安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造

王剛

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造

王剛

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

根據(jù)安太堡露天煤礦輸煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的問題，提出了有針對(duì)性的原煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造方案，確定了大巷與平巷的最終搭接位置，形成可靠的運(yùn)輸系統(tǒng)，有效地節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了環(huán)境污染。

露天煤礦；運(yùn)輸系統(tǒng)；技術(shù)改造；生產(chǎn)成本

0 引言

安太堡露天煤礦位于山西平朔礦區(qū)的中部，東部為正在建設(shè)的東露天礦田，南部有安家?guī)X二號(hào)井及安家?guī)X露天礦田，北部為正在籌建的安太堡三號(hào)井，西部與雙碾合作區(qū)井田、井東井田及潘家窯合作區(qū)井田相連，安太堡露天煤礦面積33.3 km2。

安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造二期提運(yùn)工程設(shè)計(jì)是在安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造優(yōu)化的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作，隨著安太堡露天煤礦的開采及工作面的推進(jìn)，原有的端幫皮帶巷道已經(jīng)不能配合露天礦的運(yùn)輸環(huán)境，原煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造二期提運(yùn)工程設(shè)計(jì)是將原有的端幫皮帶巷道進(jìn)行延長(zhǎng)設(shè)計(jì)。

安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造二期提運(yùn)工程設(shè)計(jì)在露天煤礦的生產(chǎn)過程中極大地減少了汽車在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的車輛配備數(shù)量，減少了運(yùn)輸車輛的燃油消耗和氣體排放量,在降低環(huán)境污染方面起到了很大的作用,另外也解決了露天煤礦深部開采因運(yùn)輸距離增大而產(chǎn)生的運(yùn)輸效率低下和燃油消耗增加等問題[1-2]。

1 原有輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題

從安太堡露天煤礦開采現(xiàn)狀來看，向東繼續(xù)推進(jìn)進(jìn)入蘆子溝背斜影響區(qū)，該背斜煤層傾角急劇加大，煤層角度約16°，煤層落差高達(dá)200 m，隨著推進(jìn)剝采比增加、生產(chǎn)成本增加，在蘆子溝背斜影響區(qū)范圍內(nèi)剝采比高達(dá)6 m3/t?，F(xiàn)采掘場(chǎng)東南部已超過礦權(quán)界限，如按現(xiàn)采掘場(chǎng)形狀繼續(xù)開采降深，東南部南幫臺(tái)階形成一倒置“金字塔”形狀，剝離量巨大、而采出煤量較少。

目前，4#煤和9#煤運(yùn)輸大巷正在運(yùn)行，陷落柱西側(cè)的端幫平巷馬上要投入使用，但因陷落柱的出現(xiàn)導(dǎo)致運(yùn)輸大巷施工滯后、端幫平巷同樣施工滯后，而導(dǎo)致內(nèi)排土場(chǎng)滯后于采掘工作面，內(nèi)排土場(chǎng)排棄容量減少，此部分排棄量運(yùn)距增加、運(yùn)輸成本增加。

2 輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造的必要性

鑒于原輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題，為提高露天礦經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，并結(jié)合露天礦生產(chǎn)能力擴(kuò)大，對(duì)原輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造是必要的。

在露天礦擴(kuò)能和輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)上，正是選擇合理的破碎和運(yùn)輸方式的好時(shí)機(jī)，同樣也具備內(nèi)、外部的有利條件，更有利于提高露天煤礦的經(jīng)濟(jì)效益、可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境保護(hù)等問題。

3 輸煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造方案

安太堡露天煤礦由西向東開采一采區(qū)，4#煤大巷和9#煤大巷在掘進(jìn)過程中遇到嚴(yán)重風(fēng)化帶，尤其前方遇到陷落柱構(gòu)造，在風(fēng)化帶后是蘆子溝背斜，本次方案設(shè)計(jì)主要是解決在陷落柱和蘆子溝背斜影響下原煤運(yùn)輸系統(tǒng)的改造。

3.1 方案的提出

結(jié)合鉆孔資料、露天礦開采方向及排土位置，礦建部分的主要技術(shù)決策建立在降低露天礦開采成本、盡可能多回收煤炭資源的前提下，充分考慮露天礦采場(chǎng)現(xiàn)狀及制約因素，在充分滿足安全規(guī)程規(guī)范要求的同時(shí)，通過優(yōu)化巷道布置、降低建設(shè)投資、完善實(shí)用功能等措施，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。所以對(duì)原煤運(yùn)輸系統(tǒng)二期工程提出了幫坡巷道和坑內(nèi)明膠帶運(yùn)輸方案[3]。

3.2 幫坡巷道和坑內(nèi)明膠帶運(yùn)輸方案

4#煤和9#煤端幫帶式輸送機(jī)大巷在蘆子溝背斜軸處截?cái)啵贾糜谰枚藥推较?，帶式輸送機(jī)大巷布置在11#煤底板巖石中，可移式破碎站隨著工作幫由西向東移設(shè)。

