霍明亮

（撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧撫順113017）

撫順東露天礦工藝改造的方案探討

霍明亮

（撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧撫順113017）

撫順東露天礦采用電鏟-電鐵為主、電鏟-采礦汽車為輔的生產(chǎn)工藝。隨著時(shí)代的發(fā)展，電鐵開(kāi)采工藝并沒(méi)有得到大的發(fā)展，設(shè)備基本沒(méi)有更新，致使現(xiàn)在存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，招工難，生產(chǎn)人數(shù)多，生產(chǎn)成本高等弊端。特別是排土環(huán)節(jié)存在突出問(wèn)題。針對(duì)這種情況，提出了工藝改造的方案。

工藝改造；半連續(xù)；間斷；成本

1 東露天礦概況

東露天礦隸屬撫順礦業(yè)集團(tuán)，位于撫順煤田的東部，東西長(zhǎng)6 km，南北寬2.5 km，面積約12 km2?，F(xiàn)已探明煤炭?jī)?chǔ)量9 000萬(wàn)t，油母頁(yè)巖儲(chǔ)量10億t，油母頁(yè)巖富礦平均厚度94.24 m，平均含油率為7.26%，最高達(dá)15.23%，開(kāi)采年限近60 a。

東露天礦最早開(kāi)采于1924年，建國(guó)后被列為國(guó)家“一五”計(jì)劃156項(xiàng)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，曾3次開(kāi)采、停產(chǎn)。1997年，撫順礦務(wù)局編制了以東露天礦恢復(fù)為龍頭、以油母頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用為主的轉(zhuǎn)產(chǎn)規(guī)劃。2004年9月28日國(guó)家發(fā)改委批復(fù)東露天礦恢復(fù)工程項(xiàng)目，2006年4月26日成立東露天礦，2009年9月29日正式投產(chǎn)，2013年達(dá)產(chǎn)，形成了以電鏟-電機(jī)車為主、電鏟-采礦汽車為輔的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)范圍拓展到了西露天礦內(nèi)排土場(chǎng)和東舍場(chǎng)。目前，電鐵線路總延長(zhǎng)180 km，接觸網(wǎng)201 km，輸配電線路271 km，擁有電鏟33臺(tái)、電機(jī)車48臺(tái)、鉆機(jī)11臺(tái)，以及載重汽車81臺(tái)、挖溝機(jī)25臺(tái)、推土機(jī)17臺(tái)、鏟車38臺(tái)等大型工程機(jī)械設(shè)備200余臺(tái)，年產(chǎn)煤炭70萬(wàn)t、油母頁(yè)巖富礦1 190萬(wàn)t，主要擔(dān)負(fù)集團(tuán)公司頁(yè)巖油生產(chǎn)的富礦供應(yīng)任務(wù)。

2 東露天礦現(xiàn)有工藝

東露天礦建設(shè)初期開(kāi)采工藝的選擇，主要有以下因素：

1）自然條件。東露天礦的油母頁(yè)巖屬中硬巖石，f=2.6～4.5。富礦礦層厚度大、易開(kāi)采，但煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須選采。礦層傾角30°～40°，屬于比較典型的傾斜煤層，隨著開(kāi)采時(shí)間的推移，采掘重心會(huì)逐漸下移，運(yùn)距逐漸增大。

2）設(shè)備條件。無(wú)論哪一種開(kāi)采工藝，一般設(shè)備投資要占建設(shè)總投資的50%～70%，減少設(shè)備投資是降低項(xiàng)目初期資金投入，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

西露天礦已進(jìn)入產(chǎn)量衰減期，有閑置的單斗-鐵道工藝專用設(shè)備（單斗挖掘機(jī)、電機(jī)車、自翻車、電鐵線路材料等）可調(diào)給東露天礦。另外，集團(tuán)公司運(yùn)輸部也有大量閑置的電機(jī)車、自翻車可調(diào)給東露天礦。這部分設(shè)備可滿足東露天礦生產(chǎn)的需要。礦區(qū)已有的單斗的挖掘機(jī)、電機(jī)車、自翻車及輔助設(shè)備的維修保養(yǎng)設(shè)施比較齊全完善。

