蘇遷軍

（中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

自移式半連續(xù)工藝工作線布置形態(tài)的研究

蘇遷軍

（中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

以神華準格爾能源有限責任公司黑岱溝露天礦為研究背景，通過理論分析、技術經(jīng)濟方案對比等研究手段，對單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝初始布置時露天礦工作線過渡方案進行研究。結果表明：在半連續(xù)系統(tǒng)工作線調(diào)整期間，工作線全部拉直過渡方案較部分拉直過渡方案生產(chǎn)成本低，且后期不增加運輸成本。

黑岱溝露天礦；自移式破碎機；工作線；拉直

0 引言

而單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝受移設環(huán)節(jié)的限制，工作面帶式輸送機的布置應與端幫帶式輸送機保持垂直。從目前采區(qū)劃分及黑岱溝二采區(qū)剝采工作線布置形態(tài)來看，在工作線推進方向上，二采區(qū)西側工作線與端幫臺階方向夾角為110°，剝離采用單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝時，必須在系統(tǒng)布置前調(diào)整半連續(xù)系統(tǒng)的工作臺階與端幫臺階的夾角以形成垂直狀態(tài)[1-3]。在調(diào)整期間，不同工作線調(diào)整直方案對調(diào)整期的生產(chǎn)成本或露天礦后期生產(chǎn)組織有差別性影響。因此，為了進一步研究單斗-自移式破碎機半連續(xù)生產(chǎn)工藝在黑岱溝二采區(qū)開采過程中應用的可行性，根據(jù)單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝的技術特點，結合開采現(xiàn)狀，著重分析并選擇合適的半連續(xù)系統(tǒng)生產(chǎn)工作線調(diào)整方案，相關結果對單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝的應用具有重要指導意義。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀概況

在準能公司一系列降本增效的優(yōu)化發(fā)展規(guī)劃中，單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝剝離工藝，將成為黑岱溝進一步降低生產(chǎn)成本，提高現(xiàn)有卡車運輸效率的主要技術革新措施之一。

目前，黑岱溝露天礦由首采區(qū)向二采區(qū)轉向過渡剛剛完成，采剝工作線已全部轉入二采區(qū)生產(chǎn)，根據(jù)兩礦2017年3月生產(chǎn)現(xiàn)狀圖，兩礦采場中部壓幫水平為+1 130 m水平。在兩礦協(xié)調(diào)開采基礎上，2017年以后的10余年內(nèi)，兩礦將一直相鄰并行向東推進，長期處于"空間上相鄰、方向上同向、時間上同步、開采上獨立、系統(tǒng)存在交叉"的生產(chǎn)狀態(tài)[4-5]。

受采區(qū)劃分的影響，二采區(qū)南部分區(qū)界長于北部分區(qū)界，采區(qū)過渡后，二采區(qū)初始剝采工作線與端幫不垂直，布置單斗-自移破碎站式半連續(xù)系統(tǒng)時，北端幫帶式輸送機與工作面帶式輸送機呈110°夾角。在進行帶式輸送機移設過程中，由于工作面帶式輸送機只能沿工作線垂直方向移設，使得工作面帶式輸送機機頭位置逐漸偏離端幫帶式輸送機，按露天礦年推進度400 m計算，工作線帶式輸送機移設后，機頭每年偏離端幫帶式輸送機145 m。因此，半連續(xù)系統(tǒng)生產(chǎn)工作面帶式輸送機與端幫不垂直，直接影響單斗-自移破碎站式半連續(xù)系統(tǒng)的布置，同時也易對露天礦產(chǎn)生不穩(wěn)定生產(chǎn)因素，如何調(diào)整現(xiàn)狀工作幫，使工作面帶式輸送機與端幫帶式輸送機相互垂直狀態(tài)，是保證半連續(xù)系統(tǒng)初期布置所面臨的關鍵問題[6-9]。

2 半連續(xù)系統(tǒng)工作線初始布置方案

2.1 基本技術條件

2.1.1 工作線初始布置水平的確定

回到客廳，蘇母坐在沙發(fā)上擦眼淚。蘇穆武在旁邊來回走著，邊走邊說：不讓你管他們的事，你就是不聽！又拍到洋馬蹄子上了吧？這叫沒腦子的雞，記吃不記打！蘇母委屈地：我心里難受，你就不要添油加醋了。蘇穆武繼續(xù)說道：我不是添油加醋，當初我就不同意找個洋女婿，張陽有啥不好，你們非要來個對外貿(mào)易，碰上貿(mào)易壁壘了吧？這才剛剛開頭，這個洋姑爺不知以后會搗鼓出啥事來呢！你就等著瞧吧！

