剝離半連續(xù)系統(tǒng)端幫提升帶式輸送機(jī)移設(shè)研究

侯 偉

（內(nèi)蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責(zé)任公司露天礦，內(nèi)蒙古錫林郭勒 026200）

目前，環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)已成為國內(nèi)外露天礦山建設(shè)的基本要求。與之相適應(yīng)的，以帶式輸送機(jī)運(yùn)輸為基本特征的露天礦山半連續(xù)工藝具有生產(chǎn)高效、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。符合綠色礦山建設(shè)的要求，已成為露天礦山工藝技術(shù)發(fā)展的主要方向[1-2]。白音華二號露天煤礦屬于多工藝應(yīng)用露天礦，剝離采用單斗-卡車間斷開采工藝與單斗-自移式破碎站-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)半連續(xù)工藝。單斗-卡車間斷工藝中，卡車運(yùn)輸總費(fèi)用占總成本的1/2 以上?？ㄜ嚲哂羞\(yùn)輸靈活、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但卡車能耗高，其輪胎、油料消耗、維修保養(yǎng)費(fèi)用比較大，運(yùn)輸成本較高，與采用單斗-自移式破碎-排土機(jī)-帶式輸送機(jī)半連續(xù)開采工藝相比，半連續(xù)開采工藝具有生產(chǎn)成本低、安全性能高、自動集成化先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。帶式輸送機(jī)可布置在運(yùn)距長、爬坡傾角大的場合，且生產(chǎn)成本低[3-4]。但適用條件比較苛刻，一般對巖性要求較嚴(yán)格，同時采場至地面的帶式輸送機(jī)布設(shè)至關(guān)重要，端幫帶式輸送機(jī)布置方式直接影響其生產(chǎn)能力和運(yùn)營成本。如果采用端幫帶式輸送機(jī)移溝布設(shè)，存在移溝時間、移溝距離與年度推進(jìn)度不成整數(shù)倍等問題，因此，合理的端幫帶式輸送機(jī)布置方式能有效提高生產(chǎn)能力，降低成本[5]。

1 剝離半連續(xù)系統(tǒng)

1.1 布置方式

白音華二號礦剝離半連續(xù)系統(tǒng)由50 m3電鏟、6 000 t/h 自移式破碎機(jī)、膠帶橋、工作面帶式輸送機(jī)Y11、端幫帶式輸送機(jī)Y12、提升帶式輸送機(jī)Y13、端幫帶式輸送機(jī)Y14與Y15及排土線帶式輸送機(jī)Y16、排土機(jī)等設(shè)備組成。Y11、Y12布置在980 m 水平，Y13布置在980～1 032 m 水平，Y14、Y15布置在1 032～1 140 m 水平、Y16布置在1 140～1 180 m 水平，剝離半連續(xù)系統(tǒng)組成示意圖如圖1。

圖1 剝離半連續(xù)系統(tǒng)組成示意圖

1.2 作業(yè)參數(shù)

剝離半連續(xù)系統(tǒng)采用組合臺階（雙臺階）作業(yè)方式。剝離半連續(xù)作業(yè)部分參數(shù)如下：①主采臺階高度：17 m；②分臺階高度：10 m；③臺階坡面角：65°；④采掘帶寬度：20 m；⑤Y12設(shè)計(jì)長度：285 m；⑥Y12有效利用長度：190 m。

Y12除去機(jī)頭（75 m）、機(jī)尾（20 m）長度，即為有效利用長度。所以，Y11只能在Y12的190 m 范圍內(nèi)搭接作業(yè)。Y11從0 m 移至190 m 時，膠帶橋、破碎機(jī)及電鏟可距Y11垂直長度100 m 范圍內(nèi)作業(yè)。準(zhǔn)備初始工作面要求Y11中心線距臺階坡底線最小距離25 m；移設(shè)最大距離為75 m；完成最后1 次移設(shè)時皮帶橋、破碎機(jī)及電鏟最大可距Y11垂直長度100 m。綜上所述，帶式輸送機(jī)工作面臺階可推進(jìn)265 m，移溝距離不能超過265 m。