3）排土條件。作為傾斜礦層的露天礦，初期不具備內(nèi)排的條件，大量的剝離物需要外排。排土場(chǎng)主要有2處，一處是現(xiàn)有的東舍場(chǎng)，屬于外排土場(chǎng)，容量有限，距離東露天礦首采區(qū)16.3 km；另一處是西露天礦內(nèi)排土場(chǎng)，將是東露天礦達(dá)產(chǎn)后唯一的永久排土場(chǎng)。容量超過(guò)1.0 Gm3，運(yùn)距更大。

從東露天礦的開(kāi)發(fā)條件和礦區(qū)的實(shí)際情況看，東露天礦開(kāi)采工藝采用單斗-鐵道工藝是合適的，其理由是：①礦層賦存條件、巖性、采區(qū)規(guī)格適合單斗-鐵道工藝的基本條件，在技術(shù)上可行；②西露天一直用單斗-鐵道工藝，積累了豐富的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不需要專門培訓(xùn)管理人員和技術(shù)工人；③可利用礦區(qū)閑置的設(shè)備和配套機(jī)修等設(shè)施，既盤活了礦區(qū)存量資產(chǎn)，又節(jié)省了巨額設(shè)備購(gòu)置費(fèi)，降低了項(xiàng)目的資金投入。

但是單斗-電鐵工藝也有其自身的不足，如機(jī)動(dòng)靈活性差，選采能力較差、運(yùn)輸設(shè)備爬坡能力低、采深較大時(shí)電鐵線路不能繼續(xù)下延和西區(qū)貧礦、煤炭無(wú)法開(kāi)采等[1]。最終東露天礦形成了以電鏟-電鐵為主、電鏟-采礦汽車為輔的生產(chǎn)工藝。北幫富礦采區(qū)采用單斗-電鐵工藝，南幫煤炭采區(qū)采用單斗-汽車工藝，排土工藝采用單斗-電鐵的方式。

3 存在的問(wèn)題

采用單斗-電鐵工藝是符合東露天礦實(shí)際情況的，隨著時(shí)代發(fā)展，電鐵開(kāi)采工藝并沒(méi)有得到大的發(fā)展，設(shè)備基本沒(méi)有更新，致使存在一些問(wèn)題。

1）生產(chǎn)成本高。隨著開(kāi)采不斷降深，電鐵系統(tǒng)不斷下延，鐵道不斷延長(zhǎng)，站房增加，生產(chǎn)投入加大。近些年人工成本大幅提高，電鐵工藝從業(yè)人數(shù)多，人工成本加大。導(dǎo)致現(xiàn)在東露天礦整體生產(chǎn)成本高。

2）從業(yè)人員多。東露天礦采用150 t電機(jī)車，標(biāo)準(zhǔn)化的電氣化鐵路，工務(wù)、機(jī)務(wù)從業(yè)人員眾多，僅電機(jī)車作業(yè)人員就高達(dá)500余名作業(yè)人員。現(xiàn)全礦作業(yè)人員近3 000人，完全達(dá)產(chǎn)時(shí)期，預(yù)計(jì)作業(yè)人數(shù)高達(dá)5 000人。

3）勞動(dòng)強(qiáng)度大。鐵路工藝移路頻繁，目前移路、鋪軌、維護(hù)等很多工作還需人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

4）招工難。礦業(yè)工程本身就是艱苦工作，電鐵工藝勞動(dòng)強(qiáng)大，導(dǎo)致年輕人不愿意從事煤礦生產(chǎn)工作，存在招工難的問(wèn)題。

5）安全隱患大。東露天礦從業(yè)人數(shù)眾多，不確定性因素多，導(dǎo)致安全隱患大。

6）排土問(wèn)題突出。東露天礦主要的排土場(chǎng)為西露天內(nèi)排土場(chǎng)和東舍場(chǎng)?，F(xiàn)在存在東舍場(chǎng)排土能力有限，內(nèi)排土場(chǎng)無(wú)法繼續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

4 工藝改造方案探討

4.1 改造排土工藝系統(tǒng)，解決排土難題

首先對(duì)排土工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造后，可減少電鐵運(yùn)距，集中翻車，提高翻車效率，減少運(yùn)行周期時(shí)分，提高運(yùn)輸效率。

4.1.1 東露天礦既有剝離排土工藝系統(tǒng)

東露天礦既有的排土工藝為電鏟排土，剝離物通過(guò)電鐵系統(tǒng)運(yùn)至西露天礦內(nèi)排土場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)電鏟進(jìn)行排棄。

