賀繼軍

（中煤平朔集團東露天礦，山西 朔州 036000）

平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)運行評價分析

賀繼軍

（中煤平朔集團東露天礦，山西 朔州 036000）

平朔東露天礦巖石半連續(xù)工藝系統(tǒng)已經(jīng)運行了近3年，在運行期間優(yōu)化和改造了若干暴露出的問題。對半連續(xù)工藝系統(tǒng)在運行過程中獲得的經(jīng)驗及暴露出的問題加以分析和總結(jié)，并將半連續(xù)工藝與單斗卡車工藝的生產(chǎn)成本作了比較。

半連續(xù)工藝；露天礦；生產(chǎn)成本；運行；評價

1 項目概述

目前東露天礦4#煤層以上標(biāo)高1 290～1 305 m段巖石剝離采用半連續(xù)生產(chǎn)工藝。該系統(tǒng)設(shè)計能力9 000 t/h，實際總投資約7.3億元。由設(shè)計總長度為7.9 km（目前實際長度為5.5 km）的5條帶式輸送機、1臺P&H4100電鏟、1臺山特維克PA200排土機、1臺MMD1500自移式破碎站、1臺轉(zhuǎn)載膠帶橋（大連華銳重工BC-9000.68）、1臺電纜漏斗車（大連華銳重工HC-CC9000）及5臺移動式變電站（浙江華儀）、1臺履帶搬運車（特諾恩RT350）、2臺移設(shè)機、2臺輪式推土機（卡特834）、2臺履帶式推土機（卡特D375/475）等設(shè)備組成。

工作面生產(chǎn)組織采用“一移兩爆四采”方式[1]，爆破后物料粒度最大不超過2 500 mm×2 000 mm ×2 000 mm，由電鏟裝載物料至自移式破碎站破碎粒度達到400 mm×400 mm×400 mm以下[2]，經(jīng)轉(zhuǎn)載膠帶橋、接料車、剝離工作面移置式帶式輸送機、升坑半固定式帶式輸送機、排土場移置式帶式輸送機及履帶式排土機（軌道式卸料尾車）輸送至外排土場排棄。其中1101A、1501為移置式帶式輸送機，分別布置在剝離和排土工作面上，隨平盤工作面推進，不斷向前平行移設(shè)，間隔2～3個月和4～6個月；1201、1301、1401為半固定式帶式輸送機，布置在礦坑北側(cè)端幫，隨著作業(yè)平盤的推進，定期接長（初期）或縱向移設(shè)（后期），接長或縱向移設(shè)間隔2～3個月。

2 生產(chǎn)情況

第I階段（即破碎機齒輥改造前）：半連續(xù)工藝系統(tǒng)從2013年11月帶料試生產(chǎn)到2015年3月，累計作業(yè)量650萬m3，平均作業(yè)能力4 633 t/h。期間，共進行了6次移設(shè)，1101A帶式輸送機由最初安裝的500 m延長至1 240 m，每次移設(shè)時向西平行移設(shè)80 m；1301帶式輸送機機尾隨1101A帶式輸送機移設(shè)每次延長80 m，共延長4次；1501帶式輸送機于2014年4月、2015年2月完成2次移設(shè)工作，第1次移設(shè)由于受排土空間限制，完成了升段15 m至1475標(biāo)高并向前推進80 m的移設(shè)工作，增加了近一倍的排土空間；1401帶式輸送機機頭隨1501移設(shè)延長2次，每次80 m。

第II階段（即破碎機齒輥改造后）：半連續(xù)工藝系統(tǒng)從2015年4—6月對MMD自移式破碎站破碎機整體進行改造，2015年7月到2016年10月，累計作業(yè)量800萬m3，平均作業(yè)能力5 522 t/h。期間，共進行了6次移設(shè)，受工作面長度制約，1101A帶式輸送機從最長時的1240 m逐步縮短至目前的600 m。

經(jīng)過改造后的破碎站處理能力及運行穩(wěn)定性有了較大的提升，系統(tǒng)設(shè)備整體完好率達到了92.25%。在巖石硬度適中、爆破質(zhì)量較好以及工作面條件理想的情況下，自移式破碎站基本能滿足現(xiàn)場需求。破碎站最大瞬時處理能力由改造前的10 375 t/h左右提高到12 500 t/h左右，單日最大產(chǎn)量由125 619 t（50 247.6 m3）提高到 139 836 t（55 934.4 m3）。最高單月產(chǎn)量由252萬t（101萬m3）提高到280萬t（112萬m3）。平朔公司P&H4100XPC電鏟最大作業(yè)能力1 440萬m3/a[3]，按年工作時間330 d，平均每天工作20 h計算，電鏟裝載能力為5 454 t/h，基本與目前破碎站實際作業(yè)能力匹配。

