平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)后續(xù)應(yīng)用研究

張 巖，趙登娟

（中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司 東露天礦，山西 朔州 036006）

平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)后續(xù)應(yīng)用研究

張 巖，趙登娟

（中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司 東露天礦，山西 朔州 036006）

平朔東露天礦為更好控制生產(chǎn)成本，現(xiàn)對其前期及后續(xù)使用成本分析，得出排除客觀條件后，半連續(xù)工藝系統(tǒng)與卡車間斷工藝系統(tǒng)的平均生產(chǎn)成本將趨近或低于卡車間斷工藝成本。

露天礦；半連續(xù)工藝；間斷工藝；成本

0 引言

平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)主要由單斗挖掘機(jī)、自移式破碎機(jī)、皮帶橋、卸料小車、排土機(jī)、5條膠帶機(jī)及輔助設(shè)備組成，采裝的物料由自移式破碎機(jī)破碎后，經(jīng)水平膠帶機(jī)與提升膠帶運(yùn)輸至外排土場，通過排土機(jī)進(jìn)行上排與下排，完成物料外排?，F(xiàn)由于征地問題，導(dǎo)致東露天礦工作面工作線長度不斷縮短以及外排土場無剩余空間，因此半連續(xù)工藝系統(tǒng)于2016年10月中旬暫且停止作業(yè)。

半連續(xù)工藝系統(tǒng)于2013年10月投入使用，經(jīng)1個月調(diào)試，2013年11月正式開始生產(chǎn)，截止2016年10月中旬停止運(yùn)行，生產(chǎn)月為36個月，總開采量為1494.27萬m3，期間對系統(tǒng)開采參數(shù)與開采程序進(jìn)行了優(yōu)化[1-3]，對設(shè)備進(jìn)行了改造，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%，破碎站最大瞬時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）。

1 前期使用成本分析

半連續(xù)工藝系統(tǒng)屬于新工藝，評價(jià)其應(yīng)用價(jià)值最直接的方法就是與傳統(tǒng)工藝系統(tǒng)成本對比，通過與卡車間斷工藝成本分析得到，半連續(xù)工藝系統(tǒng)2016年1—10月平均生產(chǎn)成本為24.65元/m3（半連續(xù)工藝系統(tǒng)外排成本），較相對應(yīng)卡車間斷工藝平均生產(chǎn)成本為13.77元/m3（卡車間斷工藝內(nèi)排成本）增加10.88元/m3。

待東露天礦完成征地后，半連續(xù)工藝系統(tǒng)將進(jìn)行內(nèi)排作業(yè)，將排土機(jī)布置于內(nèi)排土場1290平盤及采運(yùn)排位于同一水平，相對系統(tǒng)外排作業(yè)，減少了爬坡膠帶機(jī)運(yùn)輸成本。前期東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)只有1401膠帶機(jī)爬坡，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，1401膠帶機(jī)2016年 1—9月用電 1 036萬kW·h，運(yùn)輸物料432.96萬m3，如電費(fèi)按0.6元/（kW·h）計(jì)算，當(dāng)半連續(xù)工藝系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行時，所有膠帶機(jī)呈水平運(yùn)輸，此時水平膠帶機(jī)總長度與之前處于水平膠帶機(jī)的總長度相差不大，因此將半連續(xù)工藝系統(tǒng)前期平均生產(chǎn)成本去除爬坡1401膠帶機(jī)的平均生產(chǎn)成本則近似為恢復(fù)后半連續(xù)工藝系統(tǒng)的平均生產(chǎn)成本，為23.21元/m3。

2 后續(xù)工作面膠帶機(jī)布置情況

初設(shè)半連續(xù)工藝系統(tǒng)在工作面1290與1275平盤分別布置1條膠帶機(jī)，由1臺P&H4100電鏟進(jìn)行開采，1臺電鏟服務(wù)2個臺階，在盡量減少壓煤的基礎(chǔ)上，下部煤層出露速度將決定半連續(xù)工藝系統(tǒng)能否同時布置2條工作面膠帶機(jī)。