東露天礦內(nèi)排土場(chǎng)位于西露天礦開(kāi)采到界范圍內(nèi)，分布于其采掘場(chǎng)內(nèi)的東、西兩端幫，分別為東區(qū)排土場(chǎng)和西區(qū)排土場(chǎng)，現(xiàn)共有電鐵排土線11條，其中東區(qū)排土場(chǎng)有36-1、36-2兩條電鐵排土線；西區(qū)排土場(chǎng)有28-3、28-2、28-1、28-0、12段、14-3、14-2、14-1、14-0共9條電鐵排土線。剝離列車經(jīng)過(guò)折返運(yùn)輸?shù)竭_(dá)+48站，穿過(guò)隧道進(jìn)入西露天礦，通過(guò)+43站、+20站、正負(fù)零站、-16站、-26站及-36站將剝離物運(yùn)至各排土水平進(jìn)行排棄。

4.1.2 改造方案

工藝系統(tǒng)改造為東露天礦剝離進(jìn)入內(nèi)排土場(chǎng)后，首先經(jīng)鐵道自翻車將剝離卸載進(jìn)入受料倉(cāng)，破碎后通過(guò)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至工作面排土機(jī)，通過(guò)排土機(jī)進(jìn)行排棄。工藝路線為電鐵-受料倉(cāng)+破碎-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)。

設(shè)計(jì)將排土工作線布置在西露天礦的西側(cè)、既有排土線的最下部，位于W200線和W600線之間。通過(guò)對(duì)既有排土工作線進(jìn)行改造，滿足排土機(jī)的排土要求。排棄方向由西向東進(jìn)行排棄。

根據(jù)東露天礦排棄量確定排土系統(tǒng)工藝改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模為18.0 Mm3/a，剝離物由東露天礦經(jīng)鐵路（共8條鐵路線）運(yùn)至西露天礦的西側(cè)既有內(nèi)排土場(chǎng)，剝離經(jīng)設(shè)置在軌道側(cè)下方的破碎系統(tǒng)（4套）破碎后由帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至坑下排土工作面，經(jīng)排土機(jī)進(jìn)行排棄作業(yè)。設(shè)計(jì)采用2套排土系統(tǒng)，按年8 400 h的工作時(shí)數(shù)核算工作能力，考慮生產(chǎn)的不均衡性，確定每套系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為3 600 t/h（2 000 m3/h）[2-3]。

改造后，增加了破碎環(huán)節(jié)，可減少11臺(tái)電鏟設(shè)備及配套人員，電鐵運(yùn)距也可減少，極大地提升了排土效率，解決了排土難題。

4.2 剝采排全系統(tǒng)改造

對(duì)東露天礦工藝系統(tǒng)進(jìn)行總體改造，徹底改變東露天礦現(xiàn)有工藝系統(tǒng)。

4.2.1 東露天礦既有生產(chǎn)工藝系統(tǒng)

東露天礦采用電鏟-電鐵為主、電鏟-采礦汽車為輔的生產(chǎn)工藝。北幫剝離采用電鐵運(yùn)輸系統(tǒng)，南幫采用汽車、電鐵聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)。電鐵剝離排棄路線2條，①采場(chǎng)-+48涵洞-西露天內(nèi)排土場(chǎng)；②采場(chǎng)-東崗站-油廠-東舍場(chǎng)。

4.2.2 工藝改造路線

露天采礦按照開(kāi)采工藝可分為：①間斷工藝，其中包括單斗-鐵道工藝和單斗-汽車工藝；②連續(xù)工藝；③半連續(xù)工藝；④無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚒?/p>

東露天礦的礦層是傾斜礦層，在東露天礦的生產(chǎn)壽命期內(nèi)，基本不能內(nèi)排或內(nèi)排量很小，東露天礦的剝離物只能排棄至西露天內(nèi)排土場(chǎng)和東舍場(chǎng)，排土場(chǎng)距離采場(chǎng)遠(yuǎn)。因此，東露天礦不適合采用單斗-汽車的間斷工藝，并且東露天礦巖石硬度較大，也不適合采用輪斗連續(xù)開(kāi)采工藝，更不適合采用無(wú)運(yùn)輸?shù)苟压に嚒Ｋ詵|露天礦改造工藝的方向只能為半連續(xù)工藝。

東露天礦西端幫+48水平處涵洞與西露天礦相連，涵洞內(nèi)僅能采用單斗-鐵道工藝和使用帶式輸送機(jī)進(jìn)行剝離物料的運(yùn)輸，這也就基本確定了東露天礦的運(yùn)輸方式為帶式輸送機(jī)。