2 剝離半連續(xù)系統(tǒng)方案

白音華二號礦剝離半連續(xù)全年作業(yè)時間8 個月，3—11 月為作業(yè)期，12 月—翌年2 月為檢修期。剝離半連續(xù)系統(tǒng)理論最大生產(chǎn)能力為870 萬m3/a，由于剝離半連續(xù)首次使用，并無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，故按剝離半連續(xù)生產(chǎn)能力為470、580、870 萬m3/a 3 種情況分別論述。初步估算Y13移溝、Y12換工作面、Y14機(jī)尾移設(shè)總共需要3 個月時間，Y13移溝距離按265 m 考慮。

2.1 剝離半連續(xù)生產(chǎn)能力為870 萬m3/a 方案

剝離半連續(xù)按照理論最大生產(chǎn)能力870 萬m3/a考慮，如果不能完成臺階量870 萬m3/a，頂部臺階推進(jìn)受限，導(dǎo)致下部臺階無法正常跟進(jìn)，需要半連續(xù)以外的設(shè)備開采半連續(xù)作業(yè)臺階，這樣導(dǎo)致半連續(xù)系統(tǒng)出現(xiàn)空移。如果半連續(xù)能完成臺階量870 萬m3/a，通過單臺階開采、雙臺階開采分別進(jìn)行分析。

2.1.1 單臺階開采

單臺階推進(jìn)強(qiáng)度255 m/a，單臺階剝離量為870萬m3/a，870 萬m3/a 生產(chǎn)能力單臺階年推進(jìn)度示意圖如圖2。

圖2 870 萬m3/a 生產(chǎn)能力單臺階年推進(jìn)度示意圖

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)完成第2 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)完成第3 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，此時，由于Y12有效利用長度為190 m，所以Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，所以第2 次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m，臺階可以推進(jìn)100 m。但由于受年推進(jìn)度255 m/a 限制，故只能推進(jìn)90 m。移設(shè)溝距離按265 m 考慮，剩余10 m 的臺階量為35 萬m3。

2.1.2 雙臺階開采

雙臺階推進(jìn)強(qiáng)度150 m/a，臺階剝離量為870 萬m3/a，年推進(jìn)強(qiáng)度，870 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖如圖3。

圖3 870 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)完成第2 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面，同時完成本年推進(jìn)度，臺階量870 萬m3/a。剝離半連續(xù)完成第3 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，此時，由于Y12有效利用長度為190 m，所以Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，所以本次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m，臺階可以推進(jìn)100 m。受臺階推進(jìn)距離限制，本次臺階還可推進(jìn)40 m，推進(jìn)度累計(jì)完成265 m，Y13可以移溝。由于累計(jì)完成推進(jìn)度265 m，上1 年累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，所以本年完成推進(jìn)度115 m。而本年度要求推進(jìn)度為150 m/a，在完成115 m 后移設(shè)會出現(xiàn)35 m 寬的臺階，臺階量為185 萬m3，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機(jī)工作線推進(jìn)距離減少35 m，推進(jìn)度變?yōu)?30 m/a。

2.2 剝離半連續(xù)生產(chǎn)能力為580 萬m3/a 方案

2.2.1 單臺階開采

單臺階推進(jìn)強(qiáng)度170 m/a，臺階剝離量為580 萬m3/a，年推進(jìn)強(qiáng)度。580 萬m3/a 生產(chǎn)能力單臺階年推進(jìn)度示意圖如圖4。

圖4 580 萬m3/a 生產(chǎn)能力單臺階年推進(jìn)度示意圖

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離為75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)完成第2 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第3 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度20 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度170 m，完成本年推進(jìn)度，完成臺階量580 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度55 m，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，由于Y12有效利用長度為190 m，所以Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，所以本次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m，臺階可以推進(jìn)100 m。受臺階推進(jìn)距離限制，本次臺階還可推進(jìn)40 m，推進(jìn)度累計(jì)完成265 m，Y13可以移溝。由于累計(jì)完成推進(jìn)度265 m，上1 年完成推進(jìn)度170 m，所以本年完成推進(jìn)度95 m。而本年度要求推進(jìn)度為170 m，在完成95 m 后移設(shè)會出現(xiàn)75 m 寬的臺階，臺階量為250 萬m3，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機(jī)工作線推進(jìn)距離減少75 m，推進(jìn)度變?yōu)?90 m/a。

