露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法研究

宋 堅(jiān)

（葛洲壩易普力新疆爆破工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830057）

煤炭資源是利用率最為廣泛的自然資源，當(dāng)?shù)V床礦藏貯存條件對(duì)于礦藏的開采方式不受限制是，采用露天開采方法滿足采礦量的需求。露天礦藏開采能夠應(yīng)用大型開采設(shè)備，對(duì)企業(yè)的安全生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有促進(jìn)作用[1]。

礦建剝離工程是露天煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是露天礦藏開采的基礎(chǔ)。礦建剝離在露天礦整體開采建設(shè)中占比較大的資金投入比例。因此，在露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，如何降低礦建剝離成本，縮短剝離工程時(shí)間，使得企業(yè)建設(shè)資源能夠快速投入露天煤礦開采作業(yè)中，是工程規(guī)劃首先要求考慮的問題。礦建工程規(guī)劃設(shè)計(jì)包含著規(guī)劃決策、計(jì)劃、調(diào)研等過程。傳統(tǒng)的露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，只專注于提高剝離工程施工的效率，而不關(guān)注施工過程中的成本以及對(duì)環(huán)境的污染情況?；谝陨戏治觯疚膶⒀芯柯短斓V礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。

1 露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

1.1 施工準(zhǔn)備

露天礦礦建剝離工程的前期施工準(zhǔn)備包括排土場(chǎng)勘察、各項(xiàng)成本的核算、剝離施工方案的設(shè)計(jì)、工程實(shí)施過程的安全規(guī)則設(shè)定和剝離工程實(shí)施計(jì)劃規(guī)劃等。

排土場(chǎng)勘察是露天礦礦建剝離工程的前期比較重要的環(huán)節(jié)之一。根據(jù)計(jì)劃開采的露天礦的位置、地質(zhì)條件、排土作業(yè)的規(guī)劃投入成本、環(huán)境保護(hù)要求等條件，勘察符合各項(xiàng)要求的最優(yōu)排土場(chǎng)。

成本核算要對(duì)礦建工程中所有項(xiàng)目的成本統(tǒng)計(jì)，并適當(dāng)留出一定的成本浮動(dòng)范圍。按照露天礦礦建剝離工程施工過程，礦建剝離工程的成本主要分為資源成本、排土成本、運(yùn)輸成本等幾個(gè)方面。其中資源成本主要指在剝離工程實(shí)施過程中，由于剝離施工造成的一部分必要的土地成本，即排土場(chǎng)的土地占地費(fèi)用和為避免造成環(huán)境污染的污染物處理費(fèi)用等。還包括在排土作業(yè)結(jié)束后，排土場(chǎng)的復(fù)墾或生態(tài)重建費(fèi)用。運(yùn)輸成本是指在礦建過程中，排土作業(yè)以及其他作業(yè)的土石方和設(shè)備的運(yùn)輸成本。排土成本主要指排土作業(yè)本身所花費(fèi)的費(fèi)用，包括排土所用設(shè)備的購買或租用費(fèi)用、設(shè)備的油耗和維修費(fèi)用，以及排土工作人員薪資等。施工準(zhǔn)備結(jié)束后，設(shè)計(jì)礦建剝離的排土方案以及礦建剝離工程的施工計(jì)劃。

1.2 礦建剝離排土方案設(shè)計(jì)

露天礦開采前期，其剝離工程需要?jiǎng)冸x的土石量是有用礦的數(shù)倍，而排土作業(yè)是剝離工程的重點(diǎn)。排土工作不僅是礦建剝離過程匯總必不可少的環(huán)節(jié)，而且還是后續(xù)露天礦藏開采的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一[2]。

在礦建排土作業(yè)前，首先要確定露天礦的排土場(chǎng)位置。排土場(chǎng)分為外排土場(chǎng)和內(nèi)排土場(chǎng)，實(shí)際露天礦場(chǎng)開采過程中，為不影響煤礦開采效率，在考慮相關(guān)成本下，優(yōu)先選擇外排土場(chǎng)進(jìn)行排土。

外排土場(chǎng)首先圈定在與露天礦距離較近的場(chǎng)地，從各項(xiàng)排土成本、環(huán)境效益和社會(huì)滿意度等綜合的評(píng)價(jià)角度，選擇合適的外排土場(chǎng)。當(dāng)核算排土場(chǎng)成本等指標(biāo)時(shí)，若內(nèi)排土場(chǎng)更適合一段時(shí)間內(nèi)的露天礦礦建剝離排土需求，可就近優(yōu)選擇內(nèi)排土場(chǎng)。