單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝的布置水平受黃土層分布的影響，其布置水平只能布置在純巖石臺階上。根據(jù)2018—2020年黑岱溝采區(qū)各開采水平巖石、黃土層分布情況分析，半連續(xù)系統(tǒng)初期布置水平只能布置在+1 150 m水平以下。

2.1.2 端幫布置形式的選擇

由于黑岱溝與相鄰的哈爾烏素露天礦呈前后追蹤的開采方式，中部壓幫水平高度為+1 100 m，如考慮將半連續(xù)系統(tǒng)端幫帶式輸送機沿南幫布置，半連續(xù)系統(tǒng)服務水平為+1 135 m，造成南幫運輸水平與半連續(xù)系統(tǒng)采掘工作面水平落差較大。因此，黑岱溝南幫不具備布置半連續(xù)系統(tǒng)端幫帶式輸送機的條件，半連續(xù)系統(tǒng)端幫帶式輸送機可布置在北幫+1 150 m水平實現(xiàn)半連續(xù)系統(tǒng)的采掘運輸與排土運輸順利銜接。

2.1.3 公共端幫合理壓幫高度的確定

目前，黑岱溝與哈爾烏素兩礦工作線采用"Z"字形前后追蹤開采，在兩礦協(xié)調(diào)開采基礎上，通過建立"相鄰端幫合理壓幫高度的動態(tài)優(yōu)化數(shù)學模型"確定了兩礦采區(qū)公共端幫合理壓幫高度確定為+1 100 m水平，較現(xiàn)狀壓幫水平+1 130 m，優(yōu)化后的兩礦相鄰端幫壓幫水平降低了30 m。

2.2 半連續(xù)系統(tǒng)初始布置工作線布置方案

在現(xiàn)狀剝采工作線基礎上，為消除端幫帶式輸送機與工作面帶式輸送機不垂直造成的移設復雜影響，提出了2種通過調(diào)整采剝工作線拉直方案來解決單斗-自移式破碎機半連續(xù)系統(tǒng)端幫帶式輸送機和工作面帶式輸送機保持垂直的半連續(xù)系統(tǒng)前期布置準備方案。

2.2.1 方案1：工作線全部臺階轉直

采煤工作面轉入一采區(qū)北部生產(chǎn)時，以工作線北部為扇軸，工作線南部為扇端逐步進行扇形轉向，使所有采掘工作線方向與端幫垂直，轉向角度約為20°。根據(jù)礦山開采計劃，黑岱溝露天礦采煤工作線預計2017年初徹底進入一采區(qū)北部生產(chǎn)，考慮到工作線扇端轉向時推進度較大（采用1 a轉向過渡時的扇端推進度約900 m），為保證露天礦穩(wěn)定生產(chǎn)，本次研究確定工作線轉向過渡期為2年，2018年末完成轉向，轉向期間共生產(chǎn)原煤6 750.82萬t。

優(yōu)點：解決了巖石半連續(xù)系統(tǒng)生產(chǎn)移設問題；同時，轉向后采場南幫卡車排土運輸運距整體減小。缺點：吊斗鏟隨采掘工作面扇形轉向，造成工作線兩端推進度不同，吊斗鏟生產(chǎn)采幅不同，其作業(yè)程序?qū)⒁欢ǔ潭壬线M行調(diào)整，吊斗鏟系統(tǒng)難以發(fā)揮其穩(wěn)定的生產(chǎn)能力，此時需配備其他單斗卡車設備進行輔助作業(yè)。工作幫全部轉向工程位置如圖1所示。

圖1 工作幫全部轉向方案示意圖

2.2.2 方案2：工作線部分臺階轉直

剝離半連續(xù)系統(tǒng)布置水平以下臺階保留原生產(chǎn)狀態(tài)，僅將半連續(xù)系統(tǒng)布置水平及以上臺階轉向，轉向角度為20°,為保證露天礦穩(wěn)定生產(chǎn)，本次研究確定工作線轉向過渡期為2 a，2018年末完成轉向。根據(jù)各年剝離巖土分布情況，半連續(xù)系統(tǒng)布置初期其系統(tǒng)布置在+1 035 m水平，剝離工作線轉向調(diào)整后，+1 035 m水平以上剝離臺階工作線與端幫保持垂直。

優(yōu)點：剝離下部的吊斗鏟工作臺階無需轉向，吊斗鏟作業(yè)不受轉向影響。缺點：剝離上部臺階部分工作線轉向拉直，在轉向期間及生產(chǎn)后期半連續(xù)系統(tǒng)上部的南幫卡車排土運輸運距增大，同時也增大了部分超前剝離量。工作幫部分臺階轉向生產(chǎn)工程位置如圖2所示。

