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本文作者：曲臣作者單位：中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院

安太堡露天礦井巷輸煤系統(tǒng)概況

1開采現(xiàn)狀

安太堡露天礦位于平朔礦區(qū)中部，東臨正在籌建的東露天礦田，南與安家?guī)X二號井田和安家?guī)X露天礦田毗鄰，北為正在建設(shè)的安太堡三號井田，西接雙碾合作區(qū)井田、井東井田和潘家窯合作區(qū)井田，安太堡露天礦設(shè)計規(guī)模15.33Mt/a，平均剝采比5.6m3/t，截止到2010年末，井田范圍內(nèi)可采儲量611.96Mt，按生產(chǎn)規(guī)模15.00Mt/a，儲量備用系數(shù)1.1計算，尚可服務(wù)37a。安太堡露天礦開采煤層為近水平多煤層賦存，共有三層可采煤層，從上至下依此為4、9、11號煤，厚度為8m、14m、4m左右。采用“電鏟+卡車”間斷工藝，臺階劃分為15m標(biāo)準(zhǔn)臺階，煤層單獨劃分，4號煤層以下采用傾斜和水平相結(jié)合的方式，穿孔采用250m牙輪鉆機(jī)，爆破方式為ANFO導(dǎo)爆索非電起爆、深孔爆破。排土方式為推土機(jī)邊緣排土。目前，安太堡露天礦已采完Ⅰ采區(qū)和Ⅱ采區(qū)，正向Ⅲ采區(qū)過渡，推進(jìn)方向發(fā)展為由西向東。

2井巷輸煤系統(tǒng)

根據(jù)安太堡露天礦開采現(xiàn)狀，整個井巷輸煤系統(tǒng)的設(shè)計思路是:平行于露天礦采場推進(jìn)方向(由西向東)在靠近邊坡的9煤爆破影響安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置4煤、9煤二段帶式輸送機(jī)大巷，通過端幫給煤平巷接受來自露天礦采場來煤，而后通過溜煤眼轉(zhuǎn)載到布置在11號煤層中的4煤、9煤一段帶式輸送機(jī)大巷，4煤一段帶式輸送機(jī)大巷通過一號主斜井、地面工業(yè)場地帶式輸送機(jī)將煤炭輸送至選煤廠原煤倉，9煤一段帶式輸送機(jī)大巷通過二號主暗斜井、轉(zhuǎn)載硐室、二號主斜井、地面工業(yè)場地帶式輸送機(jī)將煤炭輸送至選煤廠原煤倉。輔助運(yùn)輸由9煤一段帶式輸送機(jī)大巷、4煤二段帶式輸送機(jī)大巷兼做輔助運(yùn)輸巷解決檢修及材料運(yùn)輸?shù)葐栴}。通風(fēng)方式采用抽出式通風(fēng)，在二段大巷延伸到1300m處并開鑿立井作為回風(fēng)井，主要進(jìn)風(fēng)通道為一、二號主斜井，輔助進(jìn)風(fēng)通道為二段端幫處垂直于二段帶式輸送機(jī)大巷設(shè)置的兩條帶式輸送機(jī)給煤平巷及輔助運(yùn)輸平巷。整個井巷輸煤系統(tǒng)圖如圖1所示。

