白音華三號(hào)礦首采區(qū)境界及推進(jìn)方向優(yōu)化

朱宴南，張立華，趙健

（國(guó)家電投蒙東能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼026200）

白音華三號(hào)礦首采區(qū)境界及推進(jìn)方向優(yōu)化

朱宴南，張立華，趙健

（國(guó)家電投蒙東能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼026200）

對(duì)白音華三號(hào)礦首采區(qū)境界及推進(jìn)方向的2種方案進(jìn)行可行性比較，并從資源高效利用、高效發(fā)揮半連續(xù)系統(tǒng)效率等角度，確定實(shí)施方案，保證露天礦接續(xù)。

露天礦；首采區(qū)；推進(jìn)方向；優(yōu)化；半連續(xù)系統(tǒng)

0 引言

內(nèi)蒙古白音華蒙東露天煤業(yè)有限公司（下稱白音華三號(hào)礦）位于錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗境內(nèi)，設(shè)計(jì)規(guī)模為14.0 Mt/a，地表境界平均長(zhǎng)度14.25 km，寬度3.80 km，地表面積51.05 km2，開(kāi)采深度為188 m，服務(wù)年限為85年。整個(gè)礦田劃分6個(gè)采區(qū)，目前在首采區(qū)境界內(nèi)作業(yè)。首采區(qū)內(nèi)可采煤層為6層，分別為2-1上煤、2-1中煤、2-下煤、3-1煤、3-2煤、3-3煤，可采煤層總厚度41.53 m，其中3-1煤為露天礦主采煤層，平均厚度18.31 m，在首采區(qū)內(nèi)成片發(fā)育。白音華三號(hào)礦應(yīng)用自移式破碎機(jī)和單斗-卡車(chē)綜合開(kāi)采工藝，其中帶自移式破碎機(jī)的半連續(xù)系統(tǒng)用于剝離工程，帶半固定破碎站的半連續(xù)系統(tǒng)用于采煤工程，單斗-卡車(chē)工藝采用外委形式，完成余下剝離量。

白音華三號(hào)礦共有2套帶自移式破碎機(jī)的半連續(xù)系統(tǒng)，用于2煤以上巖石的剝離，整個(gè)系統(tǒng)流程為50 m3電鏟+6 000 t/h的自移式破碎機(jī)+膠帶橋+膠帶機(jī)+排土機(jī)，其中第1套電鏟、自移式破碎機(jī)、膠帶橋置于采場(chǎng)的920 m水平，主采臺(tái)階高度為17 m（920～937 m），采用17-10（920～910 m）的下組合作業(yè)方式，移設(shè)步距為40 m（2采1移），剝離物流向?yàn)槟吓磐翀?chǎng)；第2套電鏟、自移式破碎機(jī)、膠帶橋置于采場(chǎng)的937 m水平，主采臺(tái)階高度為17 m（937～ 954 m），采用單臺(tái)階作業(yè)方式，移設(shè)步距為40 m（2采1移），剝離物流向?yàn)楸迸磐翀?chǎng)。

1 首采區(qū)開(kāi)采境界調(diào)整的必要性

截至2014年末，露天礦東、西兩端幫已形成固定坑線，分別通往南北排土場(chǎng)，采場(chǎng)內(nèi)揭露煤炭滿足生產(chǎn)接續(xù)的需要，露天礦已初具備達(dá)產(chǎn)條件。按半連續(xù)系統(tǒng)規(guī)劃要求，為發(fā)揮半連續(xù)系統(tǒng)安全、環(huán)保、高效的特點(diǎn)，力爭(zhēng)使采場(chǎng)早日具備系統(tǒng)安裝位置，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力[3-5]。

白音華三號(hào)礦首采區(qū)地表境界為南寬北窄，采場(chǎng)如沿現(xiàn)首采區(qū)地表境界和現(xiàn)推進(jìn)方向推進(jìn)，后期（2020年）將導(dǎo)致采場(chǎng)臺(tái)階工作線長(zhǎng)度逐步縮短，將對(duì)剝離半連續(xù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率和露天礦達(dá)產(chǎn)造成重大影響。有必要結(jié)合剝離半連續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)首采區(qū)設(shè)計(jì)境界進(jìn)行調(diào)整[6-8]。首采區(qū)境界及推進(jìn)方向示意如圖1。

