布爾臺煤礦西南區(qū)輔助運輸方案設(shè)計

劉名陽

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司)

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布爾臺煤礦西南區(qū)輔助運輸方案設(shè)計

劉名陽

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司)

摘要為提高礦井輔助運輸效率、降低輔助運輸費用，結(jié)合布爾臺煤礦礦井生產(chǎn)接續(xù)計劃、煤層賦存條件等，提出了2種輔助運輸方案，并通過對初期可比投資、井巷工程量進行技術(shù)經(jīng)濟比較，結(jié)合年運營費、設(shè)備更新費用，應(yīng)用費用現(xiàn)值法計算了各方案的費用現(xiàn)值，最終提出了適合該礦井的輔助運輸方案，對于類似礦山有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞輔助運輸方案初期可比投資井巷工程量費用現(xiàn)值法

神東礦區(qū)布爾臺煤礦生產(chǎn)能力20.0 Mt/a，采用主斜井+副平硐的綜合開拓方式，建成5條井筒，即主斜井、副平硐、回風(fēng)斜井、松定霍洛井、回風(fēng)立井。現(xiàn)回采一盤區(qū)的4-2上煤層和二盤區(qū)的2-2、4-2上煤層，井下各大系統(tǒng)均已形成。因礦井一盤區(qū)4-2上煤進入回采末期，預(yù)計2019年底回采結(jié)束，屆時將接續(xù)礦井西南區(qū)，西南區(qū)包括三、四、五盤區(qū)。依據(jù)工作面接續(xù)計劃，礦井自西南區(qū)接續(xù)開始10 a內(nèi)，西南區(qū)布置1個綜采工作面和2個掘進工作面；10～15 a內(nèi)，西南區(qū)布置2個綜采工作面和4個掘進工作面；15 a后，西南區(qū)布置3個綜采工作面和7個掘進工作面，西南區(qū)將成為礦井后期開采的重點區(qū)域。現(xiàn)有的副平硐與西南區(qū)最近工作面的距離約17.0 km，與最遠(yuǎn)工作面距離已達(dá)27.0 km，輔助運輸距離越來越長，運輸時間長，運輸效率降低[1]。為提高該礦山礦井開采西南區(qū)的輔助運輸效率、降低輔助運輸費用，有必要對該區(qū)輔助運輸方案進行優(yōu)化設(shè)計。

1方案提出

(1)新增副斜井(方案一)。新增的副斜井工業(yè)場地位于主井工業(yè)場地西部10 km處，自然地形標(biāo)高1 370.0～1 372.8 m。副斜井工業(yè)場地主要布置礦井輔助運輸系統(tǒng)的配套設(shè)施及其他輔助生產(chǎn)設(shè)施。水平劃分與已有系統(tǒng)保持一致，副斜井井口標(biāo)高1 372.0 m，傾角5.5°，凈斷面面積20.1 m2，井筒移交至一水平2-2煤(+950 m)，斜長4 783 m。副斜井井筒在西南區(qū)與現(xiàn)有一水平2-2煤輔助運輸大巷、4-2上煤輔助運輸大巷直接相連，并通過輔助運輸斜巷與各煤層連通，既不影響目前井下的正常生產(chǎn)接續(xù)，又提高了西南區(qū)的輔助運輸能力。考慮礦井后期的通風(fēng)需求，西南區(qū)初期進風(fēng)井為預(yù)留場地，暫將進風(fēng)立井布置于西南區(qū)三、四、五盤區(qū)交界處的郭家畔風(fēng)井場地。后期(15 a后)二水平開采時，施工進風(fēng)立井井筒垂深420 m，井筒凈直徑6.5 m，凈斷面面積33.2 m2，井筒裝備梯子間兼作安全出口。

(2)新增副立井(方案二)。該礦西南區(qū)煤層埋深300～500 m，隨著開拓的延伸，新增1條副立井確保西南區(qū)輔助運輸能力。副立井場地布置于主井工業(yè)場地西南方約18.0 km處，自然地形標(biāo)高1 290.0～1 310.0 m。副立井場地主要布置提升系統(tǒng)設(shè)施及其他配套設(shè)施，其中配套設(shè)施與方案一一致。井口標(biāo)高1 294.0 m，設(shè)計垂深447 m，井筒移至二水平，落底于4-2上煤(+880 m)，直徑8.6 m，凈斷面面積58.1 m2。副立井裝備2套提升系統(tǒng)：①1#提升系統(tǒng)裝備1臺JKM-5×6(Ⅲ)型井塔式多繩摩擦提升機，提升容器選用1個特制六繩雙層寬罐籠+1個六繩平衡錘；②2#提升系統(tǒng)準(zhǔn)備1臺JKM-5×6(Ⅲ)型井塔式多繩摩擦提升機，提升容器選用1個四繩單層多繩交通罐籠+平衡錘[2-4]。副立井既承擔(dān)西南區(qū)輔助運輸任務(wù)，又可兼作進風(fēng)井和安全出口。副立井井下分2個水平布置輔助運輸大巷，一水平輔助運輸大巷布置于1-2煤層，通過聯(lián)絡(luò)斜巷與2-2煤層輔助運輸大巷聯(lián)系；二水平布置于4-2上煤層輔助運輸大巷，與現(xiàn)有4-2上煤層輔助運輸大巷直接相連。