2.1 電鏟跨臺階開采間隔時間

1）1275平盤不預(yù)留采寬。如1275平盤不預(yù)留寬，可減少壓煤，當(dāng)工作面布置2條膠帶機(jī)時，電鏟在1290平盤開采80 m后進(jìn)行膠帶機(jī)移設(shè)，移設(shè)完成后對1275平盤進(jìn)行平整、穿孔、爆破，此工程中半連續(xù)工藝系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)1275平盤完成爆量接續(xù)后，對1275平盤進(jìn)行開采，雙工作面膠帶機(jī)布置示意如圖1（a），為了縮短半連續(xù)工藝系統(tǒng)非工作時間，初期對1275平盤進(jìn)行平整、穿孔、爆破時，盡量減少一次性穿爆工程量，但又要保證開采完初期爆量之后，接續(xù)爆量已完成，同時考慮到鉆機(jī)作業(yè)空間與安全性，因此不宜同時布置多臺鉆機(jī)在同一工作面同時作業(yè)[4-5]。按半連續(xù)工藝系統(tǒng)日產(chǎn)量3萬m3計(jì)算，初期1275平盤爆破區(qū)域?yàn)?0 m×490 m，對該區(qū)域進(jìn)行平整、穿孔、爆破時間共為10 d，開采該區(qū)域量29.4萬m3需10 d，1275平盤接續(xù)爆量區(qū)域也為40 m×490 m，平整與穿爆時間為10 d，剛好在半連續(xù)工藝系統(tǒng)開采完初期爆量時完成接續(xù)工程量，為了縮短半連續(xù)工系統(tǒng)非工作時間，當(dāng)1290平盤膠帶機(jī)移設(shè)50 m后（移設(shè)時間為5 d），就對1275平盤初期爆量區(qū)域進(jìn)行平整與穿爆，因此由1290平盤轉(zhuǎn)至1275平盤開始作業(yè)間隔時間為15 d。

2）1275平盤預(yù)留一幅采寬。在減少壓煤的基礎(chǔ)上，為避免電鏟換臺階開采等待時間，1275平盤預(yù)留一幅采寬（雙工作面膠帶機(jī)布置示意如圖1中圖b），當(dāng)電鏟對1290平盤開采結(jié)束前，完成1275平盤預(yù)留一幅采寬的爆破，開采1275平盤預(yù)留爆破量時移設(shè)1290平盤工作面膠帶機(jī)。

2.2 雙膠帶機(jī)與單膠帶機(jī)對煤層出露影響

在不考慮采空區(qū)影響時，當(dāng)?shù)V坑呈矩形進(jìn)行開采時，1290平盤及以下平盤，南幫設(shè)計(jì)1275平盤干道與1245平盤干道，北幫設(shè)計(jì)1290平盤干道、1260平盤干道與4下1平盤干道，干道寬度為40 m，保安平盤寬度5 m，則各工作線長度關(guān)系見表1。

1290平盤工作線長度不同時，工作面采取雙膠帶機(jī)與單膠帶機(jī)對應(yīng)的原煤年平均產(chǎn)量如圖2，不同工作線長度與工作面膠帶機(jī)布置對應(yīng)的產(chǎn)量見表2。

圖1 雙工作面膠帶機(jī)布置示意

表 1 1290平盤及以下平盤工作線長度關(guān)系

圖 2 不同工作線長度與工作面膠帶機(jī)布置對應(yīng)的產(chǎn)量

在其他條件相同時，1290平盤工作線越長，工作面單膠帶機(jī)布置與雙膠帶機(jī)布置產(chǎn)量差值越大，如采用工作面雙膠帶機(jī)布置，要達(dá)到年產(chǎn)量2 000萬t，需工作面工作線太長，以東露天礦采區(qū)劃分計(jì)劃根本無法滿足。

當(dāng)東露天礦所有煤層剛通過榆嶺礦采空區(qū)后，地表線、1290平盤工作線、4煤、9煤、11煤工作線位置如圖3。

煤層通過榆嶺礦采空區(qū)后，相對礦坑矩形推進(jìn)，此時礦坑呈喇叭口，對產(chǎn)量影響更大，具體數(shù)據(jù)見表3。

在不考慮采空區(qū)影響時，當(dāng)征地得到解決后，要達(dá)到東露天礦原煤年產(chǎn)量2 000萬t，工作面只能布置單膠帶機(jī)，如在采空區(qū)布置半連續(xù)工藝系統(tǒng)作業(yè)，要保證年產(chǎn)量2 000萬t，要求礦坑年推進(jìn)度更大，不適合工作面雙膠帶機(jī)布置。

表2 不同工作線長度與工作面膠帶機(jī)布置對應(yīng)的產(chǎn)量

圖 3 礦坑各煤層通過榆嶺礦采空區(qū)后工作線位置示意圖

表 3 礦坑煤層通過榆嶺礦采空區(qū)后工作幫工作線長度及產(chǎn)量

3 后續(xù)使用成本分析

當(dāng)半連續(xù)工藝系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行后，如單從生產(chǎn)成本考慮，只有生產(chǎn)成本小于或等于卡車生產(chǎn)成本時才具備繼續(xù)使用價(jià)值，鑒于前期運(yùn)行成本，半連續(xù)工藝系統(tǒng)恢復(fù)后的平均生產(chǎn)成本為23.21元/m3，卡車平均運(yùn)行成本為13.77元/m3，分析當(dāng)2種工藝系統(tǒng)平均生產(chǎn)成本相等時膠帶機(jī)最小總長度。