統(tǒng)計的單位成本由第I階段的22.79元/m3，降為第II階段的14.70元/m3，降幅達35.5%。

3 設(shè)備情況

東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)經(jīng)過近3年的試驗、摸索、整改、改造，目前形成較完整的半連續(xù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)和作業(yè)流程。但是系統(tǒng)自投運以來暴露出若干問題，其中部分問題得到了有效的解決，部分設(shè)計、制造中存在的缺陷無法得到根本解決，影響了設(shè)備的效率和性能。

3.1 重點解決了的設(shè)備問題

1）自移式破碎站能力不足的問題。MMD公司于2015年3—6月對破碎站進行了整體改造，主要改造內(nèi)容：① 破碎機主機由原 MMD1400型改為MMD1500型，②相應(yīng)的破碎機減速機由原R400增大為 R630，③液力偶合器由原 Voith650改為Voith750，④破碎齒由原來的螺栓連接更換為焊接結(jié)構(gòu)，齒輥由3齒10環(huán)改為3齒9環(huán)，⑤破碎機的驅(qū)動單元由原來的2×450 kW感應(yīng)電機更換為2 ×500 kW的磁阻電機，并增加了相應(yīng)的電控及功率單元，更換了相應(yīng)的變壓器及控制系統(tǒng)，⑥對相關(guān)的料倉、支撐結(jié)構(gòu)等進行了改造和更換。

2）對電控系統(tǒng)進行了大量的優(yōu)化和改進，優(yōu)化人機對話機制及設(shè)備之間的連鎖控制，簡化設(shè)備操作，完善報警信號，加強對通訊信號的保護，有效提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性[4]。

3）制作移動式接料小車代替電纜漏斗車的接料功能，保證連接橋來料可靠的輸送至工作面帶式輸送機，該項改造主要增加了移動防跑偏的功能，設(shè)備移設(shè)對位時不需要考慮設(shè)備間的相互影響，避免了設(shè)備的重復(fù)啟停及對設(shè)備損傷等，大大減少了移設(shè)對位所需時間，提高了生產(chǎn)效率。

4）帶式輸送機溜槽改造，溜槽槽體加寬部分及接料板采用30 mm的耐磨360鋼板制作，緩沖板上焊接150 mm×150 mm的防砸格，受來料沖擊自燃堆存物料，減少物料對緩沖板的磨損；導(dǎo)料槽體兩側(cè)增加耐磨襯板，減少物料對槽體的磨損，導(dǎo)料槽外增加擋皮，減少跑料，物料拋擲點增加坡面接料板，所有物料經(jīng)緩沖板緩沖后進入皮帶，有效減少對皮帶的沖擊和磨損。

5）對1101A過渡橋變坡弧度進行改造，縮短過渡橋，將靠界開采極限距離調(diào)整為85 m，爆量采掘?qū)挾仍黾又?5 m，采掘爆破量由1幅增加至3幅，提升了系統(tǒng)生產(chǎn)效率的同時也完善了工藝“自給”功能[5]。

6）破碎站、連接橋和1101A制作安裝噴水降塵系統(tǒng)。

3.2 目前仍存在的設(shè)備問題

連接橋、電纜漏斗車3個電纜卷筒不能實現(xiàn)自動收放電纜功能，需人工頻繁操作，擺線架、導(dǎo)纜架結(jié)構(gòu)不合理，電纜纏繞無規(guī)律，易與固定架刮擦損傷電纜（已發(fā)生多次電纜皮刮破）。

3.3 設(shè)備設(shè)計制造缺陷

1）破碎站進線電纜耦合點和連接橋機頭去往破碎站的電纜耦合點均在設(shè)備較高位置，切換電源時需用吊車吊掛電纜，且擺動幅度大，存在一定安全風(fēng)險。

2）破碎站、連接橋、電纜漏斗車履帶驅(qū)動底盤偏低，距離地面最小高度分別為350、200、300 mm，對工作面要求苛刻，遠不如電鏟履帶及底盤適應(yīng)性強，增大了工作面平整的工作量。

3）破碎站受料斗不能實現(xiàn)三面裝車，只能尾部裝車，影響電鏟作業(yè)效率。

3.4 制約系統(tǒng)的非設(shè)備因素

東露天礦坑環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)條件惡劣，礦坑呈不規(guī)則狀且規(guī)模較小，靠界端幫、平盤推進不整齊，制定的規(guī)劃得不到有效實施，坑內(nèi)設(shè)備較多，設(shè)備布置、平盤作業(yè)間距等因素嚴重制約半連續(xù)系統(tǒng)的效率發(fā)揮。

