平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)分析

賀繼軍

（中煤平朔集團(tuán)東露天礦，山西 朔州 036000）

平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)分析

賀繼軍

（中煤平朔集團(tuán)東露天礦，山西 朔州 036000）

平朔東露天礦巖石半連續(xù)工藝系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了近3年，在運(yùn)行期間優(yōu)化和改造了若干暴露出的問題。對(duì)半連續(xù)工藝系統(tǒng)在運(yùn)行過程中獲得的經(jīng)驗(yàn)及暴露出的問題加以分析和總結(jié)，并將半連續(xù)工藝與單斗卡車工藝的生產(chǎn)成本作了比較。

半連續(xù)工藝；露天礦；生產(chǎn)成本；運(yùn)行；評(píng)價(jià)

1 項(xiàng)目概述

目前東露天礦4#煤層以上標(biāo)高1 290～1 305 m段巖石剝離采用半連續(xù)生產(chǎn)工藝。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力9 000 t/h，實(shí)際總投資約7.3億元。由設(shè)計(jì)總長度為7.9 km（目前實(shí)際長度為5.5 km）的5條帶式輸送機(jī)、1臺(tái)P&H4100電鏟、1臺(tái)山特維克PA200排土機(jī)、1臺(tái)MMD1500自移式破碎站、1臺(tái)轉(zhuǎn)載膠帶橋（大連華銳重工BC-9000.68）、1臺(tái)電纜漏斗車（大連華銳重工HC-CC9000）及5臺(tái)移動(dòng)式變電站（浙江華儀）、1臺(tái)履帶搬運(yùn)車（特諾恩RT350）、2臺(tái)移設(shè)機(jī)、2臺(tái)輪式推土機(jī)（卡特834）、2臺(tái)履帶式推土機(jī)（卡特D375/475）等設(shè)備組成。

工作面生產(chǎn)組織采用“一移兩爆四采”方式[1]，爆破后物料粒度最大不超過2 500 mm×2 000 mm ×2 000 mm，由電鏟裝載物料至自移式破碎站破碎粒度達(dá)到400 mm×400 mm×400 mm以下[2]，經(jīng)轉(zhuǎn)載膠帶橋、接料車、剝離工作面移置式帶式輸送機(jī)、升坑半固定式帶式輸送機(jī)、排土場(chǎng)移置式帶式輸送機(jī)及履帶式排土機(jī)（軌道式卸料尾車）輸送至外排土場(chǎng)排棄。其中1101A、1501為移置式帶式輸送機(jī)，分別布置在剝離和排土工作面上，隨平盤工作面推進(jìn)，不斷向前平行移設(shè)，間隔2～3個(gè)月和4～6個(gè)月；1201、1301、1401為半固定式帶式輸送機(jī)，布置在礦坑北側(cè)端幫，隨著作業(yè)平盤的推進(jìn)，定期接長（初期）或縱向移設(shè)（后期），接長或縱向移設(shè)間隔2～3個(gè)月。

2 生產(chǎn)情況

第I階段（即破碎機(jī)齒輥改造前）：半連續(xù)工藝系統(tǒng)從2013年11月帶料試生產(chǎn)到2015年3月，累計(jì)作業(yè)量650萬m3，平均作業(yè)能力4 633 t/h。期間，共進(jìn)行了6次移設(shè)，1101A帶式輸送機(jī)由最初安裝的500 m延長至1 240 m，每次移設(shè)時(shí)向西平行移設(shè)80 m；1301帶式輸送機(jī)機(jī)尾隨1101A帶式輸送機(jī)移設(shè)每次延長80 m，共延長4次；1501帶式輸送機(jī)于2014年4月、2015年2月完成2次移設(shè)工作，第1次移設(shè)由于受排土空間限制，完成了升段15 m至1475標(biāo)高并向前推進(jìn)80 m的移設(shè)工作，增加了近一倍的排土空間；1401帶式輸送機(jī)機(jī)頭隨1501移設(shè)延長2次，每次80 m。