圖1 首采區(qū)境界及推進(jìn)方向示意

2 首采區(qū)開(kāi)采境界優(yōu)化方案

2.1 首采區(qū)境界優(yōu)化的原則

露天礦首采區(qū)境界優(yōu)化應(yīng)充分考慮以下原則：

1）邊坡形態(tài)參數(shù)穩(wěn)定性分析；

2）確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比，合理控制境界剝采比，既有效回收資源，又保證企業(yè)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3）確定首采區(qū)工作線合理長(zhǎng)度，保證剝離半連續(xù)系統(tǒng)有合理的工作線長(zhǎng)度，最大限度減少膠帶機(jī)移設(shè)次數(shù)，充分發(fā)揮系統(tǒng)運(yùn)行效率。

4）結(jié)合露天礦已經(jīng)取得的采礦權(quán)界，進(jìn)行首采區(qū)境界優(yōu)化；

5）兼顧露天礦的后續(xù)發(fā)展，根據(jù)剝采半連續(xù)系統(tǒng)工作面膠帶機(jī)推進(jìn)方式，確定首采區(qū)境界。

2.2 調(diào)整方案

1）方案1。西部境界外擴(kuò)，依據(jù)現(xiàn)有礦業(yè)權(quán)境界及勘探成果建立煤層地質(zhì)模型，按煤層的開(kāi)采范圍重新確定西部境界，東部境界不改變。

2）方案2。西部境界外擴(kuò)，外擴(kuò)區(qū)域保證其剝采比接近經(jīng)濟(jì)合理剝采比，同時(shí)東部突破原初步設(shè)計(jì)中的采區(qū)劃分方式，壓占二采區(qū)部分，二、三采區(qū)依據(jù)露天礦后續(xù)發(fā)展規(guī)模統(tǒng)一考慮。

2.3 方案比選

2.3.1 方案1

1）優(yōu)點(diǎn)：①半連續(xù)系統(tǒng)的工作線長(zhǎng)度較原方案長(zhǎng)了400 m，使半連續(xù)系統(tǒng)的能力加大；②該方案沒(méi)有突破原初步設(shè)計(jì)中采區(qū)劃分方式，利于露天礦沿著原初步設(shè)計(jì)方案接續(xù)；

2）缺點(diǎn)：①半連續(xù)系統(tǒng)的工作線長(zhǎng)度雖較原方案加長(zhǎng)了，但是仍然無(wú)法滿足半連續(xù)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)能力時(shí)對(duì)工作線長(zhǎng)度的要求；②西部外擴(kuò)部分其剝采比為6.1 m3/t,遠(yuǎn)大于首采區(qū)的平均剝采比，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)不利；

2.3.2 方案2

1）優(yōu)點(diǎn)：①該方案轉(zhuǎn)向后半連續(xù)系統(tǒng)的工作線均衡的保持在2 800 m左右，滿足半連續(xù)系統(tǒng)的能力要求，同時(shí)至整個(gè)首采區(qū)結(jié)束工作面膠帶機(jī)的長(zhǎng)度不需要改變；②西擴(kuò)部分的剝采比為5.13 m3/t，東部外擴(kuò)部分剝采比為5.19 m3/t，均小于方案1，在合理的區(qū)間內(nèi)，有利于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)；

2）缺點(diǎn)：①該方案轉(zhuǎn)向后壓占了二采區(qū)位置，改變了原初步設(shè)計(jì)中采區(qū)的劃分；②由于東西兩個(gè)境界都外擴(kuò)，2套半連續(xù)系統(tǒng)2019年需要整體拆卸、安裝，2019年的剝離工程量只能由外委力量來(lái)完成，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)存在風(fēng)險(xiǎn)；

由于在2004年進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探過(guò)程中，現(xiàn)首采區(qū)西側(cè)所布勘探孔較少，從布置的勘探孔分析，西部煤炭資源已超過(guò)經(jīng)濟(jì)剝采比，結(jié)合半連續(xù)系統(tǒng)布置對(duì)工作線的要求，在規(guī)劃中按方案2對(duì)首采區(qū)境界進(jìn)行調(diào)整。