2.2.2 雙臺階開采

雙臺階推進(jìn)強(qiáng)度110 m/a，臺階剝離量為580 萬m3/a，年推進(jìn)強(qiáng)度，580 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖如圖5。

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第2 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度35 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度110 m，完成本年推進(jìn)度，完成臺階量580 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度40 m，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第3 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度70 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度220 m，由于上1 年推進(jìn)度為110 m，所以本年完成推進(jìn)度110 m，臺階量580 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度5 m，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，所以Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，所以本次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m，臺階可以推進(jìn)100 m。受臺階推進(jìn)距離限制，本次臺階還可推進(jìn)40 m，推進(jìn)度累計(jì)完成265 m，Y13可以移溝。由于累計(jì)完成推進(jìn)度265 m，上1 年完成推進(jìn)度220 m，所以本年完成推進(jìn)度45 m。而本年度要求推進(jìn)度為170 m，在完成45 m 后移設(shè)會出現(xiàn)65 m 寬的臺階，臺階量為340 萬m3，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機(jī)工作線推進(jìn)距離減少65 m，推進(jìn)度變?yōu)?00 m/a 。

2.3 剝離半連續(xù)生產(chǎn)能力為470 萬m3/a 方案

2.3.1 單臺階開采

單臺階推進(jìn)強(qiáng)度140 m/a，臺階剝離量為470 萬m3/a，年推進(jìn)強(qiáng)度，470 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖如圖6。

圖6 470 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離為75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第2 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度65 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度140 m，完成本年推進(jìn)度，完成臺階量470 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度10 m，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)完成第3 幅推進(jìn)度75 m 后，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，所以Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，所以本次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m。臺階可以推進(jìn)100 m。受臺階推進(jìn)距離限制，本次臺階還可推進(jìn)40 m，推進(jìn)度累計(jì)完成265 m，Y13可以移溝。由于累計(jì)完成推進(jìn)度265 m，上2年完成推進(jìn)度140 m，所以本年完成推進(jìn)度125 m。而本年度要求推進(jìn)度為140 m，在完成125 m 后移設(shè)會出現(xiàn)15 m 寬的臺階，臺階量為50 萬m3，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機(jī)工作線推進(jìn)距離減少15 m，推進(jìn)度變?yōu)?50 m/a 。

2.3.2 雙臺階開采

雙臺階推進(jìn)強(qiáng)度95 m/a，臺階剝離量為470 萬m3/a，年推進(jìn)強(qiáng)度，470 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖如圖7。

圖7 470 萬m3/a 生產(chǎn)能力雙臺階年推進(jìn)度示意圖

剝離半連續(xù)完成第1 幅推進(jìn)度度75 m 后，Y11最大可移設(shè)距離75 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第2 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度20 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度95 m，完成本年推進(jìn)度，完成臺階量470 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度55 m，累計(jì)完成推進(jìn)度150 m，Y11繼續(xù)移設(shè)75 m，累計(jì)完成移設(shè)150 m，半連續(xù)系統(tǒng)形成下1 個循環(huán)工作面。剝離半連續(xù)第3 幅最大推進(jìn)度為75 m，當(dāng)完成推進(jìn)度40 m 時，累計(jì)完成推進(jìn)度190 m，由于上1 年推進(jìn)度95 m，固本年完成推進(jìn)度95 m，完成臺階量580 萬m3。繼續(xù)完成推進(jìn)度35 m，累計(jì)完成推進(jìn)度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，固Y11最大只能移設(shè)190 m，由于第2 次移設(shè)累計(jì)150 m，固本次Y11僅能移設(shè)40 m，累計(jì)完成移設(shè)190 m。臺階可以推進(jìn)100 m。受臺階推進(jìn)距離限制，本次臺階還可推進(jìn)40 m，推進(jìn)度累計(jì)完成265 m，Y13可以移溝。由于累計(jì)完成推進(jìn)度265 m，上2 年完成推進(jìn)度190 m，固本年完成推進(jìn)度75 m。而本年度要求推進(jìn)度為95 m，在完成75 m 后移設(shè)會出現(xiàn)20 m 寬的臺階，臺階量為105 萬m3，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機(jī)工作線推進(jìn)距離減少20 m，推進(jìn)度變?yōu)?45 m/a 。