第II階段（即破碎機(jī)齒輥改造后）：半連續(xù)工藝系統(tǒng)從2015年4—6月對(duì)MMD自移式破碎站破碎機(jī)整體進(jìn)行改造，2015年7月到2016年10月，累計(jì)作業(yè)量800萬m3，平均作業(yè)能力5 522 t/h。期間，共進(jìn)行了6次移設(shè)，受工作面長度制約，1101A帶式輸送機(jī)從最長時(shí)的1240 m逐步縮短至目前的600 m。

經(jīng)過改造后的破碎站處理能力及運(yùn)行穩(wěn)定性有了較大的提升，系統(tǒng)設(shè)備整體完好率達(dá)到了92.25%。在巖石硬度適中、爆破質(zhì)量較好以及工作面條件理想的情況下，自移式破碎站基本能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。破碎站最大瞬時(shí)處理能力由改造前的10 375 t/h左右提高到12 500 t/h左右，單日最大產(chǎn)量由125 619 t（50 247.6 m3）提高到 139 836 t（55 934.4 m3）。最高單月產(chǎn)量由252萬t（101萬m3）提高到280萬t（112萬m3）。平朔公司P&H4100XPC電鏟最大作業(yè)能力1 440萬m3/a[3]，按年工作時(shí)間330 d，平均每天工作20 h計(jì)算，電鏟裝載能力為5 454 t/h，基本與目前破碎站實(shí)際作業(yè)能力匹配。

統(tǒng)計(jì)的單位成本由第I階段的22.79元/m3，降為第II階段的14.70元/m3，降幅達(dá)35.5%。

3 設(shè)備情況

東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)經(jīng)過近3年的試驗(yàn)、摸索、整改、改造，目前形成較完整的半連續(xù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)和作業(yè)流程。但是系統(tǒng)自投運(yùn)以來暴露出若干問題，其中部分問題得到了有效的解決，部分設(shè)計(jì)、制造中存在的缺陷無法得到根本解決，影響了設(shè)備的效率和性能。

3.1 重點(diǎn)解決了的設(shè)備問題

1）自移式破碎站能力不足的問題。MMD公司于2015年3—6月對(duì)破碎站進(jìn)行了整體改造，主要改造內(nèi)容：① 破碎機(jī)主機(jī)由原 MMD1400型改為MMD1500型，②相應(yīng)的破碎機(jī)減速機(jī)由原R400增大為 R630，③液力偶合器由原 Voith650改為Voith750，④破碎齒由原來的螺栓連接更換為焊接結(jié)構(gòu)，齒輥由3齒10環(huán)改為3齒9環(huán)，⑤破碎機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元由原來的2×450 kW感應(yīng)電機(jī)更換為2 ×500 kW的磁阻電機(jī)，并增加了相應(yīng)的電控及功率單元，更換了相應(yīng)的變壓器及控制系統(tǒng)，⑥對(duì)相關(guān)的料倉、支撐結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了改造和更換。

2）對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行了大量的優(yōu)化和改進(jìn)，優(yōu)化人機(jī)對(duì)話機(jī)制及設(shè)備之間的連鎖控制，簡化設(shè)備操作，完善報(bào)警信號(hào)，加強(qiáng)對(duì)通訊信號(hào)的保護(hù)，有效提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性[4]。

3）制作移動(dòng)式接料小車代替電纜漏斗車的接料功能，保證連接橋來料可靠的輸送至工作面帶式輸送機(jī)，該項(xiàng)改造主要增加了移動(dòng)防跑偏的功能，設(shè)備移設(shè)對(duì)位時(shí)不需要考慮設(shè)備間的相互影響，避免了設(shè)備的重復(fù)啟停及對(duì)設(shè)備損傷等，大大減少了移設(shè)對(duì)位所需時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

4）帶式輸送機(jī)溜槽改造，溜槽槽體加寬部分及接料板采用30 mm的耐磨360鋼板制作，緩沖板上焊接150 mm×150 mm的防砸格，受來料沖擊自燃堆存物料，減少物料對(duì)緩沖板的磨損；導(dǎo)料槽體兩側(cè)增加耐磨襯板，減少物料對(duì)槽體的磨損，導(dǎo)料槽外增加擋皮，減少跑料，物料拋擲點(diǎn)增加坡面接料板，所有物料經(jīng)緩沖板緩沖后進(jìn)入皮帶，有效減少對(duì)皮帶的沖擊和磨損。

