平朔東露天礦工作幫移動(dòng)坡道優(yōu)化研究

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）

露天礦工作幫與排土場(chǎng)主要通過端幫運(yùn)輸干道聯(lián)系起來，在實(shí)際開采中，為了多采出端幫煤，一般2 個(gè)臺(tái)階修建1 條端幫運(yùn)輸干道，致使工作幫部分臺(tái)階物料排棄需要跨臺(tái)階運(yùn)輸，移動(dòng)坡道對(duì)于露天礦的生產(chǎn)必不可少。目前常規(guī)修建移動(dòng)坡道的做法是1 條坡道服務(wù)2 幅作業(yè)量，采取間隔式改移，此方式減少了修建移動(dòng)坡道數(shù)量，降低了生產(chǎn)工作量，因此露天礦修建移動(dòng)坡道僅限于常規(guī)做法，也并未對(duì)移動(dòng)坡道改移進(jìn)一步展開詳細(xì)研究探討與實(shí)踐優(yōu)化對(duì)比。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)間隔式改移導(dǎo)致移動(dòng)坡道搬遷滯后，長時(shí)間壓下部作業(yè)空間，尤其對(duì)作業(yè)空間緊張的露天礦，造成生產(chǎn)接續(xù)困難，且出現(xiàn)運(yùn)輸?shù)缆氛鄯惮F(xiàn)象[1-3]。為了解決間隔式改移存在的問題，研究優(yōu)化移動(dòng)坡道的改移方式，可降低物料運(yùn)距，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)坡道提早改移，最大程度減少對(duì)露天礦生產(chǎn)影響。

1 露天礦移動(dòng)坡道的目的和作用

目前平朔東露天礦剝離工藝為單斗-卡車工藝，由于排棄物料存在松散系數(shù)，導(dǎo)致工作幫采掘臺(tái)階與內(nèi)排土場(chǎng)排棄平盤無法完全實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)輸，絕大時(shí)候出現(xiàn)卡車上移運(yùn)輸排棄，從而存在物料提升高度。為了實(shí)現(xiàn)卡車上移排棄，常規(guī)的做法是在內(nèi)排土場(chǎng)或工作幫或二者結(jié)合建立移動(dòng)坡道。在平朔東露天礦內(nèi)排空間緊張的前期下，內(nèi)排土場(chǎng)建立移動(dòng)坡道勢(shì)必降低土場(chǎng)排棄空間，因此移動(dòng)坡道主要布置于工作幫[4-6]。

露天礦工作幫由多個(gè)臺(tái)階組成，每個(gè)臺(tái)階并不是獨(dú)立存在，而是相互連通，工作幫移動(dòng)坡道在其中起到連通樞紐作用。工作幫移動(dòng)坡道是利用推土機(jī)將臺(tái)階預(yù)留爆量下推推至而成，移動(dòng)坡道的設(shè)立將相鄰的2 個(gè)臺(tái)階建立了聯(lián)系，便于卡車物料運(yùn)輸及加強(qiáng)各平盤協(xié)調(diào)作業(yè)，增加了礦坑生產(chǎn)的靈活性。正常生產(chǎn)中，移動(dòng)坡道隨著工作幫臺(tái)階的推進(jìn)及時(shí)改移，合理的改移，可避免由于坡道改移滯后導(dǎo)致下部臺(tái)階無法及時(shí)跟進(jìn)的情況，同時(shí)可縮短走移動(dòng)坡道卡車物料的運(yùn)距[7-8]。根據(jù)工作幫移動(dòng)坡道布置的位置不同，將移動(dòng)坡道分為工作幫中部移動(dòng)坡道與端幫移動(dòng)坡道。

2 工作幫移動(dòng)坡道

2.1 工作幫中部移動(dòng)坡道

工作幫中部移動(dòng)坡道指坡道位于工作幫平盤中部，主要作用是銜接相鄰平盤的運(yùn)輸系統(tǒng)，根據(jù)每條坡道服務(wù)作業(yè)幅數(shù)的不同，將移動(dòng)坡道改移分為了間隔式改移與連續(xù)式改移[9-10]。

2.1.1 間隔式移動(dòng)坡道改移

間隔式移動(dòng)坡道修建是利用推土機(jī)將臺(tái)階預(yù)留爆量下推推至而成，由于坡道修建工期長、要求高，因此在不影響正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，間隔式移動(dòng)坡道服務(wù)2 幅作業(yè)量進(jìn)行1 次改移，根據(jù)坡道改移后與改移前方向是否相同，改移方式分為并列式改移與跨步式改移。