1）受征地搬遷制約，剝采工作面長度不足，對系統(tǒng)效率和成本有較大影響。主要體現(xiàn)在工作面帶式輸送機1 101A原設(shè)計長度1 780 m，實際最長時僅為1 240 m，目前已縮短至600 m。排土場1501帶式輸送機原設(shè)計長度1 730 m，實際僅布置1 500 m。另外，排土機設(shè)計排土方式為下排30 m，上排15 m,由于排土空間限制，實際作業(yè)為下排15 m，上排15 m。導(dǎo)致移設(shè)搬家周期縮短，移設(shè)頻繁，效率降低，成本增加。

2）受礦坑推進影響，從而使工作面準(zhǔn)備和爆破量準(zhǔn)備銜接不好，導(dǎo)致系統(tǒng)有效作業(yè)時間降低。

3）東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)原設(shè)計工藝布置為雙工作面開采，雙工作面帶式輸送機作業(yè)，工作面帶式輸送機移設(shè)搬家基本不影響破碎站的作業(yè)時間，目前實際作業(yè)為單工作面開采。每次剝離工作面帶式輸送機移設(shè)都要影響系統(tǒng)作業(yè)時間，降低了設(shè)備效率。

4）采空區(qū)的影響：東露天礦1290平盤小窯采空區(qū)密集，對系統(tǒng)設(shè)備安全構(gòu)成威脅，較多的探孔量和較長的探孔時間影響了有效作業(yè)時間。

5）紅黏土的影響：作業(yè)區(qū)域存在部分紅黏土，紅黏土通過性差、易粘結(jié)，溜槽堵料嚴重，影響運輸環(huán)節(jié)作業(yè)，制約系統(tǒng)工作效率。

6）爆破的影響：①對爆破質(zhì)量要求較高，造成爆破成本上升，另外由于爆破質(zhì)量不穩(wěn)定影響破碎機工作效率；②爆破后存在的拉底現(xiàn)象，影響作業(yè)效率。

7）粉塵的影響：自移式破碎站、排土機及各轉(zhuǎn)載點作業(yè)時灰塵較大，人工值守轉(zhuǎn)載點，對生產(chǎn)效率有一定影響。

8）半連續(xù)系統(tǒng)目前是平朔公司獨有的一套設(shè)備，除電鏟外其他設(shè)備備件與公司現(xiàn)有設(shè)備兼容和通用性較差，既要保證生產(chǎn)所需，又要兼顧庫存壓力，備件保障挑戰(zhàn)性大。

4 半連續(xù)工藝與單斗卡車工藝的比較

4.1 單斗卡車工藝特點

優(yōu)點：初期投資低；基建工程量小、占地面積小、建設(shè)速度快、礦山工程延深速度快、工作線推進強度大、生產(chǎn)機動靈活、效率高、產(chǎn)量大；對爆破質(zhì)量要求不太高。

缺點:運營成本高，隨著開采的推進，卡車運距越來越大，開采和排土條件逐漸變差。由于我國“富煤少油”的資源稟賦[6]，燃油價格居高不下，并且短缺的可能越來越大。這些問題的直接后果就是卡車運營成本呈現(xiàn)逐步增長的態(tài)勢，并導(dǎo)致開采成本不斷提高，經(jīng)濟效益差。礦用特大型重載卡車，國產(chǎn)化程度低，大部分需要進口，由于進口備品備件漲價幅度大，且卡車運行10多年后維修成本占比增速較快，直接導(dǎo)致生產(chǎn)成本的快速上升。

4.2 半連續(xù)工藝特點

優(yōu)點：隨著礦山的開采深度和運距的增加，半連續(xù)工藝的應(yīng)用有利于減少開采運輸成本和現(xiàn)有礦山開采工藝的改造，能有效解決中、硬巖石的開采，實現(xiàn)礦巖的連續(xù)運輸，有利于生產(chǎn)規(guī)模擴大；半連續(xù)系統(tǒng)自動化程度高，人工勞動強度低；與卡車相比，帶式輸送機輸送效率高，安全系數(shù)較高，維護檢修工作量小、故障率低、備品備件及維修保養(yǎng)費用低、運營成本低。

缺點：初期投資較大，一套半連續(xù)系統(tǒng)的初期投資約為2套（8臺卡車/套）卡車系統(tǒng)的初期投資。一些關(guān)鍵技術(shù)還在持續(xù)改進中，例如作為半連續(xù)系統(tǒng)的核心設(shè)備，自移式破碎機本身的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、作業(yè)時的穩(wěn)定性、與單斗挖掘機在工作面的高效配合等尚需得到大量的實踐檢驗[7]。破碎是半連續(xù)工藝的核心，研究及設(shè)計工作大多圍繞破碎機展開，破碎環(huán)節(jié)已經(jīng)成為制約半連續(xù)系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。對穿爆工作要求高，受物料因素影響較大。串聯(lián)系統(tǒng)，對每個環(huán)節(jié)都有較高的要求，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，計劃、規(guī)劃性強，生產(chǎn)組織調(diào)整不夠靈活，對生產(chǎn)管理要求比較高。