但是富礦及部分剝離去往油廠、東舍場(chǎng)的路線，沒(méi)有鋪設(shè)帶式輸送機(jī)的條件。所以東露天礦工藝改造路線為油頁(yè)巖以上采用半連續(xù)工藝，以下采用單斗-電鐵間斷工藝[4-6]。

4.2.3 采剝工藝系統(tǒng)改造

半連續(xù)工藝分為單斗-自移式破碎機(jī)+帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝和單斗-卡車+半移動(dòng)式破碎站-帶式輸送機(jī)工藝兩種。針對(duì)剝離和采礦工程，本方案對(duì)這2種工藝方案分別進(jìn)行分析，分析如下：

1）方案1：?jiǎn)味?自移式破碎機(jī)+帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝。為了不影響正常生產(chǎn)，現(xiàn)有的單斗-鐵道工藝形成的工作面臺(tái)階必須自下而上逐步進(jìn)行改造。目前，東露天礦年剝離量約為13.0 Mm3/a，至2020年將達(dá)到20.0 Mm3/a。現(xiàn)有電鏟十幾臺(tái)，其中有8臺(tái)10 m3斗容的單斗挖掘機(jī)，為使現(xiàn)有設(shè)備最大化利用，且由于露天礦工作面臺(tái)階也不適宜使用特大型的設(shè)備，設(shè)計(jì)確定10 m3斗容的單斗挖掘機(jī)為主要?jiǎng)冸x和富礦采掘設(shè)備。煤炭的開(kāi)采仍然使用原有設(shè)備。自移式破碎機(jī)的型號(hào)是根據(jù)電鏟的能力確定的，相應(yīng)的帶式輸送機(jī)也根據(jù)自移式破碎機(jī)的能力確定，設(shè)計(jì)確定帶式輸送機(jī)采用兩采一移[7]。

露天礦的設(shè)備系統(tǒng)改造需要從露天礦最底部的臺(tái)階進(jìn)行，從下逐步向上一個(gè)臺(tái)階一個(gè)臺(tái)階的進(jìn)行改造，這樣便不會(huì)影響露天礦現(xiàn)有的單斗-鐵道正常生產(chǎn)，露天礦的生產(chǎn)在系統(tǒng)改造時(shí)才能不中斷。

2）方案2：?jiǎn)味?卡車+半移動(dòng)式破碎站-帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝。采用單斗-卡車在工作面運(yùn)行，工作面總長(zhǎng)5.5 km，相對(duì)于卡車的合理運(yùn)距太大，設(shè)計(jì)將半移動(dòng)式破碎站分放于露天礦的西端幫和露天礦的中部，這樣有利于縮短卡車的運(yùn)距。鑒于東露天礦已有的電鏟的型號(hào)和能力已經(jīng)確定，其它設(shè)備也需根據(jù)電鏟的大小進(jìn)行匹配。

東露天礦現(xiàn)有十幾臺(tái)單斗挖掘機(jī)，其中有8臺(tái)10 m3斗容的單斗挖掘機(jī)，為使現(xiàn)有設(shè)備利用最大化，且露天礦工作面臺(tái)階也不適宜使用特大型的設(shè)備，設(shè)計(jì)確定10 m3斗容的電鏟為主要?jiǎng)冸x和富礦采掘設(shè)備。煤炭的開(kāi)采仍然使用原有設(shè)備。半移動(dòng)式破碎站的型號(hào)是根據(jù)總的剝離量、富礦量和卡車數(shù)量來(lái)確定的，相應(yīng)的帶式輸送機(jī)也根據(jù)總的剝離量、富礦量確定下來(lái)。

3）方案比選。方案1中由于電鏟斗容為10 m3，相應(yīng)的挖掘能力較小，所使用的自移式破碎機(jī)和帶式輸送機(jī)也較小，這就導(dǎo)致自移式破碎機(jī)和帶式輸送機(jī)要布置到每個(gè)臺(tái)階，不能使用組合臺(tái)階，而東露天礦是急傾斜礦，隨著工作幫向前推進(jìn)，露天礦底部需要不斷的拓展，而根據(jù)每年的剝采量一定和單斗-自移式破碎機(jī)自身的狀況，露天礦不需再增加設(shè)備，這樣就不能兼顧開(kāi)拓和下延。除非工作幫上部臺(tái)階增加超前剝離急速推至地表境界，然后將設(shè)備移設(shè)至露天礦底部進(jìn)行下延剝離，但這樣就增加了投入，使得露天礦不能均衡發(fā)展。