估算外排土方案和內(nèi)排土方案的排土成本、環(huán)境效益，選出內(nèi)外排土的最優(yōu)方案。較優(yōu)方案也可能是同時(shí)使用內(nèi)外排土場(chǎng)的綜合排棄方案。確定排土場(chǎng)和排土方案后，選擇和選擇例如回返坑開采、螺旋坑開采或兩種結(jié)合的開采方式。排土場(chǎng)的具體建設(shè)，按照由低向高，隨露天礦采場(chǎng)工程的位置和進(jìn)度形成相對(duì)水平，適當(dāng)設(shè)置掌道，使排土場(chǎng)邊緣壓實(shí)。使用合理的機(jī)械設(shè)備，按照施工計(jì)劃，組織排土環(huán)節(jié)內(nèi)部各工序的緊密配合，實(shí)現(xiàn)排土作業(yè)的高效開展。排土工程方案設(shè)計(jì)后，對(duì)整體礦建剝離工程的施工過程規(guī)劃。

1.3 剝離工程施工計(jì)劃

礦建剝離工程施工計(jì)劃主要是對(duì)工程從開工到結(jié)束作業(yè)的時(shí)間計(jì)算、人員和設(shè)備調(diào)度、組織機(jī)構(gòu)設(shè)立和安全檢查等進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。工程的整體預(yù)計(jì)施工時(shí)間按照工程量的大小、設(shè)備工作能力等設(shè)定。施工人員選擇具有類似工程施工的經(jīng)驗(yàn)豐富、業(yè)績(jī)突出的施工管理、專業(yè)技術(shù)人員、專業(yè)施工隊(duì)伍承建施工[3]。

在剝離工程實(shí)施作業(yè)前，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)水文資料及現(xiàn)場(chǎng)地形，在采場(chǎng)范圍內(nèi)沿界開挖環(huán)形水溝，使用匹配的排水設(shè)備進(jìn)行排水處理。具體的排水方案視水量大小，再作調(diào)整。

制定每一有效作業(yè)日的施工計(jì)劃，根據(jù)階段性的剝離土方目標(biāo)，匹配采裝、運(yùn)排設(shè)備，并按照實(shí)際設(shè)備進(jìn)場(chǎng)數(shù)量，留出大約10%~25%的余量。機(jī)械設(shè)備還將根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度、業(yè)主和監(jiān)理工程師的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配。建好全天候的施工道路，保證工期進(jìn)度。備足易損設(shè)備零部件，加強(qiáng)日常檢修保養(yǎng)，保障正常作業(yè)臺(tái)數(shù)與作業(yè)率。結(jié)合施工進(jìn)度實(shí)況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配能力，確保完成施工計(jì)劃。

設(shè)立安全檢查機(jī)制，確定安全防范重點(diǎn)，建立健全安全保證制度，加強(qiáng)職工安全生產(chǎn)教育，強(qiáng)化職工安全意識(shí)，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。將所有參與礦建剝離工程的人員按照工位劃分小組。每一小組負(fù)責(zé)人為該小組的安全負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)每日的安全檢查，并上報(bào)給上一級(jí)的安全檢查員，匯總為有效施工日的安全檢查匯報(bào)表。

由項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人、各分工負(fù)責(zé)人等組成安全巡查小組開展定期和不定期的安全檢查，消除事故隱患，把不安全的因素消滅在萌芽狀態(tài)。至此，完成了對(duì)露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的研究。

2 實(shí)驗(yàn)

本文研究了露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，按照本文方法的設(shè)計(jì)流程，能夠有效降低露天礦礦建剝離工程的整體工程成本。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)本文研究成果的測(cè)試。

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)對(duì)象選取10個(gè)不同規(guī)格的露天礦，采集實(shí)驗(yàn)露天礦的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，確定實(shí)驗(yàn)對(duì)象符合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證要求。以本文研究的礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法為測(cè)試組，傳統(tǒng)的剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法為參考組。通過對(duì)比兩組方法規(guī)劃設(shè)計(jì)后，剝離工程的成本占整個(gè)露天礦前期開采成本的比例，確定兩個(gè)礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的優(yōu)劣。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，分析圖中數(shù)據(jù)得出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

分析圖1可知，應(yīng)用測(cè)試組工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的礦建剝離工程成本要遠(yuǎn)低于應(yīng)用參考組工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的礦建剝離工程成本。不同的露天礦開采資金投入數(shù)目中，應(yīng)用測(cè)試組方法的剝離工程投入占比均少于應(yīng)用參考組方法。兩組方法計(jì)劃后，礦建剝離工程預(yù)算成本在整體開采預(yù)算成本的平均占比分別為測(cè)試組39.14%，參考組57.24%，參考組約為測(cè)試組的1.46倍。說明測(cè)試組方法能夠節(jié)約礦建剝離工程的預(yù)算成本。綜上所述，本文研究的露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法能夠降低礦建剝離工程的成本，具有更好的前景。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)束語

露天礦的礦建剝離是礦藏開采的前提，設(shè)計(jì)合理的工程規(guī)劃能夠最大程度上的提高礦建剝離工程的施工時(shí)間，為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。本文研究了露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，通過與傳統(tǒng)的礦建剝離工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明了本文提出的設(shè)計(jì)方法能夠減少礦建剝離的成本投入，更為合理。