圖2 工作幫部分臺階轉向方案示意圖

2.2.3 經(jīng)濟指標對比

1）壓幫高度變化對運營成本的影響

由于壓幫高度的降低，必將導致兩采區(qū)壓幫水平下部雙環(huán)內(nèi)排臺階數(shù)量減少，兩采區(qū)壓幫水平上部的剝離物內(nèi)排發(fā)生的反向運輸成本增大；相反，黑岱溝采區(qū)由于壓幫內(nèi)排水平的降低引起二次剝離量的減小[5]。

①內(nèi)排留溝導致上部剝離物水平運距及提升高度變化所引起的運輸成本變化值

式中：v為露天礦工作幫推進度，m/a；B為煤層厚度，m；L0為黑岱溝采區(qū)采煤工作線長度，km；K為卡車爬升坡度，%；C1為卡車水平運輸單位距離增加的運輸成本，元/m3·km；C2為卡車縱向運輸單位提升高度增加的運輸成本，元/m3·m。

②內(nèi)排留溝節(jié)省的二次剝離費用

式中：v為工作幫推進度，m/a；C3為卡車綜合單位運費，元/m3·km；C4為采裝單價，元/m3。

利用已建立的兩礦內(nèi)排壓幫的成本-費用模型，分別計算兩方案轉向前后的壓幫高度降低運導致營成本的變化情況，見表1，結果表明：2017-2018年采區(qū)工作面轉向期間，兩方案壓幫高度從+1 130 m降到+1 100 m，由于壓幫高度降低，方案1運營成本相對減少了1 149.44萬元，方案2運營成本相對減少了1 259.52萬元。

表1 轉向前后壓幫高度降低二次剝離費用變化計算

2）工作線長度變化對運輸成本的影響

轉向后，剝離、排土工作線長度相應減小，兩方案轉向前后各年減少的卡車運距及運輸成本變化情況，見表2，結果表明：2017—2018年采區(qū)工作面轉向期間，方案1的二次剝離區(qū)間高度為+1 075～1 195 m，剝離運輸總量為19 173萬m3，轉向期間，卡車綜合運距分別減少了0.14 km和0.11 km，對比轉向前總運輸成本減少了5 197萬元；方案2的二次剝離區(qū)間高度為+1 135～1 195 m，剝離運輸總量為9 161萬m3，轉向期間，卡車綜合運距分別減少了0.11 km和0.08 km，對比轉向前總運輸成本減少了1 903萬元。

3）工作幫布置方案選擇

由上述對比分析可得，包含轉向前后的二次剝離成本及運輸成本變化：工作線全部拉直后（方案1）的總剝離運營成本較轉向前減少了6 347萬元，工作線轉向部分拉直后（方案2）的總剝離運營成本比轉向前減少了3 163萬元。整體分析，工作線全部拉直方案相對部分拉直方案生產(chǎn)成本節(jié)省3 184萬元。另外，工作線部分拉直方案后期，半連續(xù)系統(tǒng)布置水平上部的南側卡車運距增加0.5 km，按2 000萬m3剝離運量計算，年運輸成本增加2 200萬元。綜上所述，本次研究選擇工作線全部拉直的轉向方式。

表2 轉向前后卡車運距及運輸成本變化計算

3 結論

在黑岱溝露天礦二采區(qū)剝采工作線初始布置條件基礎上，通過分析單斗-自移式破碎機半連續(xù)工藝的布置條件及移設條件，通過技術方案比較，確定了黑岱溝露天礦二采區(qū)初始布置單斗-自移式破碎機半連續(xù)剝離系統(tǒng)時，現(xiàn)狀剝采工作線應采用全部轉向并與端幫垂直的過渡方式，從過渡期及后續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)成本分析來看，此過渡方案更具有經(jīng)濟合理性，為露天礦后期剝離半連續(xù)系統(tǒng)的工藝布置準備提供重要技術理論指導。

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【責任編輯：解連江】

Research on self-moving semi-continuous technology working-line layout pattern

SU Qianjun
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

Taking Heidaigou Open-pit Mine as the research background,through theoretical analysis and the comparison of technical and economic programs,the article researches the working-line transition scheme in the initial layout of single bucket self-moving crusher semi-continuous mining technology.Results indicate that during the adjustment period of semi-continuous working-line,the working-line all straightened transition scheme costs is less than part of straightened transition scheme,and the transportation cost will not be increased later.

Heidaigou Open-pit Mine;self-moving crusher;working-line;straighten

TD824

B

1671－9816（2017）08－0029－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.008

蘇遷軍.自移式半連續(xù)工藝工作線布置形態(tài)的研究［J］.露天采礦技術，2017，32（8）：29-32.

2017-04-12

蘇遷軍（1983—）,男，遼寧大連人，碩士，2010年畢業(yè)于東北大學采礦工程專業(yè)，現(xiàn)就職于中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司露天工程所，主要從事露天礦設計與工程咨詢方面工作。