方案2由于將破碎站分置于露天礦的西、中2個(gè)部分，合理的解決了卡車運(yùn)距大的問(wèn)題，從而減少了生產(chǎn)成本?？ㄜ囲`活，易于管理，正適合急傾斜的露天礦的生產(chǎn)[8]。

經(jīng)比選方案2優(yōu)于方案1。但是無(wú)論哪種方案都存在上部汽車工藝與下部電鐵工藝交叉的問(wèn)題。并且卡車在東露天礦的日常生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生煙塵和尾氣，而東露天礦位于撫順市區(qū)，會(huì)嚴(yán)重的影響環(huán)境。

4.2.4 排土工藝系統(tǒng)改造

排土工藝系統(tǒng)改造為帶式輸送機(jī)進(jìn)行物料運(yùn)輸，這樣與之匹配的排棄機(jī)械為排土機(jī)。排土機(jī)布置位置及排棄能力與4.1一致，只是取消了受料倉(cāng)和破碎環(huán)節(jié)，帶式輸送機(jī)將排棄物料直接由北幫運(yùn)至W200線和W600線之間。東露天礦西端幫+48水平處涵洞與西露天礦相連，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)需要占用一個(gè)隧道將鐵道改造成帶式輸送機(jī)來(lái)運(yùn)輸剝離物。其改造時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

東露天礦剝采排生產(chǎn)系統(tǒng)由單斗-鐵道工藝改為單斗-卡車+半移動(dòng)式破碎站-帶式輸送機(jī)系統(tǒng)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上是可行的，但東露天礦位于撫順市市區(qū)，卡車運(yùn)輸過(guò)程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染不能很好的處理問(wèn)題。另外，露天礦系統(tǒng)改造需要1～2 a的時(shí)間，在改造過(guò)程中，會(huì)影響露天礦的生產(chǎn)，導(dǎo)致富礦供應(yīng)不足，這使得東露天礦改造目前不能很好的實(shí)現(xiàn)。并且改造費(fèi)用高，煤炭及油頁(yè)巖市場(chǎng)價(jià)格走低，全系統(tǒng)改造不經(jīng)濟(jì)。

目前通過(guò)改造西露天礦的排土工程可解決東露天礦的剝離物排棄困難。工藝系統(tǒng)升級(jí)改造最終解決了排土的瓶頸問(wèn)題。并且工藝改造后，可減少部分采礦、運(yùn)輸設(shè)備及人員，節(jié)約了生產(chǎn)成本，排土工藝改造后，排土成本較原鐵路工藝有優(yōu)勢(shì)。

［1］撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司.撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦恢復(fù)工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)［R］.撫順：撫順礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，2006.

［2］中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司.撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦排土系統(tǒng)工藝改造方案［R］.沈陽(yáng)：中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2016.

［3］撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦.東露天礦2017年年度生產(chǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)［R］.撫順：撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦，2016.

［4］駱中洲.露天采礦學(xué)上冊(cè)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［5］楊榮新.露天采礦學(xué)下冊(cè)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

［6］徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

［7］GB 50197—2015.煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［8］中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司.撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦開(kāi)采工藝系統(tǒng)改造方案說(shuō)明書(shū)［R］.沈陽(yáng)：中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2015.

【責(zé)任編輯：解連江】

Discussion on technological transformation project of Fushun East Open-pit Mine

HUO Mingliang
(Designing Institute,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun113017,China)

Fushun East Open-pit Mine adopts the production process of shovel-electric iron as primary,shovel-mining car as supplemented.With the development of mine,electric iron mining technology has not been greatly developed,the basic equipment is not updated,which cause large labor intensity,recruitment difficulties,production number,production cost higher.In particular,there are outstanding problems in soil drainage.In view of this situation,this article puts forward the scheme of technological transformation.

technological transformation;semi continuous;discontinuous;cost

TD824

B

1671－9816（2017）08－0022－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.006

霍明亮.撫順東露天礦工藝改造的方案探討［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（8）：22-25.

2017-03-14

霍明亮（1985—），男，遼寧鞍山人，學(xué)士，畢業(yè)于河北工程大學(xué)采礦工程專業(yè)，從事露天采礦設(shè)計(jì)工作。