5）對(duì)1101A過渡橋變坡弧度進(jìn)行改造，縮短過渡橋，將靠界開采極限距離調(diào)整為85 m，爆量采掘?qū)挾仍黾又?5 m，采掘爆破量由1幅增加至3幅，提升了系統(tǒng)生產(chǎn)效率的同時(shí)也完善了工藝“自給”功能[5]。

6）破碎站、連接橋和1101A制作安裝噴水降塵系統(tǒng)。

3.2 目前仍存在的設(shè)備問題

連接橋、電纜漏斗車3個(gè)電纜卷筒不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收放電纜功能，需人工頻繁操作，擺線架、導(dǎo)纜架結(jié)構(gòu)不合理，電纜纏繞無規(guī)律，易與固定架刮擦損傷電纜（已發(fā)生多次電纜皮刮破）。

3.3 設(shè)備設(shè)計(jì)制造缺陷

1）破碎站進(jìn)線電纜耦合點(diǎn)和連接橋機(jī)頭去往破碎站的電纜耦合點(diǎn)均在設(shè)備較高位置，切換電源時(shí)需用吊車吊掛電纜，且擺動(dòng)幅度大，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）破碎站、連接橋、電纜漏斗車履帶驅(qū)動(dòng)底盤偏低，距離地面最小高度分別為350、200、300 mm，對(duì)工作面要求苛刻，遠(yuǎn)不如電鏟履帶及底盤適應(yīng)性強(qiáng)，增大了工作面平整的工作量。

3）破碎站受料斗不能實(shí)現(xiàn)三面裝車，只能尾部裝車，影響電鏟作業(yè)效率。

3.4 制約系統(tǒng)的非設(shè)備因素

東露天礦坑環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)條件惡劣，礦坑呈不規(guī)則狀且規(guī)模較小，靠界端幫、平盤推進(jìn)不整齊，制定的規(guī)劃得不到有效實(shí)施，坑內(nèi)設(shè)備較多，設(shè)備布置、平盤作業(yè)間距等因素嚴(yán)重制約半連續(xù)系統(tǒng)的效率發(fā)揮。

1）受征地搬遷制約，剝采工作面長度不足，對(duì)系統(tǒng)效率和成本有較大影響。主要體現(xiàn)在工作面帶式輸送機(jī)1 101A原設(shè)計(jì)長度1 780 m，實(shí)際最長時(shí)僅為1 240 m，目前已縮短至600 m。排土場(chǎng)1501帶式輸送機(jī)原設(shè)計(jì)長度1 730 m，實(shí)際僅布置1 500 m。另外，排土機(jī)設(shè)計(jì)排土方式為下排30 m，上排15 m,由于排土空間限制，實(shí)際作業(yè)為下排15 m，上排15 m。導(dǎo)致移設(shè)搬家周期縮短，移設(shè)頻繁，效率降低，成本增加。

2）受礦坑推進(jìn)影響，從而使工作面準(zhǔn)備和爆破量準(zhǔn)備銜接不好，導(dǎo)致系統(tǒng)有效作業(yè)時(shí)間降低。

3）東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)原設(shè)計(jì)工藝布置為雙工作面開采，雙工作面帶式輸送機(jī)作業(yè)，工作面帶式輸送機(jī)移設(shè)搬家基本不影響破碎站的作業(yè)時(shí)間，目前實(shí)際作業(yè)為單工作面開采。每次剝離工作面帶式輸送機(jī)移設(shè)都要影響系統(tǒng)作業(yè)時(shí)間，降低了設(shè)備效率。

4）采空區(qū)的影響：東露天礦1290平盤小窯采空區(qū)密集，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備安全構(gòu)成威脅，較多的探孔量和較長的探孔時(shí)間影響了有效作業(yè)時(shí)間。