采用井巷輸煤系統(tǒng)的必要性

1從經(jīng)濟(jì)效益角度看

安太堡露天礦輸煤系統(tǒng)雖經(jīng)改造，但隨剝采工程發(fā)展及市場對煤炭需求，原有輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展要求，目前工作幫正由Ⅱ采區(qū)向Ⅲ采區(qū)轉(zhuǎn)向過渡，隨剝采工程發(fā)展，原有半固定破碎站離采煤工作面越來越遠(yuǎn)，目前卡車運(yùn)輸距離已達(dá)到4.00km以上。這將嚴(yán)重影響運(yùn)煤卡車效率，加大開采成本，使露天礦經(jīng)濟(jì)效益越來越差。根據(jù)國內(nèi)露天礦煤炭運(yùn)輸情況調(diào)查統(tǒng)計，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸成本一般為0.24～0.40元/(t•km)，而自卸卡車運(yùn)輸費(fèi)用一般在1.30元/(t•km)，前者僅為后者的1/3左右。按照年運(yùn)量1500萬t，運(yùn)輸距離平均在4km計算，卡車運(yùn)煤年費(fèi)用達(dá)7800萬元;相同條件下，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸費(fèi)用在1440～1500萬元，二者差異明顯。具體數(shù)據(jù)詳見表1。另外，近年來，在半連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)中的破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)及控制系統(tǒng)制造技術(shù)得到長足的發(fā)展，其類型越來越多，質(zhì)量有較大提高，這無疑增強(qiáng)了半連續(xù)工藝在生產(chǎn)過程中的可靠性，拓寬了該工藝在露天礦應(yīng)用范圍，而且隨著其價格的大幅度下降，半連續(xù)運(yùn)輸方式投資較高的缺點越來越不明顯。

2從環(huán)境保護(hù)角度看

原有半固定破碎站繼續(xù)前移將大大減少內(nèi)排空間，增大外排工程量，這不但占用大量土地，而且對環(huán)保、土地復(fù)墾均存在不利影響。除此之外，以井巷輸煤系統(tǒng)中的膠帶運(yùn)輸代替地面的卡車運(yùn)輸，可以通過電代油、減小煤塵、灰土等對環(huán)境的影響等，因此半連續(xù)工藝在露天礦中的合理應(yīng)用也符合國家環(huán)保政策的要求。

3從時機(jī)上看

安太堡露天礦目前生產(chǎn)已經(jīng)超過20a，原購置的運(yùn)輸設(shè)備已到報廢年限，正處于設(shè)備更新時期。所以，結(jié)合擴(kuò)能和輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造，重新合理選擇新的運(yùn)輸方式具備良好的時機(jī)條件。另外，從提高露天礦經(jīng)濟(jì)效益、可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面看也是必要的。

采用井巷輸煤系統(tǒng)的可行性

從以上必要性分析可以看出，安太堡露天礦采用井巷輸煤系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等方面具有原卡車運(yùn)輸系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢，但并非所有露天礦輸煤系統(tǒng)都適合此類改造。安太露天礦之所以成功采用井巷輸煤系統(tǒng)對運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行改造具有多方面的成熟條件，綜合來看有以下幾點。

1剝采現(xiàn)狀滿足改造條件

安太堡露天礦開采煤層為近水平多煤層賦存，共有三層可采煤層，從上至下依此為4、9、11號煤，目前，4號煤層在采場范圍內(nèi)已經(jīng)完全剝離，改造后的安太堡井巷運(yùn)輸系統(tǒng)主要布置在9號、11號煤層中，這樣布置可以避免巷道布置在4號煤層中巷道受露天礦重型采運(yùn)設(shè)備影響而產(chǎn)生的支護(hù)困難問題。另外，9號煤層的開采現(xiàn)狀使得二段輸煤巷道布置在9號煤層中具有了先決條件，可以通過端幫布置帶式輸送機(jī)給煤平巷，因此，安太堡露天礦9號煤層的剝離現(xiàn)狀是決定整個輸煤系統(tǒng)可以實現(xiàn)最佳布置的先決條件。除此以外，考察整個輸煤系統(tǒng)的設(shè)置是否合理、必要，主要看帶式輸送機(jī)運(yùn)輸對卡車運(yùn)輸實行替代后所產(chǎn)生的運(yùn)輸費(fèi)用是否較未替換前節(jié)省。目前安太堡露天礦的卡車運(yùn)輸距離過大是設(shè)置井巷輸煤系統(tǒng)的決定性條件。二者費(fèi)用比較可以采用以下公式進(jìn)行驗證。就安太堡露天礦而言，由于內(nèi)排土場及地面條件的限制，井下輸煤系統(tǒng)與地面輸煤系統(tǒng)的連接只能通過設(shè)置在二號井工礦場地內(nèi)的一、二號主斜井完成。因此整個輸煤系統(tǒng)井下的帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離X2為“恒量L1(一、二號主斜井及一段帶式輸送機(jī)大巷的長度)+變量L2(二段帶式輸送機(jī)大巷輸煤距離)”;卡車運(yùn)輸距離X1也是隨著剝采工作面推進(jìn)而變化的變量。文中選擇輸煤系統(tǒng)工程開工建設(shè)時段的恒量作為公式驗證參數(shù)。其后的每一時段的相應(yīng)參數(shù)相對于前一個剝采面而言運(yùn)輸距離變化可忽略不計。這里Z=241379萬元＞0。該計算結(jié)果表明，建設(shè)該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效果明顯。

