露天煤矿综合工艺下运输系统的相互影响分析

【摘 要】随着矿山开采的集中化趋势，单个露天矿的开采范围趋于扩大，开采深度日益增加，开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。针对这种情况，传统的单一开采工艺方式往往不能与之相适应，使开采效率降低，开采成本提高。近年来，多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。

【关键词】露天煤矿；综合工艺；运输系统；作业程序；生产成本；技术先进；经济合理

0 引言

当多种开采工艺位于露天矿不同水平时，可能出现的运输系统相互影响形式主要有带式输送机与卡车运输交叉、带式输送机与带式输送机运输交叉、拉斗铲无运输倒堆工艺与卡车运输交叉和拉斗铲无运输倒堆工艺与带式输送机运输交叉三种形式。

1 带式输送机与卡车运输交叉

1.1 运矿卡车与剥离输送机交叉

对于采用带式排土机排弃剥离物的露天矿，如果破碎站布置于较高水平，则会出现运矿卡车与剥离输送机交叉的情况。现阶段解决这类交叉的运输系统方式主要有两类。

一是，将带式输送机架高，在带式输送机下部形成卡车运输通道。根据运输带式输送机的类型，其架高方式又可分为栈桥和转载机两种。当运矿卡车与固定带式输送机相交时，可以假设栈桥将带式输送机架高，下部作为卡车运输通道，并可根据运输卡车规格和车流密度确定栈桥布置形式。但对于剥离物以内排为主的近水平露天矿而言，所有的剥离带式输送机均需不断移设或伸缩，因此不适合假设固定栈桥。在工作面带式输送机与端帮带式输送机间布置一个可以灵活移设的转载机，负责物料的转载，不仅可以为运输卡车创造通道，而且能够实现多水平物料的集中运输，减少露天矿运输设备数量和运输通道数量。

另一种方式，是建设跨带式输送机的公路立交桥。由于矿用运输卡车爬坡能力小于带式输送机，同时运输费用也较高，一次该方式仅适用于带式输送机相对固定且无架高可能，而运输公路移设又较为频繁的场合。

1.2 剥离卡车与剥离输送机交叉

由于带式输送机运输的运营费用远较卡车低，因此在剥离工艺选择和工艺系统布置时应尽量避免卡车长距离运输和运输系统交叉。一方面，剥离物内排时，上部水平的内排运距较下部水平大，因此首先考虑上部水平采用带式输送机运输；另一方面，剥离物外排时，虽然下部水平的外排运距较远，但可以通过开拓方式优化和独立的布置两套地面运输系统以减少相互影响。

1.3 运矿带式输送机与剥离卡车交叉

随着采矿半连续工艺的推广应用和坑内移动破碎站技术的发展，在大型近水平露天矿出现剥离内排卡车与矿石提升带式输送机的交叉将越来越普遍。现阶段，我国解决这类运输交叉问题的方法主要有两类：一是，采用如前所述的方法实现卡车与带式输送机运输的立交；另一种方式是，将提矿带式输送机与运输卡车布置于不同的边帮上。对于近水平露天矿而言，运矿带式输送机和剥离卡车运输通道布置于不同的端帮上虽然可以较彻底的避免相互干扰，但剥离物由卡车双环内排改为单侧内排，大大增大了内排运距；由于露天矿剥离物运量一般为矿石运量的数倍至数十倍，所以这种布置方式往往在经济上是不可行的。

2 带式输送机相互交叉

当近水平露天矿的剥离物和矿石均采用带式输送机运输时，有可能出现带式输送机运输的相互交叉。由于带式输送机的单位运营费用较低，因此可以采用剥离与采矿运输系统分别布置于不同端帮的形式。

3 倒堆工艺下运煤系统布置

3.1 典型系统布置方式

3.1.1 在露天矿一侧端帮留出入沟，拉斗铲与采煤设备追踪开采，原煤全部由端部沟运出。该方式的主要优点是运煤通道占用的内排空间小；可实现运煤系统与上部剥离运输系统的独立布置，避免相互干扰；另外通道可布置于工业广场一侧，因此原煤无折返运输。但该方式也存在明显的缺点，主要表现在采煤设备追踪拉斗铲作业过程中存在严重的相互制约，新采掘带开切初期采煤设备无法进入，导致出煤不连续；采掘带开采接近结束时，拉斗铲必须等待采煤作业结束后才能开切，因此拉斗铲也存在一定的等待时间。该运煤通道布置方式适用于露天矿规模和工作线长度不大，生产连续性要求不高的情况。