5）紅黏土的影響：作業(yè)區(qū)域存在部分紅黏土，紅黏土通過性差、易粘結(jié)，溜槽堵料嚴(yán)重，影響運(yùn)輸環(huán)節(jié)作業(yè)，制約系統(tǒng)工作效率。

6）爆破的影響：①對(duì)爆破質(zhì)量要求較高，造成爆破成本上升，另外由于爆破質(zhì)量不穩(wěn)定影響破碎機(jī)工作效率；②爆破后存在的拉底現(xiàn)象，影響作業(yè)效率。

7）粉塵的影響：自移式破碎站、排土機(jī)及各轉(zhuǎn)載點(diǎn)作業(yè)時(shí)灰塵較大，人工值守轉(zhuǎn)載點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)效率有一定影響。

8）半連續(xù)系統(tǒng)目前是平朔公司獨(dú)有的一套設(shè)備，除電鏟外其他設(shè)備備件與公司現(xiàn)有設(shè)備兼容和通用性較差，既要保證生產(chǎn)所需，又要兼顧庫存壓力，備件保障挑戰(zhàn)性大。

4 半連續(xù)工藝與單斗卡車工藝的比較

4.1 單斗卡車工藝特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：初期投資低；基建工程量小、占地面積小、建設(shè)速度快、礦山工程延深速度快、工作線推進(jìn)強(qiáng)度大、生產(chǎn)機(jī)動(dòng)靈活、效率高、產(chǎn)量大；對(duì)爆破質(zhì)量要求不太高。

缺點(diǎn):運(yùn)營成本高，隨著開采的推進(jìn)，卡車運(yùn)距越來越大，開采和排土條件逐漸變差。由于我國“富煤少油”的資源稟賦[6]，燃油價(jià)格居高不下，并且短缺的可能越來越大。這些問題的直接后果就是卡車運(yùn)營成本呈現(xiàn)逐步增長的態(tài)勢(shì)，并導(dǎo)致開采成本不斷提高，經(jīng)濟(jì)效益差。礦用特大型重載卡車，國產(chǎn)化程度低，大部分需要進(jìn)口，由于進(jìn)口備品備件漲價(jià)幅度大，且卡車運(yùn)行10多年后維修成本占比增速較快，直接導(dǎo)致生產(chǎn)成本的快速上升。

4.2 半連續(xù)工藝特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：隨著礦山的開采深度和運(yùn)距的增加，半連續(xù)工藝的應(yīng)用有利于減少開采運(yùn)輸成本和現(xiàn)有礦山開采工藝的改造，能有效解決中、硬巖石的開采，實(shí)現(xiàn)礦巖的連續(xù)運(yùn)輸，有利于生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大；半連續(xù)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，人工勞動(dòng)強(qiáng)度低；與卡車相比，帶式輸送機(jī)輸送效率高，安全系數(shù)較高，維護(hù)檢修工作量小、故障率低、備品備件及維修保養(yǎng)費(fèi)用低、運(yùn)營成本低。

缺點(diǎn)：初期投資較大，一套半連續(xù)系統(tǒng)的初期投資約為2套（8臺(tái)卡車/套）卡車系統(tǒng)的初期投資。一些關(guān)鍵技術(shù)還在持續(xù)改進(jìn)中，例如作為半連續(xù)系統(tǒng)的核心設(shè)備，自移式破碎機(jī)本身的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性、與單斗挖掘機(jī)在工作面的高效配合等尚需得到大量的實(shí)踐檢驗(yàn)[7]。破碎是半連續(xù)工藝的核心，研究及設(shè)計(jì)工作大多圍繞破碎機(jī)展開，破碎環(huán)節(jié)已經(jīng)成為制約半連續(xù)系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。對(duì)穿爆工作要求高，受物料因素影響較大。串聯(lián)系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都有較高的要求，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，計(jì)劃、規(guī)劃性強(qiáng)，生產(chǎn)組織調(diào)整不夠靈活，對(duì)生產(chǎn)管理要求比較高。