3 端幫帶式輸送機(jī)布設(shè)存在的問題

1）端幫帶式輸送機(jī)移溝距離不易確定。依據(jù)剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝距離不超過265 m，通過不同的生產(chǎn)能力分別采用單臺階、雙臺階開采，移溝后形成新的工作線且工作臺階推進(jìn)距離不同。如果剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝距離小于265 m，半連續(xù)系統(tǒng)正常搭接生產(chǎn)，生產(chǎn)能力保持不變，則會出現(xiàn)2 種情況：①半連續(xù)生產(chǎn)能力及年度推進(jìn)度溝道服務(wù)1 年就移溝；②移溝距離不超過265 m，這樣會造成移溝次數(shù)增加，生產(chǎn)成本增加。如果剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝距離大于265 m，則半連續(xù)系統(tǒng)后期無法正常搭接生產(chǎn)，需要半連續(xù)以外的設(shè)備將阻礙正常搭接的臺階量采掉[6-7]。這樣會造成半連續(xù)設(shè)備閑置。剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝參數(shù)對比，剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝參數(shù)對比見表1。

表1 剝離半連續(xù)系統(tǒng)移溝參數(shù)對比

2）端幫帶式輸送機(jī)移設(shè)時間不能確定。剝離半連續(xù)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，受限露天礦年推進(jìn)度的影響，隨露天礦的生產(chǎn)能力變化而變化，加之，當(dāng)年溝道服務(wù)的距離與半連續(xù)的年度推進(jìn)度不成整數(shù)倍，所以依據(jù)當(dāng)年半連續(xù)系統(tǒng)的推進(jìn)度會存在半連續(xù)不能作業(yè)的臺階，需要半連續(xù)以外的設(shè)備采出才能形成新的工作線[8]。當(dāng)年溝道服務(wù)的距離與剝離半連續(xù)推進(jìn)度不成整數(shù)倍，并且2 次溝道之間存在半連續(xù)不能作業(yè)的臺階，不能作業(yè)臺階的工程量不同，從而導(dǎo)致移設(shè)時間不能確定。

3）解決措施。采取將Y13固定不動，通過改造Y12機(jī)頭，加長端幫過渡帶式輸送機(jī)Y12，將原長度285 m 最終加長至835 m。也可新購置1 條端幫過渡帶式輸送機(jī)，總長度為550 m，逐年加長工作面帶式輸送機(jī)Y11平行移設(shè)，可服務(wù)至首采區(qū)結(jié)束。根據(jù)帶式輸送機(jī)改造費(fèi)用計(jì)算，可節(jié)省費(fèi)用50 萬元。

4 結(jié)論

1）通過對剝離半連續(xù)系統(tǒng)布設(shè)方式及設(shè)備參數(shù)進(jìn)行分析，確定Y11工作面帶式輸送機(jī)最大移設(shè)距離為190 m，Y13溝道移設(shè)最大距離為265 m。

2）依據(jù)剝離半連續(xù)生產(chǎn)能力及推進(jìn)度分析，得出Y13端幫帶式輸送機(jī)移溝距離不易確定、移溝時間不能確定、2 次溝道之間存在半連續(xù)不能作業(yè)的臺階?？赏ㄟ^改造Y12過渡帶式輸送機(jī)機(jī)頭功率和增長帶式輸送機(jī)服務(wù)長度替代Y13移溝，按照服務(wù)至首采區(qū)末計(jì)算，可節(jié)省費(fèi)用50 萬元。