二期工程輸煤巷道采用原設(shè)計(jì)布置方式，4#煤二段機(jī)輔合一大巷與9#、11#煤二段帶式輸送機(jī)大巷保持40 m間距?？紤]9#煤層為主采煤層，為降低運(yùn)輸費(fèi)用和減少露天坑積水對(duì)巷道的威脅，二段三條大巷沿9#煤層布置。根據(jù)鉆孔資料，隨著巷道的延伸，至一期工程以東1 441 m后遇到陷落柱和風(fēng)氧化帶，4#煤二段機(jī)輔合一大巷與9#、11#煤二段帶式輸送機(jī)大巷，需布置在11#煤層底板巖石中，以減少復(fù)雜的地質(zhì)條件及采空區(qū)對(duì)巷道產(chǎn)生的影響。

結(jié)合露天礦采場(chǎng)的布置，輔助運(yùn)輸巷道沿9#煤延伸至一期工程以東1 174 m后，已不能滿足露天爆破對(duì)端幫巷道影響的最小安全距離，所以，輔助運(yùn)輸延長(zhǎng)段巷道截止在二期工程以東1 174 m后不繼續(xù)往前延伸，利用4#煤二段機(jī)輔合一大巷兼做輔助運(yùn)輸。

3.3 巷道支護(hù)方式的確定

根據(jù)安太堡露天煤礦輸煤巷道的具體位置及圍巖條件，而且本次二期工程巷道延伸的建設(shè)時(shí)間非常緊迫，4#煤二段巷道需要考慮“機(jī)輔合一”布置方式，施工技術(shù)要求較高。為滿足安全和生產(chǎn)需要，巷道的設(shè)計(jì)和施工必須為大斷面巷道[4-7]。

本次二期工程過陷落柱及風(fēng)氧化帶的支護(hù)方式，采用錨網(wǎng)噴+錨索+鋼架的聯(lián)合支護(hù)。

3.4 大巷和平巷施工滯后影響內(nèi)排問題

大巷和端幫平巷后期施工位置如圖1。

圖1 大巷和端幫平巷施工位置示意圖

1）位置1到位置2之間大巷和平巷施工滯后影響內(nèi)排問題分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的資料，現(xiàn)在已開始使用位置2的大巷和平巷，現(xiàn)輸煤大巷和端幫平巷施工滯后，影響了內(nèi)排土場(chǎng)的跟進(jìn)。根據(jù)現(xiàn)狀圖綜合分析計(jì)算：在位置1到位置2之間內(nèi)排滯后時(shí)間約為1個(gè)月，內(nèi)排空間減少約3 000萬m3排棄量，此部分剝離量需排棄到更遠(yuǎn)、標(biāo)高更高的內(nèi)排土場(chǎng)（▽1420排土臺(tái)階）、運(yùn)距增加約3 km。

2）位置2到位置3之間大巷和平巷施工滯后影響內(nèi)排問題分析。大巷和平巷位置3的施工時(shí)間約為10個(gè)月，故在此10個(gè)月施工區(qū)范圍內(nèi)，內(nèi)排土場(chǎng)同樣滯后，此時(shí)間段內(nèi)排空間減少1 685萬m3剝離量，此部分剝離量需排棄到更遠(yuǎn)的內(nèi)排土場(chǎng)、運(yùn)距約增加2.7 km。

3）位置3到位置4之間大巷和平巷施工滯后影響內(nèi)排問題分析。陷落柱東側(cè)背斜開始處的端幫平巷位置為最終施工位置（位置4），施工時(shí)間約為12個(gè)月，故在此12個(gè)月施工區(qū)范圍內(nèi)，內(nèi)排土場(chǎng)同樣滯后，此時(shí)間段內(nèi)排空間減少142萬m3剝離量，此部分剝離量需排棄到更遠(yuǎn)的內(nèi)排土場(chǎng)、運(yùn)距增加約2.4 km。

大巷和平巷在滯后期間對(duì)內(nèi)排容量的影響和運(yùn)距影響見表1。大巷和平巷最終位置在蘆子溝背斜開始處，即圖1中位置4（至一期工程以東1 982 m）。此時(shí)內(nèi)排臺(tái)階已靠近蘆子溝背斜處，不能繼續(xù)前進(jìn)，故此時(shí)大巷和平巷對(duì)內(nèi)排土場(chǎng)的容量無影響[8]。

表1 內(nèi)排容量和運(yùn)距影響匯總

3.5 排水

4#煤二段機(jī)輔合一大巷與9#、11#煤二段帶式輸送機(jī)大巷，在11#煤層底板巖石中延伸至一期工程以東1 982 m后，設(shè)置一個(gè)水窩解決排水問題。

3.6 運(yùn)輸系統(tǒng)

一期工程以東1 982 m處，在露天坑底布置4#煤帶式輸送機(jī)平巷和9#煤帶式輸送機(jī)平巷，分別搭接到4#煤二段機(jī)輔合一大巷和9#、11#煤二段帶式輸送機(jī)大巷。坑內(nèi)布置明膠帶連接到露天礦坑底工作幫的4#煤破碎機(jī)和9#煤破碎機(jī)上。