2地面布置、外部條件滿足改造條件

安太堡設(shè)置井下輸煤系統(tǒng)時工作幫正由Ⅱ采區(qū)向Ⅲ采區(qū)轉(zhuǎn)向過渡，隨剝采工程發(fā)展，原有半固定破碎站離采煤工作面越來越遠(yuǎn)，致使自卸卡車運(yùn)距(2006年)已超過3.70km，2007年將達(dá)到4.00km以上。因此，將嚴(yán)重影響運(yùn)煤卡車效率，加大開采成本，使露天礦經(jīng)濟(jì)效益越來越差。另外，原有半固定破碎站繼續(xù)前移在內(nèi)排土場上，采場南部內(nèi)排土場+1350m水平留溝，這將大大減少內(nèi)排空間，增大外排工程量，這不但占用大量土地，而且對環(huán)保、土地復(fù)墾均存在不利影響。采用井巷輸煤系統(tǒng)，可以增大內(nèi)排空間，減少外排工程量及土地占用，進(jìn)而有效保護(hù)土地資源、減少環(huán)境污染。

3設(shè)備使用周期滿足改造條件

截止至建設(shè)完成井巷輸煤系統(tǒng)時安太堡露天礦生產(chǎn)已經(jīng)超過20a，原購置的運(yùn)輸設(shè)備已到報廢年限，正處于設(shè)備更新時期。進(jìn)行輸煤系統(tǒng)改造后，安太堡露天煤礦采煤采用“單斗+卡車+半移動式破碎站+帶式輸送機(jī)”半連續(xù)開采工藝。除采用井巷輸煤減少運(yùn)輸距離、費(fèi)用、建設(shè)污染外，還可以借此時機(jī)進(jìn)行設(shè)備的更新?lián)Q代，從采、剝環(huán)節(jié)上提高工藝設(shè)備的先進(jìn)性，有利于進(jìn)一步提高露天礦生產(chǎn)效率。

結(jié)語

文章通過對安太堡露天礦設(shè)置井巷輸煤系統(tǒng)的初步探討，試圖通過對該工藝系統(tǒng)的應(yīng)用時機(jī)選擇、必要性分析，將井巷輸煤系統(tǒng)推廣至我國類似條件的露天礦中，從而使得更多的露天礦因此而收益。誠然，井巷輸煤系統(tǒng)有著露天礦傳統(tǒng)運(yùn)輸方式無法比擬的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢，但該系統(tǒng)的應(yīng)用有著建設(shè)時機(jī)及地面地形、設(shè)備應(yīng)用周期等一系列的限制因素。因此，在當(dāng)前條件下并非我國所有露天礦都有必要、有條件改造建設(shè)類似工藝系統(tǒng)。針對不同條件的露天礦應(yīng)做具體分析、比較各方面適用條件，進(jìn)而確定該系統(tǒng)有無建設(shè)的必要性。另外，該系統(tǒng)屬于我國首例實際建設(shè)、運(yùn)行項目，系統(tǒng)中不可避免地存在著某些缺陷，比如通風(fēng)、排水問題等，文章未做詳細(xì)論述。這都有待于該工藝系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用后，通過相關(guān)科研單位、設(shè)計單位、施工及業(yè)主單位在實際應(yīng)用中不斷調(diào)整、不斷改進(jìn)，從而使得井巷輸煤系統(tǒng)不斷地完善，從而為企業(yè)進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益做出貢獻(xiàn)。