哈爾烏素露天礦運(yùn)煤系統(tǒng)優(yōu)化

侯占山，劉 宇

（中國神華哈爾烏素露天煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

出入溝，是指露天開采新水平的準(zhǔn)備工作中為了方便采掘設(shè)備從上一水平到下一新水平而掘進(jìn)的傾斜道路。為了開采1 個(gè)臺(tái)階并將采出的礦巖運(yùn)出采場，需要在本臺(tái)階及其上部各臺(tái)階修筑至少1 條具有一定坡度的運(yùn)輸通道，稱為斜坡道或出入溝。出入溝是露天礦開拓運(yùn)輸系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是整個(gè)開采體系中的一個(gè)組成部分。線路、坡度和位置對(duì)出入溝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大影響，它不但牽聯(lián)到溝錢布置型式及開溝工程量多少，還與露天礦運(yùn)輸能力、設(shè)備選型以及運(yùn)營情況等一系列問題有直接關(guān)系，因此需對(duì)露天坑內(nèi)作全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定[1-2]。

1 現(xiàn)狀分析

哈爾烏素露天煤礦是移動(dòng)坑線多出入溝布置，其中運(yùn)煤系統(tǒng)是最主要的1 個(gè)出入溝，具體線路是：采煤工作面-工作幫-破碎站-地面工業(yè)廣場[3-4]。運(yùn)煤系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)安全生產(chǎn)、產(chǎn)量接續(xù)和運(yùn)煤運(yùn)距等指標(biāo)有重要意義。

1.1 排土場概況

哈爾烏素露天煤礦巖土剝離采用單斗-卡車間斷工藝，采煤采用單斗-卡車-端幫破碎站帶式輸送機(jī)運(yùn)輸半連續(xù)工藝。采煤工作線長2 km，剝離工作線長2～2.3 km，已完全實(shí)現(xiàn)內(nèi)排，內(nèi)排土場目前共9個(gè)排土臺(tái)階，排土標(biāo)高分別為1 260、1 230、1 200、1 165、1 130、1 100、1 055、1 025、995 m，工作平盤寬度90 m，臺(tái)階坡面角38°，工作幫坡角20°。

1.2 排棄空間

2013 年以來，采場推進(jìn)方向受征地釘子戶影響，上部地表無法正常推進(jìn)，煤炭產(chǎn)量開始下降，工作幫陡幫開采，采場無法布置運(yùn)煤系統(tǒng)，2014 年將運(yùn)煤系統(tǒng)從采場移設(shè)至內(nèi)排土場。2018 年，采場推進(jìn)方向部分釘子戶征地完成，大部分緩幫量開始進(jìn)入內(nèi)排土場，導(dǎo)致排土場空降急劇緊張。按2019 年6 月驗(yàn)收?qǐng)D核算，運(yùn)煤系統(tǒng)保持現(xiàn)狀，1130 水平以下排土空間24.8 Mm3，僅能滿足自營3 個(gè)月排棄任務(wù)。2019 年9 月后，自營剝離量將1130 水平以下排土場空間排棄完畢，之后自營排土場接續(xù)困難。自營排棄進(jìn)度見表1。

表1 自營排棄進(jìn)度表

受采場上部征地滯后影響，征地滯后范圍處于首采區(qū)向東推進(jìn)工作線的中部位置，形成“孤島”區(qū)域，“孤島”區(qū)域工作線滯后正常臺(tái)階工作線近1 km。目前，“孤島”區(qū)域征地完成，該區(qū)域開始緩幫剝離，但由于征地影響時(shí)間太長，“孤島”區(qū)域滯后正常工作線太多，導(dǎo)致排土場無法繼續(xù)容納下緩幫剝離物。

2 運(yùn)煤系統(tǒng)優(yōu)化

哈爾烏素煤礦近2 年來由于采場上部征地遺留問題，先是導(dǎo)致采場上部的原始地形無法推進(jìn)，目前出現(xiàn)排土場空間極度緊張。2019 年，中部“孤島”區(qū)域征地完成，排棄空間更加不足。需將布置在排土場的運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)在采場，釋放排棄空間，以保障生產(chǎn)接續(xù)[5]。

2.1 運(yùn)煤系統(tǒng)概述

現(xiàn)有運(yùn)煤運(yùn)輸系統(tǒng)為煤炭從煤溝南北兩側(cè)匯集至排土場中部，通過排土場聯(lián)絡(luò)各平盤的移動(dòng)坑線運(yùn)送至南端幫進(jìn)而運(yùn)往地面半固定破碎站，最終由地面運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入選煤廠洗選。運(yùn)煤系統(tǒng)車輛最高行駛速度35 km/h，道路最大縱向坡度8%，道路縱向緩和坡段最小長度80 m，道路最小平曲線半徑40 m，路面寬度26 m，路基寬度36 m，路面結(jié)構(gòu)采用泥結(jié)碎石路面。

2.2 現(xiàn)有運(yùn)煤系統(tǒng)的主要影響

1）占用內(nèi)排土場空間?，F(xiàn)煤運(yùn)輸系統(tǒng)布置于內(nèi)排土場，雖然在一定時(shí)期內(nèi)可以降低運(yùn)煤卡車運(yùn)距，但其會(huì)占用內(nèi)排土場空間，同時(shí)由于排土工作線不斷推進(jìn)，也會(huì)造成內(nèi)排土場工作線難以推進(jìn)，進(jìn)而影響內(nèi)排土場排棄容量。