煤流方向是破碎機(jī)→902-3、402-3皮帶→902-2、402-2皮帶→4#煤帶式輸送機(jī)平巷內(nèi)的402-1皮帶和9#煤帶式輸送機(jī)平巷內(nèi)的902-1皮帶→4#煤二段機(jī)輔合一大巷皮帶和9#、11#煤二段帶式輸送機(jī)大巷的皮帶→主斜井-地面。

3.7 輔助運(yùn)輸方式及設(shè)備

輔助運(yùn)輸系統(tǒng)遵照平朔公司使用習(xí)慣，采用無軌膠輪車。巷道延伸段布置時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的情況，還要考慮后期檢修的順暢以及方便設(shè)備運(yùn)輸?shù)男枰?，本次延伸需布置一條輔助運(yùn)輸巷。

新布置的輔助運(yùn)輸巷與9#煤皮帶巷的中心線間距保持30 m，與露天采場(chǎng)9#煤的邊坡間距為52.3 m。隨著輔助運(yùn)輸巷道的延伸，不能滿足露天爆破對(duì)井巷工程影響的分析結(jié)論，即“露天爆破對(duì)端幫巷道影響的最小安全距離為65 m，巷道之間煤柱為35 m，巷道與同層采空區(qū)的安全距離為60 m”。為滿足無軌運(yùn)輸需要，輔助運(yùn)輸巷道不能繼續(xù)隨著系統(tǒng)延伸，因此利用4#煤機(jī)輔合一巷作為輔助運(yùn)輸巷道。

4 結(jié)語及建議

巷道延伸方案是在安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)改造優(yōu)化的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作，所以巷道延伸方案的技術(shù)基礎(chǔ)和工作基礎(chǔ)、設(shè)施條件已經(jīng)成熟。根據(jù)地質(zhì)條件及煤層賦存條件的變化，進(jìn)行延長(zhǎng)巷道的設(shè)計(jì)工作。運(yùn)輸大巷盡可能沿11#煤底板巖石布置，以回避可能穿越4#煤、9#煤井工礦采空區(qū)時(shí)的安全隱患。針對(duì)蘆子溝背斜煤層傾角增大區(qū)域，提前背斜軸布置坑內(nèi)明膠帶，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但服務(wù)年限僅至2020年。自2013年至今，由于陷落柱施工復(fù)雜，巷道僅向陷落柱內(nèi)掘進(jìn)了70 m，直接對(duì)露天煤礦內(nèi)排滯后產(chǎn)生了一系列的影響，巷道延伸方案由于巷道均布置在煤層底板巖石中，施工工期也難以滿足露天生產(chǎn)要求。井巷系統(tǒng)的通風(fēng)、供配電、監(jiān)測(cè)、控制及通信，給排水及供熱等，延續(xù)輸煤系統(tǒng)的已有工程統(tǒng)一考慮。巷道延伸方案不涉及井口場(chǎng)地和設(shè)施的修改、擴(kuò)增。

［1］任利明.安太堡礦運(yùn)煤系統(tǒng)改造研究［J］.露天采礦技術(shù)，2008（1）：24-25.

［2］王東旭.扎哈淖爾露天礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造研究［J］.露天采礦技術(shù)，2016，31（3）：7-10.

［3］田樹昆.鄂爾多斯地區(qū)中小型露天煤礦端幫壓煤回采方法［J］.露天采礦技術(shù)，2016，31（10）：17-19.

［4］郭振興.復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面巷道支護(hù)方式優(yōu)化研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42（3）：12-16.

［5］曾佑富，伍永平，來興平，等.復(fù)雜條件下大斷面巷道頂板冒落失穩(wěn)分析［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2009，26（4）：424-427.

［6］王衛(wèi)軍，彭剛，黃俊.高應(yīng)力極軟破碎巖層巷道高強(qiáng)度耦合支護(hù)技術(shù)研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36（2）：223-228.

［7］周偉，韓流，才慶祥.內(nèi)排土場(chǎng)對(duì)端幫邊坡穩(wěn)定性影響研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2015，32（4）：671-676.

［8］謝文兵，荊升國，王濤，等.U型鋼支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其控制技術(shù)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（S1）：3743-3748.

【責(zé)任編輯：解連江】

Technology transformation of raw coal transportation system in Antaibao Open-pit Mine

WANG Gang
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

According to the present situation and existing problems in raw coal transportation system,the article presents the technology transformation plans of raw coal transportation system,determines the final bonding position to form the reliable transportation system,which saves costs of production and reduces the environmental pollution.

open-pit mine;transportation system;technology transformation;cost of production

TD57

B

1671－9816（2017）08－0033－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.009

王剛.安太堡露天煤礦原煤運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)改造［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（8）：33-35.

2017-03-13

王剛（1985—），陜西渭南人，工程師，碩士，2012年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)，主要從事采礦設(shè)計(jì)工作。