4.3 成本比較

半連續(xù)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)為外排作業(yè)，而單斗卡車目前均已轉(zhuǎn)內(nèi)排，所以選取時(shí)間最接近的2013年單斗卡車工藝外排作業(yè)與半連續(xù)工藝系統(tǒng)作業(yè)做比較，考慮到燃油、輪胎等大宗物資價(jià)格波動(dòng)大，以2015年的物資價(jià)格為基準(zhǔn)計(jì)算（2015年燃油價(jià)格較2013年有所降低）。

1）單斗卡車工藝：2013年單斗卡車外排作業(yè)，平均運(yùn)距3.4 km，提升高度150 m，綜合成本18.53元/m3（含折舊），14.53元/m3（不含折舊）；

2）半連續(xù)工藝：半連續(xù)系統(tǒng)目前平均運(yùn)距4.2km，提升高度為185 m；綜合成本為14.7元/m3（含折舊），10.78元/m3（不含折舊）；

3）1套半連續(xù)系統(tǒng)的投資約為73 000萬元，1套單斗卡車的投資約為39 300萬元，假設(shè)半連續(xù)系統(tǒng)和單斗卡車年作業(yè)量均為1 000萬m3，粗略計(jì)算得出前9年的綜合成本（一次性初期投資+生產(chǎn)成本）半連續(xù)工藝大于單斗卡車工藝，9年后的綜合成本半連續(xù)工藝低于單斗卡車工藝。

5 結(jié) 語

當(dāng)物料運(yùn)輸路段為上坡且運(yùn)距較長時(shí)（2～3 km），半連續(xù)工藝優(yōu)勢(shì)更為突顯。在空間應(yīng)用不靈活且提升高度陡增的區(qū)域，可以考慮2種工藝的結(jié)合，既可發(fā)揮卡車運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、短途運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、有利于強(qiáng)化開采的長處，又可以發(fā)揮帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)哪芰Υ?、爬坡能力?qiáng)、運(yùn)營費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)，兩者聯(lián)合可以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益[8]。

［1］張迎平，雷獻(xiàn)，賀繼軍.平朔東露天礦排土機(jī)和移置式帶式輸送機(jī)升段移設(shè)［J］.露天采礦技術(shù)，2015（7）：4－6.

［2］孫金龍，姬長生，陳樹召.自移式破碎機(jī)半連續(xù)工藝在平朔東露天礦的應(yīng)用前景［J］.中國礦業(yè)，2012（3）：85－87.

［3］鄧有燃，陳德付，威華，等.安家?guī)X露天礦電鏟效率影響因素分析［J］.露天采礦技術(shù)，2014（7）：23－25.

［4］李樹學(xué)，袁金祥.半連續(xù)工藝在伊敏露天礦的應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2011（1）：5－8.

［5］侯誠達(dá).半連續(xù)工藝在平朔礦區(qū)應(yīng)用前景展望［J］.露天采煤技術(shù)，1998（3）：14－16.

［6］鄭友毅.我國露天煤礦半連續(xù)開采工藝的應(yīng)用和發(fā)展策略［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011（5）：756－761.

［7］王喜富，張幼蒂，才慶祥，等.露天煤礦半連續(xù)工藝關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998（12）：402－405.

［8］李克民，王斌，張幼蒂，等.露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)的應(yīng)用研究.［J］.露天采礦技術(shù)，2005（5）：9－14.

【責(zé)任編輯：解連江】

Analysis on semi-continuous technology system operation evaluation in East Open-pit Mine

HE Jijun
(East Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036000,China)

The rock semi-continuous process system has been operated for nearly 3 years in Pingshuo East Open-pit Mine,the mine optimized and reformed some exposed problems.This article analyzed and summarized the exposed problems in the process of semi-continuous process system，and compared the production cost between the semi-continuous process and shovel-truck technology.

semi-continuous technology;open-pit mine;production cost;operation；evaluation

TD824

B

1671－9816（2017）03－0031－04

2016-10-25

賀繼軍（1986—），男，山西朔州人，學(xué)士，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)任中煤平朔集團(tuán)東露天礦半連續(xù)生產(chǎn)班機(jī)電技術(shù)主管。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.009

賀繼軍.平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（3）：31-33.