2）運(yùn)距不斷增加。根據(jù)實(shí)際揭露煤層顯示和煤層頂?shù)装宓雀呔€推斷，目前煤層處于首采區(qū)最低位置，露天礦運(yùn)輸系統(tǒng)坡度不大于8%，并在每15 m高差內(nèi)留有60 m 平段，所以現(xiàn)煤輸系統(tǒng)布置在排土場運(yùn)距優(yōu)勢已經(jīng)不明顯。

3）移設(shè)逐漸困難。由于隨著煤層向下傾斜，采煤工作面距離半移動(dòng)破碎站之間的高差越運(yùn)來越大，展線越來越長，運(yùn)煤系統(tǒng)布置在排土場時(shí)，必須在內(nèi)排土場中部“S”盤旋上升?！癝”內(nèi)的運(yùn)煤系統(tǒng)在隨著移動(dòng)坑線向前移動(dòng)時(shí)非常困難[6-7]。

2.3 運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)方案

結(jié)合采場和排土場的現(xiàn)狀，盡管3 層采煤工作面均有運(yùn)輸系統(tǒng)，并匯聚到中部，采場上下剝離臺(tái)階之間均有聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。但在采場形成完整、連續(xù)和順暢的運(yùn)煤系統(tǒng)，線路：采煤工作面→采場→南端幫→破碎站，需完成以下工程[8]：

1）采場1025 水平→采場1055 水平段需修筑1025→1040，1040→1055 坡道，工程量1.00 Mm3。

2）采場1085 水平→南端幫1100 水平段需擴(kuò)寬1085 至1100 坡道，工程量0.02 Mm3。

3）南端幫1100 水平→南端幫1130 水平段需壓幫排棄1100 至1130 坡道，坡道量0.60 Mm3，下部平盤量9.50 Mm3。預(yù)計(jì)1.5 個(gè)月形成新運(yùn)煤系統(tǒng)。運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)位置示意圖如圖1。

圖1 運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)位置示意圖

2.4 運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)過程中存在的問題及應(yīng)對(duì)措施

1）避免大型卡車與小型外委剝離卡車交叉。在煤運(yùn)輸系統(tǒng)移設(shè)方案實(shí)施過程中，由于在采場中部有外委施工單位在緩幫作業(yè)，為了避免大小設(shè)備交叉帶來的安全問題，需合理規(guī)劃外委運(yùn)輸線路和排棄位置，同時(shí)將運(yùn)煤系統(tǒng)盡可能想東布設(shè)。

2）運(yùn)煤卡車與外購煤車輛并行。由于前期受征地影響，煤炭產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，為了增加公司整體經(jīng)濟(jì)效益，將3#破碎站供外購煤使用。目前，征地完成后，煤炭產(chǎn)量開始恢復(fù)，產(chǎn)能逐漸增大，需停止外購煤使用3#破碎站，同時(shí)也可解決運(yùn)煤卡車與外購煤車輛并行的問題。

2.5 運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)的意義

受征地問題制約，采場南部37 hm2位置剝離臺(tái)階已經(jīng)到界，無法推進(jìn)，運(yùn)煤系統(tǒng)布置在該位置使用周期長；采場南部靠近內(nèi)排土場一側(cè)長時(shí)間處于暴露狀態(tài)，經(jīng)常發(fā)生邊坡崩落，運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)后，排土場可跟進(jìn)，形成壓幫；南端幫留有選煤廠污水口，為了減少污水對(duì)環(huán)境，在內(nèi)排土場留設(shè)了集水坑，集中處理污水。

由于適時(shí)將內(nèi)排土場原煤運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行了移設(shè)，為征地問題得到解決恢復(fù)正常生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備工作?；謴?fù)生產(chǎn)過程中，上部剝離臺(tái)階工程量較大，需要從上部端幫進(jìn)入內(nèi)排土場上部進(jìn)行排棄，解除了原有原煤運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)排土位置的限制，有利于生產(chǎn)組織。自營和外委形成封閉區(qū)域，便于管理，安全高效，對(duì)生產(chǎn)成本有一定好處。

2.6 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

在內(nèi)排土場有效排棄空間方面，按2019 年6 月驗(yàn)收?qǐng)D核算，將運(yùn)煤系統(tǒng)移設(shè)至采場，1130 水平以下排土空間為41.60 Mm3，可多釋放排棄空間為16.80 Mm3，滿足2019 年自營排剝離接續(xù)。分水平排棄量見表2。

表2 分水平排棄量表

內(nèi)排土場1130 水平以下位置可多釋放排棄空間16.80 Mm3，節(jié)省剝離運(yùn)距600 m，剝離運(yùn)輸成本按2.6 元/m3·km計(jì)算，可節(jié)約運(yùn)輸成本2 620 萬元。

3 結(jié)語

1）通過移設(shè)運(yùn)煤系統(tǒng)，釋放下部排棄空間16.80 Mm3，既增加了下部內(nèi)排容量，又縮短了自營剝離運(yùn)距，同時(shí)加快了外委緩幫進(jìn)度。

2）有效解決了因端幫暴露狀態(tài)時(shí)間長導(dǎo)致的邊坡崩落、滑塊和局部片幫問題，為安全生產(chǎn)提供了可靠保障。