3 首采區(qū)推進(jìn)方向優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化原則

1）按重新確定的首采區(qū)境界規(guī)劃；

2）為使用剝離半連續(xù)系統(tǒng)創(chuàng)造條件；

3）剝采比不宜劇烈波動(dòng)；

4）盡早形成雙環(huán)內(nèi)排，減少剝離費(fèi)用；

5）圍繞剝離半連續(xù)系統(tǒng)的效率最大化及企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況，對(duì)采場(chǎng)的推進(jìn)方向進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 優(yōu)化方案

3.2.1 方案1

剝離半連續(xù)系統(tǒng)仍按原方向推進(jìn)。不改變半連續(xù)系統(tǒng)工作線的推進(jìn)方向，僅在2018年對(duì)端幫提升膠帶機(jī)，以及工作面膠帶機(jī)、端幫提升膠帶機(jī)的搭接部分進(jìn)行改造。

方案1存在的主要問(wèn)題：

1）端幫提升膠帶機(jī)每2年需要向前移動(dòng)1次，即每2年均要進(jìn)行機(jī)道工程施工，不僅發(fā)生較多無(wú)謂工程量，而且施工難度較大，給生產(chǎn)組織帶來(lái)較大困難。

2）在每次調(diào)整工作面膠帶機(jī)位置時(shí)，機(jī)頭、機(jī)尾均需側(cè)向移動(dòng)，不僅施工難度大，而且在側(cè)向移動(dòng)過(guò)程中容易對(duì)設(shè)備造成損害。同時(shí)，機(jī)頭側(cè)的膠帶機(jī)需要拆卸，機(jī)尾側(cè)的膠帶機(jī)需要接長(zhǎng)，增加了移設(shè)工作量和移設(shè)時(shí)間。

3.2.2 方案2

采場(chǎng)臺(tái)階推進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整，使剝離工作面膠帶機(jī)布置方向與西端幫垂直。采場(chǎng)工作幫轉(zhuǎn)向完成后，工作幫調(diào)整為東-西方向，2套剝離半連續(xù)系統(tǒng)中剝離工作面膠帶機(jī)具備安裝位置，但此時(shí)隨著工作幫向前推進(jìn)，需延長(zhǎng)端幫提升膠帶長(zhǎng)度。

自2016年開(kāi)始對(duì)剝離工作面膠帶機(jī)布設(shè)水平以上臺(tái)階的推進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整，利用5年的時(shí)間，最終使工作線方向垂直于西端幫。在此期間，半連續(xù)系統(tǒng)按照原有方向推進(jìn)，在2020年對(duì)集中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，并安裝于新的工作面上，2021年兩套半連續(xù)系統(tǒng)開(kāi)始正常作業(yè)，并完成半連續(xù)系統(tǒng)以下臺(tái)階的轉(zhuǎn)向。

方案2的優(yōu)點(diǎn)是：

1）端幫提升膠帶機(jī)在不影響內(nèi)排的情況下，可每2年向前移設(shè)1次，在相鄰年度內(nèi)只需加長(zhǎng)過(guò)渡膠帶機(jī)即可，不僅能大幅減少端幫提升膠帶機(jī)的移設(shè)次數(shù)，而且減少了機(jī)道的工程量。

2）工作面膠帶機(jī)向前移設(shè)過(guò)程中，機(jī)頭和機(jī)尾完全做到順向移動(dòng)，減少了移設(shè)難度，降低了移設(shè)過(guò)程中設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

該方案的缺點(diǎn)主要是在2016—2020年需超前剝離1 772萬(wàn)m3，發(fā)生1.6億元的剝離費(fèi)用，增大了企業(yè)的資金壓力。2016—2020年轉(zhuǎn)向期間工程量見(jiàn)表1。