首先計(jì)算由于增加膠帶機(jī)長度而系統(tǒng)相對應(yīng)增加的成本。水平膠帶機(jī)半連續(xù)工藝系統(tǒng)前期使用過程中，1501膠帶機(jī)長度保持1 484 m，配備3個驅(qū)動，從開始使用到2016年9月，1501膠帶機(jī)用電900萬kW·h，完成運(yùn)輸量1 462.13萬m3，電費(fèi)按0.6元/（kW·h）計(jì)算，則1501膠帶機(jī)每個驅(qū)動平均生產(chǎn)成本為0.123元/m3，由于1501膠帶機(jī)處于排土場工作面，工作狀態(tài)處于排土機(jī)前段有物料而后段無物料運(yùn)行，因此膠帶機(jī)在使用過程中相當(dāng)于一半時間處于滿物料作業(yè)，在計(jì)算膠帶機(jī)滿物料運(yùn)行時每個驅(qū)動平均成本按1501膠帶機(jī)每個驅(qū)動成本增加10%計(jì)算，為0.135元/m3，水平膠帶機(jī)每增加500 m增加一個驅(qū)動。2016年1—10月卡車間斷工藝平均生產(chǎn)成本建立于卡車平均加權(quán)運(yùn)距為2.5 km、高差為20.22 m的基礎(chǔ)上，通過前期對卡車油耗的統(tǒng)計(jì)，油耗與卡車運(yùn)距與高差關(guān)系為：

式中：F為增加油耗，kg/m3；S為運(yùn)距，km；H為高差，m。

柴油價(jià)格參考2016年1—9月平均價(jià)4 800元/ t，由此得到半連續(xù)工藝系統(tǒng)轉(zhuǎn)內(nèi)排后生產(chǎn)成本與卡車間斷工藝成本相等時其膠帶機(jī)最小總長度：

式中：L為膠帶機(jī)總長度，km；H為高差，為0m；半連續(xù)工藝系統(tǒng)恢復(fù)后膠帶機(jī)總長度為4.13 km，卡車雙環(huán)運(yùn)輸距離較膠帶機(jī)總長度減少2.175 km（半連續(xù)工藝系統(tǒng)膠帶機(jī)長度與卡車雙環(huán)運(yùn)輸運(yùn)距關(guān)系示意圖如圖4）。

圖4 半連續(xù)工藝系統(tǒng)膠帶機(jī)長度與卡車雙環(huán)運(yùn)輸運(yùn)距關(guān)系示意圖

2種工藝系統(tǒng)平均生產(chǎn)成本相等時膠帶機(jī)最小總長度為：

電費(fèi)與柴油價(jià)格對膠帶機(jī)最小總長度有影響，現(xiàn)分別分析其中一價(jià)位固定時另一價(jià)位對膠帶機(jī)長度的影響（電費(fèi)與膠帶機(jī)長度關(guān)系如圖5與柴油單價(jià)與膠帶機(jī)長度關(guān)系如圖6）。

在柴油價(jià)格固定時，膠帶機(jī)長度隨著電費(fèi)單價(jià)的增加而增加，反之，在電費(fèi)價(jià)格固定時，膠帶機(jī)長度隨著柴油單價(jià)的增加而減短，但在電費(fèi)與柴油價(jià)格處于正常波動范圍內(nèi)時，膠帶機(jī)長度始終較長，當(dāng)電費(fèi)為0.6元/（kW·h）、柴油4 800元/t時，當(dāng)卡車間斷工藝與半連續(xù)工藝系統(tǒng)生產(chǎn)成本相等時，膠帶機(jī)最小總長度為33.9 km，造成膠帶機(jī)總長度較長主要是由于2種工藝系統(tǒng)生產(chǎn)成本差距較大。由于東露天礦是國內(nèi)首家應(yīng)用自移式破碎機(jī)工藝系統(tǒng)進(jìn)行巖石剝離的露天礦，并無可借鑒經(jīng)驗(yàn)，同時由于破碎巖石挑戰(zhàn)性較大[6-8]，只有通過不斷的積累現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，不斷對系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新改造、開采參數(shù)優(yōu)化，整體系統(tǒng)達(dá)到了較好的應(yīng)用效果。