3.1.2 为解决单沟时存在的系统相互制约问题，可在露天矿两端帮同时设出入沟。倒堆剥离采用分区作业，拉斗铲首先由右侧开切，向中间作业，采煤设备追踪作业，原煤通过右侧出入沟运出；拉斗铲开采至中间位置附近时，进行左侧倒堆台阶的穿爆和爆堆平整作业，拉斗铲通过爆堆行走至左端帮附近，开切进行倒堆作业；采煤作业随后转入左侧区段，原煤通过左侧出入沟运出；拉斗铲再次开采至中间位置时，进行下一采幅右侧区段的穿爆和开采作业，完成一个循环。

该方式的突出优势是可以完全避免倒堆作业对运煤通道的影响，且双通道在一定程度上可互为备用；另外，拉斗铲可通过爆堆完成开采区段转换，走行距离短，有效作业时间长。由于在两侧端帮均布置运煤通道，所以占用内排空间较大；倒堆台阶以上剥离物需绕过运煤通道才能进入内排土场，因此导致内排运距增大和内排空间进一步浪费；另外，要实现拉斗铲在爆堆完成开采区段转换，就要求采煤设备的推进速度要大于拉斗铲推进速度，而且坑底回采煤量较小。从以上分析可以看出，该方式适用于工作线长度大、覆盖层厚度不大、煤层厚度较小的资源条件。

3.1.3 在采场中部布置一条出入沟也可实现分区作业。拉斗铲从中间开始向两端帮开采，采煤设备追踪开采，原煤通过中部沟、斜坡道和端帮运输通道运出；拉斗铲开采至一侧端帮后，通过工作帮或内排土场转移至另一侧作业。该布置方式通过一条出入沟即实现了倒堆开采的分区作业，对上部台阶内排运距的影响也较小；还允许露天矿留有半幅左右的坑内回采煤量有利于生产均衡。但中部沟对内排空间的占用较大，而且为实现拉斗铲作业区域转换，需构筑大量的辅助工程；此外，拉斗铲从中部开切时，会在短时间内堵住运煤通道，导致原煤生产停顿。综上所述，该运煤方式适用于排弃空间充裕，倒堆台阶以上剥离以单斗—卡车工艺为主的露天矿。

3.2 带式输送机提升

破碎站布置于采场坑底可最大限度缩短卡车运距，降低运输成本。倒堆台阶错开布置，中部沟物料由单斗—卡车工艺运至排土场上部水平排弃，完成开切作业，拉斗铲和采煤设备从中部向两端帮追踪开采；破碎站布置于拓宽的中部沟中，破碎后的原煤通过带式输送机提升至地表，为减少中部沟对内排空间的影响，可考虑采用大倾角带式输送机。该方案虽然解决了破碎站下坑问题，缩短了卡车运距，但存在中部沟占用内排空间大，倒堆台阶错开布置导致拉斗铲走行困难等问题。因此该布置方式应用前景不大。

4 巷道开拓方式

4.1 端帮巷道运输

大型近水平露天矿的推进方向一般平行于端帮，因此可以在端帮境界外煤层中布置一条平行于端帮的巷道作为主运输通道。该布置方式将破碎站置于一侧端帮，原煤破碎后直接由带式输送机经短横巷运至主运输平巷内，经端帮大巷、联络石门、斜井提升至地面。

4.2 坑底巷道运输

将主运输巷道布置于露天矿底部境界以外，通过溜井与采场联系，可以进一步缩短卡车运距，降低原煤转载费用，从而降低露天矿生产成本。与端帮巷道布置方式相比，可以布置多套系统实现迈步式移设，有利于保证露天矿生产稳定；采用溜井转载系统更简单，投资较低，无需移设带式输送机；溜井还可作为临时储煤仓，起到缓冲和均衡物料流的作用。但是受坑底宽度限制，坑底破碎站的服务范围更小，内排土场部分区段将因为破碎站的存在而滞后。另外，溜井作为运煤系统的咽喉，其可靠性及安全性（如坑底积水）等问题仍有待深入研究。

4.3 露井联合开拓

经济合理剥采比是圈地露天矿境界的重要原则，露天矿端帮境界外一般还存在一定范围的可采煤层（因为覆盖层厚度变大、煤层厚度变小、煤质变差等原因），可以采用井工方式回采。露井联合布置开拓运输系统可以降低矿山开拓投资，简化生产系统，有利于提高资源开发效益。

5 结束语

总之，由于综合工艺可以发挥各自的优点，今后必将是特大型露天煤矿工艺发展趋势，然而，与其他工艺系统相似，综合工艺系统的应用主要受制于技术经济合理性。因此，研究综合工艺匹配模式对矿山各工艺间高效作业，节约开采成本，完成煤炭产量具有非常重要的意义。

【参考文献】

[1]王书杰，才庆祥.伊敏露天矿扩建开采程序和开采工艺研究[J].煤炭工程，2006（2）：5-7.

[2]张文英.黑岱沟露天煤矿连续工艺开采系统优化研究[D].中国矿业大学，2002.