1）并列式改移。并列式改移是指工作幫移動(dòng)坡道每隔1 幅作業(yè)量沿工作幫推進(jìn)方向向前平移1次，改移后的坡道方向與之前坡道方向一致。工作幫移動(dòng)坡道并列式改移示意圖如圖1，（圖1 中的標(biāo)注同樣適用于其它坡道改移示意圖）。由圖1 可知，并列式改移為移動(dòng)坡道①間隔同一平盤1 幅作業(yè)量（第1 幅作業(yè)量），改移至坡道②的位置，坡道方向都為左底右高，移動(dòng)坡道一般布置于工作幫臺(tái)階中部，因此并列式改移道路模型處于圖1 情況時(shí)，走坡道①的量為：2a+b，走坡道②的量為：4a+3b+c。

圖1 工作幫移動(dòng)坡道并列式改移示意圖

2）跨步式改移?？绮绞礁囊剖侵腹ぷ鲙鸵苿?dòng)坡道每隔1 幅作業(yè)量沿工作幫推進(jìn)方向向前平移1次，但每次改移后的坡道方向與之前坡道方向正好相反。工作幫移動(dòng)坡道跨步式改移示意圖如圖2。由圖2 可知，跨步式改移為移動(dòng)坡道①間隔同一平盤1 幅作業(yè)量（第1 幅作業(yè)量），改移至坡道②的位置，坡道①的方向?yàn)樽蟮子腋撸碌愧诘姆较驗(yàn)樽蟾哂业?，跨步式改移道路模型處于圖2 情況時(shí)，走坡道①的量為：2a+b，走坡道②的量為：4a+3b+c。

圖2 工作幫移動(dòng)坡道跨步式改移示意圖

2.1.2 連續(xù)式移動(dòng)坡道改移

連續(xù)式坡道改移指每1 幅作業(yè)量修建1 條移動(dòng)坡道，每條坡道服務(wù)1 幅作業(yè)量進(jìn)行1 次改移，較間隔式坡道改移坡道數(shù)量增加1 倍，根據(jù)坡道改移后與改移前方向是否相同，改移方式分為平行式改移與踏步式改移[11]。

1）平行式改移。平行式改移是指工作幫移動(dòng)坡道每1 幅作業(yè)量沿工作幫推進(jìn)方向向前平移，1 次，改移后的坡道方向與之前坡道方向一致。工作幫移動(dòng)坡道平行式改移示意圖如圖3。由圖3 可知，平行式改移為移動(dòng)坡道①改移至緊鄰下1 幅（第1 幅）坡道②的位置，坡道方向都為左底右高，平行式改移道路模型處于圖3 情況時(shí)，走坡道①的量為：0，走坡道②的量為：2a+b+c。

圖3 工作幫移動(dòng)坡道平行式改移示意圖

2）踏步式改移。踏步式改移是指工作幫移動(dòng)坡道每1 幅作業(yè)量沿工作幫推進(jìn)方向向前平移1 次，但每次改移后的坡道方向與之前坡道方向正好相反。工作幫移動(dòng)坡道踏步式改移示意圖如圖4。由圖4 可知，踏步改移為移動(dòng)坡道①改移至緊鄰下1 幅（第1 幅）坡道②的位置，坡道①方向?yàn)樽蟮子腋?，坡道②方向?yàn)樽蟾哂业祝げ绞礁囊频缆纺Ｐ吞幱趫D4 情況時(shí)，走坡道①的量為：a，走坡道②的量為：a+b+c。

圖4 工作幫移動(dòng)坡道踏步式改移示意圖

2.1.3 工作幫中部坡道改移方式對(duì)比

移動(dòng)坡道不同的改移方式，坡道對(duì)應(yīng)服務(wù)量也不同，物料運(yùn)距也有差別，同等條幅量坡道數(shù)量不盡相同，如圖1～圖4，走坡道②的物料量中有電鏟回采坡道①的量和與坡道②反方向臺(tái)階量，則移動(dòng)坡道各改移，移動(dòng)坡道不同改移方式對(duì)比表見表1。

表1 移動(dòng)坡道不同改移方式對(duì)比表

工作幫臺(tái)階高度為15 m，按坡道8 %計(jì)算，坡道水平長度設(shè)為200 m，為簡化模型，表中運(yùn)距指各坡道對(duì)應(yīng)服務(wù)量拉運(yùn)至坡道頂端距離，卡車走直線，作業(yè)量長度為2l，每1 幅寬度為40 m。

