劉宏宇，國 新，張 瓊

（1.北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯010308；2.內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特010000）

半連續(xù)工藝有利于擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，可根據(jù)礦山具體生產(chǎn)條件靈活設(shè)置，是露天礦開采工藝的重要發(fā)展方向之一。據(jù)統(tǒng)計，在水平區(qū)段采用帶式輸送機替代卡車運輸?shù)V巖物料，可降低66%的運輸費用，在上行區(qū)段甚至可降低86%[1]；此外，汽車運輸成本隨著開采深度的不斷延伸而急劇增加，但采用帶式輸送機運輸費用反而增加不多[2]，因此采用合適的破碎站用于降低礦巖輸送粒度、提高生產(chǎn)效率，已成為露天礦山的趨勢[3]。為此，如何針對魏家峁露天煤礦實際開采條件，合理安排破碎系統(tǒng)，有效降低生產(chǎn)成本，進一步提高礦山企業(yè)經(jīng)濟效益和核心競爭力[4]。

1 礦山概況

魏家峁露天煤礦剝離采用單斗挖掘機-卡車間斷開采工藝，采煤采用單斗挖掘機-卡車-半固定式破碎站-帶式輸送機半連續(xù)開采工藝，經(jīng)營方式為外包與自營相結(jié)合，即＋1 088 m 以下采用露天礦自有設(shè)備，以上采用外委方式。該露天礦共劃分為3 個采區(qū)，目前在首采區(qū)進行剝采，采用縱采，即工作線東西向布置、由北向南推進。剝離物外排與內(nèi)排相結(jié)合，其中外委剝離物上部黃土與紅土運送至外排土場，下部巖石運輸至內(nèi)排土場，自主設(shè)備剝離物運送至內(nèi)排土場。

魏家峁露天礦1#煤破碎站位于首采區(qū)東北角。原煤要運輸至東北側(cè)的1#破碎站，根據(jù)原煤生產(chǎn)系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)及破碎站位置關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)狀計算目前6#煤運至1#破碎站的運輸距離為2.05 km。

初步設(shè)計只對基建期的建設(shè)情況進行研究，對于后期生產(chǎn)中的破碎站移設(shè)問題，大致確定了破碎站移設(shè)后卸載平臺的位置，并確定了地表境界以及擴幫工程位置和工作量。暫定設(shè)計由原破碎站移設(shè)至規(guī)劃位置，帶式輸送機運輸系統(tǒng)隨之延伸，拐角處設(shè)置轉(zhuǎn)載站4 處，帶式輸送機延伸2 km。但初步設(shè)計說明書中明確提出，卡車運輸距離過長時要提前考慮進行破碎站移設(shè)及帶式輸送機運輸系統(tǒng)的延伸工程，屆時進行進一步的研究后確定移設(shè)位置、移設(shè)時間和投資概算等。

初步設(shè)計中設(shè)計破碎站卸載平臺為1 070 m 水平，帶式輸送機運輸系統(tǒng)標(biāo)高為1 060 m 水平，平行于沿幫公路設(shè)置。根據(jù)暫定移設(shè)位置、卸載平臺及帶式輸送機運輸系統(tǒng)布置及擴幫工程位置，端幫為卸載平臺及通車，進行拓幫處理，產(chǎn)生工程量約185 萬m3。

2 破碎站帶式輸送機運輸系統(tǒng)布置

魏家峁露天礦首采區(qū)長2.66 km，隨著采煤不斷向西南推進，采煤運距不斷增加的情況下，考慮將1#半固定破碎站由原首采區(qū)出入溝位置移設(shè)至首采區(qū)中部，以滿足采煤運輸?shù)慕?jīng)濟合理性。但同時需要考慮坑口電廠的持續(xù)用煤需求，保證帶式輸送機運輸系統(tǒng)供煤的連續(xù)性。

2．1 系統(tǒng)布置原則

露天礦應(yīng)用半連續(xù)工藝的破碎帶式輸送機運輸系統(tǒng)應(yīng)因地制宜，揚長避短，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。同時也要遵循破碎站服務(wù)期間原煤平均運輸成本最小和破碎站移設(shè)布置要對礦山生產(chǎn)系統(tǒng)影響最優(yōu)的經(jīng)濟原則[5]。破碎站的位置布置多樣，根據(jù)需求可設(shè)在采剝工作面、露天礦坑內(nèi)煤層底板或者端幫位置以及境界地表等[6]。但在一定運輸范圍內(nèi)帶式輸送機運輸較卡車運輸簡單經(jīng)濟，所以要盡量選擇卡車運輸距離較短的區(qū)域布置破碎站。半固定破碎站需要隨開采水平深度不斷延伸。同時破碎站隨著采剝工作面變化而進行的移設(shè)，影響生產(chǎn)連續(xù)性。同時帶式輸送機運輸系統(tǒng)易受氣候影響[7]。

2．2 破碎站布置方式

破碎站布置方式包括破碎站布設(shè)位置、卡車調(diào)車方式和轉(zhuǎn)載方式等。破碎站布置與破碎系統(tǒng)的型式、地質(zhì)條件、開采工藝、開拓運輸系統(tǒng)及礦巖力學(xué)性質(zhì)有關(guān)[8]。