4.3 成本比較

半連續(xù)工藝系統(tǒng)設(shè)計為外排作業(yè)，而單斗卡車目前均已轉(zhuǎn)內(nèi)排，所以選取時間最接近的2013年單斗卡車工藝外排作業(yè)與半連續(xù)工藝系統(tǒng)作業(yè)做比較，考慮到燃油、輪胎等大宗物資價格波動大，以2015年的物資價格為基準(zhǔn)計算（2015年燃油價格較2013年有所降低）。

1）單斗卡車工藝：2013年單斗卡車外排作業(yè)，平均運距3.4 km，提升高度150 m，綜合成本18.53元/m3（含折舊），14.53元/m3（不含折舊）；

2）半連續(xù)工藝：半連續(xù)系統(tǒng)目前平均運距4.2km，提升高度為185 m；綜合成本為14.7元/m3（含折舊），10.78元/m3（不含折舊）；

3）1套半連續(xù)系統(tǒng)的投資約為73 000萬元，1套單斗卡車的投資約為39 300萬元，假設(shè)半連續(xù)系統(tǒng)和單斗卡車年作業(yè)量均為1 000萬m3，粗略計算得出前9年的綜合成本（一次性初期投資+生產(chǎn)成本）半連續(xù)工藝大于單斗卡車工藝，9年后的綜合成本半連續(xù)工藝低于單斗卡車工藝。

5 結(jié) 語

當(dāng)物料運輸路段為上坡且運距較長時（2～3 km），半連續(xù)工藝優(yōu)勢更為突顯。在空間應(yīng)用不靈活且提升高度陡增的區(qū)域，可以考慮2種工藝的結(jié)合，既可發(fā)揮卡車運輸機動靈活、適應(yīng)性強、短途運輸經(jīng)濟、有利于強化開采的長處，又可以發(fā)揮帶式輸送機運輸?shù)哪芰Υ?、爬坡能力強、運營費用低的優(yōu)勢，兩者聯(lián)合可以達到最佳的經(jīng)濟效益[8]。

［1］張迎平，雷獻，賀繼軍.平朔東露天礦排土機和移置式帶式輸送機升段移設(shè)［J］.露天采礦技術(shù)，2015（7）：4－6.

［2］孫金龍，姬長生，陳樹召.自移式破碎機半連續(xù)工藝在平朔東露天礦的應(yīng)用前景［J］.中國礦業(yè)，2012（3）：85－87.

［3］鄧有燃，陳德付，威華，等.安家?guī)X露天礦電鏟效率影響因素分析［J］.露天采礦技術(shù)，2014（7）：23－25.

［4］李樹學(xué)，袁金祥.半連續(xù)工藝在伊敏露天礦的應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2011（1）：5－8.

［5］侯誠達.半連續(xù)工藝在平朔礦區(qū)應(yīng)用前景展望［J］.露天采煤技術(shù)，1998（3）：14－16.

［6］鄭友毅.我國露天煤礦半連續(xù)開采工藝的應(yīng)用和發(fā)展策略［J］.煤炭學(xué)報，2011（5）：756－761.

［7］王喜富，張幼蒂，才慶祥，等.露天煤礦半連續(xù)工藝關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998（12）：402－405.

［8］李克民，王斌，張幼蒂，等.露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)的應(yīng)用研究.［J］.露天采礦技術(shù)，2005（5）：9－14.

【責(zé)任編輯：解連江】

Analysis on semi-continuous technology system operation evaluation in East Open-pit Mine

HE Jijun
(East Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036000,China)

The rock semi-continuous process system has been operated for nearly 3 years in Pingshuo East Open-pit Mine,the mine optimized and reformed some exposed problems.This article analyzed and summarized the exposed problems in the process of semi-continuous process system，and compared the production cost between the semi-continuous process and shovel-truck technology.

semi-continuous technology;open-pit mine;production cost;operation；evaluation

TD824

B

1671－9816（2017）03－0031－04

2016-10-25

賀繼軍（1986—），男，山西朔州人，學(xué)士，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)任中煤平朔集團東露天礦半連續(xù)生產(chǎn)班機電技術(shù)主管。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.009

賀繼軍.平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)運行評價分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（3）：31-33.