2方案比較

方案一有助于提高西南區(qū)輔助運輸能力及效率，滿足西南區(qū)開拓需求，井下開拓系統(tǒng)與現(xiàn)有開拓巷道連接簡單，對現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)影響較小，但副斜井井筒較長，井筒運輸時間長，后期運營費用高，后期需增設(shè)進風(fēng)立井;方案二有助于提高西南區(qū)輔助運輸能力，滿足西南區(qū)開拓及進風(fēng)需求，井下開拓系統(tǒng)簡單，井筒工程量小，副立井提升安全性較高，輔助運輸距離短，運輸效率高，副立井提升設(shè)備前期投資高，系統(tǒng)復(fù)雜，配套設(shè)施較多，后期運營費用低。

2.1投資比較

分別從礦建工程、土建工程(含提升設(shè)施、工業(yè)場地)、設(shè)備購置(含提升設(shè)備、車輛配備)及安裝工程等方面的可比投資，對方案一、方案二的初期、后期新增投資進行對比分析，結(jié)果見表1。

表1　輔助運輸方案初期、后期新增投資　萬元

2.2運營費用比較

礦井提升系統(tǒng)運營費用計算公式為年運營費用=工資及福利費+年動力費+年日常維修及材料費+年大修費+年其他費用。其中，方案一年運營費用主要包括燃料費、人工工資、車輛維護維修費、車輛備件費及其他費用；方案二年運營費用包括電費、人工工資、設(shè)備檢查費、設(shè)備備件及更換費、車輛維護維修費、車輛備件費及其他費用。經(jīng)比較各階段的年運營費用可知：0～10 a，方案一比方案二節(jié)省132萬元/a；10～15 a，方案一比方案二年運營費用多64萬元/a；15 a后，方案一比方案二年運營費用多971萬元/a。由此可見，隨著工作面數(shù)量的增加，輔助運輸量的增大，方案一所需的車輛及人員較多，年運營費用越來越大，方案二在后期輔助效率高，提升系統(tǒng)人員基本不變，年運營費用相對較低。

2.3費用現(xiàn)值比較

費用現(xiàn)值法是一種通過計算各備選方案中全部費用的現(xiàn)值進行方案比選的動態(tài)經(jīng)濟比較方法，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。布爾臺煤礦輔助運輸方案費用現(xiàn)值比較法中全部投資除固定資產(chǎn)投資(固定資產(chǎn)投資僅指輔助運輸(提升)系統(tǒng)投資，不含其配套系統(tǒng)固定資產(chǎn)投資及其他費用)外，還應(yīng)考慮設(shè)備更新投資；固定資產(chǎn)投資除考慮提升系統(tǒng)初期與后期增加投資外，還應(yīng)考慮輔助運輸車輛的更新投資。無軌膠輪車報廢年限按5 a計算，計算期按0～10 a、0～15 a、0～30 a，基準(zhǔn)收益率按8%考慮，各方案費用現(xiàn)值的計算結(jié)果見表2。

3結(jié)語

(1)前10 a方案一初期投資和運營費用均較少，10 a后方案二較優(yōu)；方案二后期新增投資和運營費用均較少。經(jīng)凈現(xiàn)值法比較可知，前10 a方案一較優(yōu)，前30 a方案二總體較優(yōu)。

表2　方案一、二費用現(xiàn)值比較

(2)方案二在安全性方面優(yōu)于方案一，方案二具有運輸時間短、效率高的優(yōu)點；方案一初期具有一定經(jīng)濟和管理方面的優(yōu)勢；中后期整體上看方案二較優(yōu)。需要說明的是礦井在15 a后開采深度增加至410 m，工作面增加至3個，掘進工作面增加至7個，屆時其輔助運輸量將顯著增加，特別是在開采四、五盤區(qū)時，輔助運輸距離較長、效率低、車輛損耗大，此時，方案二優(yōu)勢將更為明顯。

(3)方案一后期需增設(shè)進風(fēng)立井及場地設(shè)施，礦井風(fēng)井工業(yè)場地較多，不便于統(tǒng)一管理，同時工業(yè)場地的征地工作程序較多，時間長；方案二可一次性解決征地工作，可見方案二較優(yōu)。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑞鋒，候世占.象山礦井輔助運輸系統(tǒng)改造方案設(shè)計[J].煤炭工程，2013(7)：7-11.

[2]張彥祿，高英.無軌輔助運輸系統(tǒng)方案設(shè)計[J].煤炭工程，2011(2)：11-13.

[3]張鋒.黃玉川礦井副立井提升系統(tǒng)的裝備特點[J].煤炭工程，2010(3)：9-12.

[4]趙玉棟.紙房煤礦輔助運輸方式選擇及效能分析[J].煤炭工程，2013(3)：13-16.

(收稿日期2016-04-07)

劉名陽(1983—)，男，工程師，碩士，710075 陜西省西安市高新區(qū)高新三路財富中心。