針對魏家峁露天煤礦的工程實際情況，破碎站的可布置在端幫上或采場煤層底板，由于采場非工作幫平盤尺寸過小，不足以設(shè)置半固定破碎站，因此破碎站設(shè)計于端幫位置，又結(jié)合臺階布置情況，以保持原有臺階水平來減少拓幫工程量的基礎(chǔ)上，計劃設(shè)計在1 064 m 水平，這樣卡車運距較小，可以利用采剝臺階作為卸載平臺，穩(wěn)定性較好。

2．3 系統(tǒng)布置方案

根據(jù)初步設(shè)計，提出原破碎系統(tǒng)直接移設(shè)的方案1 和增設(shè)1 套新破碎系統(tǒng)的方案2 套方案進行比選分析。

1）方案1。將現(xiàn)有1#破碎站拆除后，移設(shè)至采坑端幫初步設(shè)計規(guī)劃移設(shè)位置，并新設(shè)1 套從破碎站到102 帶式輸送機機尾的帶式輸送機運輸系統(tǒng)?？煽s短運距，節(jié)約燃油成本等。破碎站移設(shè)后，帶式輸送機運輸系統(tǒng)自然布置于魏家峁露天煤礦的沿幫公路上，減少架設(shè)基礎(chǔ)的工程量和工作難度，但破碎站移設(shè)期間，原煤無法通過帶式輸送機運輸系統(tǒng)破碎運輸，將會影響采煤工作線的推進，甚至?xí)?dǎo)致電廠供煤不足，且如果仍采用單系統(tǒng)運輸，對于維修及備件供應(yīng)提出極大的要求，對露天礦生產(chǎn)管理系統(tǒng)的要求極高，故對原煤生產(chǎn)系統(tǒng)的影響極大。而且移設(shè)施工對時間要求嚴(yán)格。

2）方案2。為保證煤電公司電廠供煤的持續(xù)穩(wěn)定，故提出原有破碎系統(tǒng)保持不動的情況下，新增設(shè)1 臺破碎系統(tǒng)的方案?，F(xiàn)有1#破碎站不動，再采購1套和1#破碎站同樣型號的破碎機能力仍然為2 000 t/h 的2#破碎站，安裝在端幫移設(shè)位置處，并加裝1套從破碎站到102 帶式輸送機機尾的帶式輸送機運輸系統(tǒng)。設(shè)備型號相同可方便配件供應(yīng)及后期維修。同時1#破碎站作為備用設(shè)施能夠在2#破碎站故障時依然可以保障電廠燃煤需求。雖然方案2 滿足了電廠供煤需求，但增設(shè)了系統(tǒng)設(shè)備，投資固然增加，是否合理需要進行經(jīng)濟效益分析。增設(shè)破碎站布置方案圖如圖1。

3 經(jīng)濟效益對比

原煤運輸費用F1可表示為：

式中：F1為煤運輸至采場內(nèi)破碎站運輸費用，元；Lc為帶式運輸機長度，m；Cc為帶式運輸機運煤成本，元/（km·t）；Co為卡車噸公里運費，元/（km·t）；q 為年生產(chǎn)能力，t。

按目前魏家峁露天礦實際統(tǒng)計值，帶式輸送機長度為2 km，帶式輸送機平均成本0.35 元/（km·t），卡車運輸噸公里費用2.2 元/（km·t）計算。2 個方案布設(shè)位置相同，故原煤運輸至破碎站費用均為1 542 萬元。

圖1 增設(shè)破碎站布置方案圖

延伸帶式輸送機運輸后，沿幫公路由帶式輸送機運輸運輸代替卡車運輸所節(jié)省的運輸費用F2為：

式中：F2為帶式輸送機運輸代替卡車運輸節(jié)省的費用，元。

經(jīng)計算，帶式輸送機2 個方案運輸代替卡車節(jié)省運輸費用均為2 220 萬元。

方案1 中，1#破碎站需要移設(shè)，費用包括開挖土方，預(yù)制混凝土基礎(chǔ)，拆除費，安裝費，調(diào)試運行費等，參照1#破碎站最初購置安裝時混凝土基礎(chǔ)量，安裝試運行費，結(jié)合其他類似礦山比較分析。預(yù)估1#破碎站移設(shè)土建費用為1 480 萬元，破碎站拆除安裝費用290 萬元，增加購置膠帶和安裝2 240 萬元。

方案2 中，需要新購置1 套2#破碎系統(tǒng)，故而移設(shè)投資費用中土建投資1 480 萬元，設(shè)備購置安裝費用為4 930 萬元。

方案對比分析表見表1。

表1 方案對比分析表

從分析表中可以看出，方案2 對生產(chǎn)系統(tǒng)影響小，且施工困難程度低，同時后續(xù)維護較為容易，而投資費用方面則方案1 較小。

4 結(jié) 語

為保證魏家峁電廠整體運營，減少魏家峁露天煤礦原煤生產(chǎn)運輸?shù)倪\距，節(jié)省運輸成本，在現(xiàn)有運輸設(shè)備不變的前提下提高生產(chǎn)效率，通過對半連續(xù)工藝的半固定破碎站進行移設(shè)分析，依據(jù)破碎站帶式輸送機系統(tǒng)布置原則和布置方式的研究，從移設(shè)位置、影響因素和經(jīng)濟效益進行對比分析，得出增設(shè)一套半固定破碎系統(tǒng)和帶式輸送機系統(tǒng)移設(shè)延伸的移設(shè)布置方式更適合于魏家峁露天煤礦。