由表1 可知，移動(dòng)坡道為間隔式改移時(shí)，并列式改移與跨步式改移坡道①與坡道②服務(wù)量分別一致，且在移動(dòng)坡道①運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)距與量的乘積相同，表明加權(quán)運(yùn)距一樣，在移動(dòng)坡道②運(yùn)輸時(shí)，跨步式改移的運(yùn)距與量乘積較并列式改移多200b+200c，因此采用間隔式改移坡道時(shí)采取并列式較合適。對(duì)于連續(xù)式改移中的平行式改移與踏步式改移，坡道①與坡道②合計(jì)服務(wù)量相同，跨步式改移合計(jì)的運(yùn)距與量乘積較平行式少340a-200c（a 的量遠(yuǎn)大于c 的量），因此坡道采用連續(xù)式改移時(shí)，踏步式較為合理，同時(shí)可以避免平行式改移時(shí)爆量對(duì)前一坡道的覆蓋，如圖3 中，在修建坡道②爆破時(shí)，爆破拋出量會(huì)覆蓋坡道①路面一部分，導(dǎo)致坡道②未成型前將坡道①阻斷，造成臨時(shí)的斷接。

對(duì)于間隔式改移，坡道①與坡道②運(yùn)距和量乘積而言，不論采取何種改移方式都遠(yuǎn)大于連續(xù)式改移，這意味著，在其它客觀因素一定的條件下，連續(xù)式改移較間隔式改移可較早釋放出坡道②下部作業(yè)空間。對(duì)于單連續(xù)式改移而言，踏步式改移的坡道①與坡道②的運(yùn)距和量乘積合計(jì)小于平行式，因此踏步式改移較平行式改移可較早釋放坡道②下部作業(yè)空間。

2.1.4 工作幫中部移動(dòng)坡道修筑方式

開采相同幅數(shù)的作業(yè)量時(shí)，連續(xù)式移動(dòng)坡道改移需修建的坡道數(shù)量是間隔式改移的2 倍，坡道數(shù)量的增加導(dǎo)致推土機(jī)工程量加大，成本增加。移動(dòng)坡道坡度要求最大為4.57°（8 %），滿足電鏟作業(yè)坡度要求，為了解決坡道修建工程量大的問題，東露天礦對(duì)工作幫中部移動(dòng)坡道的修建采取電鏟下挖采掘，下挖采掘過程中自然形成移動(dòng)坡道，較預(yù)留爆量用推土機(jī)推坡道（推土機(jī)推段高15 m 的坡道，每個(gè)坡道的用油量達(dá)到8 000 L）大大節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了工作效率。解決了坡道修建問題，綜合考慮各因素，連續(xù)式坡道改移較間隔式坡道改移優(yōu)勢(shì)較大，再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，考慮到爆破伸出量的影響，連續(xù)式坡道改移中踏步式改移較平行式改移更為合理。

2.2 端幫移動(dòng)坡道

與工作幫中部移動(dòng)坡道不同在于，端幫移動(dòng)坡道頂端與干道相接，此類坡道方向不變，且坡道成型是預(yù)留爆量利用推土機(jī)下推而成，這導(dǎo)致新坡道未形成前，舊坡道必須保證任何時(shí)候暢通。為避免舊坡道對(duì)下部作業(yè)空間長時(shí)間占用與舊坡道的損壞，在修筑坡道時(shí)，在坡道向前改移方向一邊預(yù)留一定的爆量，在坡道范圍內(nèi)形成局部的壓渣爆破，降低了爆量伸出距離，從而保證原坡道繼續(xù)使用，移動(dòng)坡道與端幫干道銜接的示意圖如圖5 。

圖5 移動(dòng)坡道與端幫干道銜接的示意圖

東露天礦在實(shí)際操作中，在端幫移動(dòng)坡道一側(cè)預(yù)留10 m 的爆量，大大減少了爆量的伸出距離，對(duì)于路面爆破沖擊出來的石頭塊，用推土機(jī)可及時(shí)完成路面的清理，保證原端幫移動(dòng)坡道的繼續(xù)使用。

3 結(jié)語

1）根據(jù)露天礦工作幫中部坡道移設(shè)方式的不同，移動(dòng)坡道分為間隔式改移與連續(xù)式改移，再根據(jù)坡道改移前后方向是否相同，間隔式改移分為并列式與跨步式，連續(xù)式改移分為平行式與踏步式。

2）依據(jù)平朔東露天礦生產(chǎn)實(shí)際情況，建立移動(dòng)坡道移設(shè)方式模型，通過分析對(duì)比坡道的服務(wù)量、運(yùn)距與坡道廢除時(shí)間，得出連續(xù)式改移優(yōu)于間隔式改移，且連續(xù)式中的踏步式改移較平行式改移節(jié)省運(yùn)距的同時(shí)可提前釋放坡道下部作業(yè)空間。

3）為降低爆破拋出量對(duì)端幫移動(dòng)坡道的影響，得出在坡道改移方向一邊預(yù)留10 m 的爆量。

4）連續(xù)式坡道改移較間隔式改移坡道數(shù)量增加1 倍，為降低生產(chǎn)成本與提高作業(yè)效率，工作幫中部移動(dòng)坡道的修建，從之前由推土機(jī)下推坡道改為電鏟下挖形成坡道。