表1 2016—2020年轉(zhuǎn)向期間工程量

3.3 方案對(duì)比分析

方案2和方案1相比雖然產(chǎn)生了1 772萬(wàn)m3的超前剝離，但考慮到該部分剝離為減少剝離半連續(xù)系統(tǒng)移設(shè)工作量，調(diào)整采場(chǎng)開(kāi)拓布局而產(chǎn)生的工程量，應(yīng)屬對(duì)采場(chǎng)的技術(shù)改造，剝離費(fèi)用應(yīng)計(jì)入技改投資。該投資合并計(jì)入資產(chǎn)后，對(duì)企業(yè)當(dāng)期成本不產(chǎn)生影響，僅增加了維簡(jiǎn)費(fèi)的計(jì)提時(shí)間。同時(shí)，所發(fā)生的1.6億元技改投資分5個(gè)年度完成，每年度的投資額度在3 000多萬(wàn)元，企業(yè)面臨的資金壓力較小。

原初步設(shè)計(jì)中將整個(gè)煤田劃分6個(gè)采區(qū)，二采區(qū)將采用重新拉溝的方式進(jìn)行采區(qū)過(guò)渡，在確定東西兩境界都外擴(kuò)的方式進(jìn)行首采區(qū)境界優(yōu)化后，使得二采區(qū)已經(jīng)在無(wú)單獨(dú)開(kāi)采的可能。

為使半連續(xù)系統(tǒng)充分發(fā)揮效率，結(jié)合蒙東能源白音華地區(qū)戰(zhàn)略，考慮到后期擴(kuò)能至28 Mt/a，推薦將二采區(qū)和三采區(qū)聯(lián)合起來(lái)開(kāi)采，同樣采用重新拉溝的采區(qū)過(guò)渡方式。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)相應(yīng)的分析得出白音華三號(hào)礦最合適的境界優(yōu)化方案是對(duì)東部境界進(jìn)行調(diào)整、西部境界按照經(jīng)濟(jì)合理剝采比進(jìn)行外擴(kuò)。在此基礎(chǔ)上，圍繞半連續(xù)系統(tǒng)效能發(fā)揮，對(duì)首采區(qū)境界優(yōu)化后的推進(jìn)方向進(jìn)行分析，確定了通過(guò)工作幫轉(zhuǎn)向的方式，來(lái)調(diào)整開(kāi)拓布局，結(jié)合白音華三號(hào)礦主采工藝的實(shí)際情況，對(duì)剝離半連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，保證系統(tǒng)效能的發(fā)揮。

［1］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.

［2］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，1990.

［3］王立春，劉永杰.霍林河露天礦剝離半連續(xù)系統(tǒng)膠帶輸送機(jī)布置方案［J］.露天采礦技術(shù)，2010（2）：26-27.

［4］孔令偉，張信，秦文清.勝利東二露天礦首采區(qū)推進(jìn)方案邊坡穩(wěn)定性分析［J］.露天采礦技術(shù)，2015（11）：17-20.

［5］白潤(rùn)才，李成盛，劉光偉.蒙東能源西二號(hào)露天煤礦采區(qū)轉(zhuǎn)向方式研究［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2014（22）：59-63.

［6］鄭亮，任利明，秦光琪，等.東露天礦半連續(xù)工藝工作面布置方式優(yōu)化研究［J］.露天采礦技術(shù)，2012（S1）：78-80.

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【責(zé)任編輯：陳毓】

Boundary promotion direction optimization in the first mining area of Baiyinhua No.3 Mine

ZHU Yannan,ZHANG Lihua,ZHAO Jian
(SPIC Mengdong Energy Group Co.,Ltd.,Tongliao 026200,China)

This article compares two schemes of boundary promotion direction in the first mining area of Baiyinhua No.3 Mine. From the efficient use of resources,effectively developing semi continuous system efficiency aspects,the mine determines the implementation plan to guarantee the normal development of the open-pit mine.

open-pit mine;first mining area;promotion direction;optimization;semi continuous system

TD824

B

1671－9816（2017）01－0009－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.01.003

朱宴南，張立華，趙健.白音華三號(hào)礦首采區(qū)境界及推進(jìn)方向優(yōu)化［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（1）：9-11.

2016-07-20

朱宴南（1984—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，2005年畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在國(guó)家電投蒙東能源集團(tuán)有限責(zé)任公司煤炭部從事機(jī)電設(shè)備管理工作。