當(dāng)半連續(xù)工藝系統(tǒng)內(nèi)排恢復(fù)運(yùn)行時，2種工藝系統(tǒng)生產(chǎn)成本總體相差9.44元/m3，由于半連續(xù)工藝系統(tǒng)前提實(shí)際投資7.3億元，2016年1—10月系統(tǒng)折舊費(fèi)用為7.39元/m3，相對應(yīng)卡車間斷工藝系統(tǒng)折舊費(fèi)為1.63元/m3，同時由于半連續(xù)工藝系統(tǒng)備件與其他系統(tǒng)通用性差及前期磨合期應(yīng)用過程中的改裝，導(dǎo)致耗材備件額度消耗較多，2016年1—10月費(fèi)用達(dá)2.53元/m3，因此2種工藝系統(tǒng)平均生產(chǎn)成本相差主要存在于客觀差值。目前半連續(xù)工藝系統(tǒng)設(shè)備已購買，無論系統(tǒng)運(yùn)行與否，折舊費(fèi)依舊產(chǎn)生，因此撇開設(shè)備折舊費(fèi)用，通過后續(xù)不斷對半連續(xù)工藝系統(tǒng)進(jìn)行完善，在半連續(xù)工藝系統(tǒng)不受征地的影響下，設(shè)備效率得以有效發(fā)揮，半連續(xù)工藝系統(tǒng)與卡車間斷工藝系統(tǒng)的平均生產(chǎn)成本將趨近或低于卡車間斷工藝成本。

圖 5 電費(fèi)與膠帶機(jī)長度關(guān)系

圖 6 柴油單價(jià)與膠帶機(jī)長度關(guān)系

4 結(jié) 論

1）通過對比前期半連續(xù)工藝系統(tǒng)與卡車間斷工藝系統(tǒng)的成本，得出前者較后者增加了10.88元/m3；

2）分別分析工作面雙膠帶機(jī)與單膠帶機(jī)布置對東露天礦原煤產(chǎn)量的影響，得出當(dāng)半連續(xù)工藝系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行后，工作面將繼續(xù)采用單膠帶機(jī)布置；

3）通過對后期半連續(xù)工藝系統(tǒng)運(yùn)行成本分析，得出要使半連續(xù)工藝系統(tǒng)與卡車間斷工藝系統(tǒng)成本相等，膠帶機(jī)總長度較大，鑒于折舊費(fèi)已固定，因此可通過不斷對半連續(xù)工藝系統(tǒng)進(jìn)行完善，使2種工藝系統(tǒng)平均生產(chǎn)成本趨近。

［1］ 尚濤，才慶祥，陳樹召，等.帶自移式破碎機(jī)半連續(xù)工藝系統(tǒng)工作面參數(shù)優(yōu)化［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（6）：820-825.

［2］ 王喜富，彭世濟(jì)，張達(dá)賢.礦山半連續(xù)工藝系統(tǒng)可靠性研究［J］.有色金屬，1995（3）：6-11.

［3］ 張瑞強(qiáng)，董志龍.大型自移式破碎機(jī)在露天礦的應(yīng)用［J］.礦山機(jī)械，2012，40（2）：54-57.

［4］ 車兆學(xué)，才慶祥，劉勇．露天煤礦半連開采工藝及應(yīng)用技術(shù)研究［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［5］ 王博文，才慶祥，陳彥龍，等.露天礦帶式輸送機(jī)移設(shè)方式研究［J］.金屬礦山，2010（7）：113-115.

［6］ 王喜富，李仲學(xué)，任占營.露天礦半連續(xù)工藝破碎轉(zhuǎn)載站參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化［J］.金屬礦山，2001（12）：22-24.

［7］ 果曉明．露天礦破碎-膠帶半連續(xù)運(yùn)輸工藝的研究與實(shí)踐［J］．首鋼科技，2005（6）：1-7.

［8］ 劉昱.全移動破碎機(jī)半連續(xù)工藝系統(tǒng)類型的優(yōu)化選擇［J］.露天采礦技術(shù)，2012（1）：17-20.

【責(zé)任編輯：解連江】

Research on semi-continuous process system follow-up application in Pingshuo East Open-pit Mine

ZHANG Yan,ZHAO Dengjuan
(East Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Coal Co.,Ltd.,Shuozhou 036006,China)

In order to better control the production cost,the article analyzes preliminary and subsequent use cost,and obtains that the average production cost of the semi-continuous process and truck intermittent process system will approach or be below the cost of the truck intermittent process after excluding the objective condition.

open-pit mine;semi-continuous process;intermittent process;cost

TD824

B

1671－9816（2017）06－0037－05

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.011

張巖，趙登娟.平朔東露天礦半連續(xù)工藝系統(tǒng)后續(xù)應(yīng)用研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（6）：37-40.

2017-02-08

張 巖（1990—），男，學(xué)士，2014年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)露天開采專業(yè)，現(xiàn)在中煤平朔東露天礦生產(chǎn)技術(shù)部工作。