高嶺巖開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)見表4。

由表4可知，安太堡露天礦4煤夾層高嶺巖開發(fā)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，投資收益率達(dá)13.80%，遠(yuǎn)高于煤炭行業(yè)基準(zhǔn)收益率，從這一角度考慮應(yīng)積極開發(fā)。但該項(xiàng)目所開發(fā)資源高嶺巖作為4煤開采的副產(chǎn)品，其生產(chǎn)成本與產(chǎn)能關(guān)系不大，因此導(dǎo)致盈虧平衡點(diǎn)高達(dá)89.48%，盈虧平衡能力為35.79萬t/a；根據(jù)現(xiàn)階段的市場(chǎng)調(diào)研成表4 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

■

果，該地區(qū)高嶺巖的市場(chǎng)規(guī)模為20萬t/a左右，遠(yuǎn)小于盈虧平衡規(guī)模，因此不適宜開發(fā)。

6 開發(fā)建議

根據(jù)4煤夾矸高嶺巖賦存條件和開采工藝選擇，研究提出如下開發(fā)建議：

①密切關(guān)注4煤夾層高嶺巖變化，發(fā)現(xiàn)厚層資源時(shí)采用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行選采。

②積極開拓高嶺巖市場(chǎng)，為大規(guī)模開發(fā)4煤夾層高嶺巖奠定基礎(chǔ)，因?yàn)檫x采夾矸高嶺巖不僅可以充分利用這部分優(yōu)質(zhì)的高嶺巖資源而且可以降低4煤的含矸率，降低煤炭洗選費(fèi)用和提高煤質(zhì)。

③積極尋求高嶺巖低成本開采技術(shù)，為4煤夾層高嶺巖開采提供技術(shù)支持。

作者簡(jiǎn)介：

劉俊昌，2006年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)就職于中煤平朔安太堡露天礦經(jīng)營管理部，從事露天采礦生產(chǎn)管理方面的工作。