露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法研究

宋 堅

（葛洲壩易普力新疆爆破工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830057）

煤炭資源是利用率最為廣泛的自然資源，當?shù)V床礦藏貯存條件對于礦藏的開采方式不受限制是，采用露天開采方法滿足采礦量的需求。露天礦藏開采能夠應用大型開采設備，對企業(yè)的安全生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益都有促進作用[1]。

礦建剝離工程是露天煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是露天礦藏開采的基礎。礦建剝離在露天礦整體開采建設中占比較大的資金投入比例。因此，在露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計中，如何降低礦建剝離成本，縮短剝離工程時間，使得企業(yè)建設資源能夠快速投入露天煤礦開采作業(yè)中，是工程規(guī)劃首先要求考慮的問題。礦建工程規(guī)劃設計包含著規(guī)劃決策、計劃、調(diào)研等過程。傳統(tǒng)的露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法，只專注于提高剝離工程施工的效率，而不關注施工過程中的成本以及對環(huán)境的污染情況。基于以上分析，本文將研究露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法。

1 露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法

1.1 施工準備

露天礦礦建剝離工程的前期施工準備包括排土場勘察、各項成本的核算、剝離施工方案的設計、工程實施過程的安全規(guī)則設定和剝離工程實施計劃規(guī)劃等。

排土場勘察是露天礦礦建剝離工程的前期比較重要的環(huán)節(jié)之一。根據(jù)計劃開采的露天礦的位置、地質(zhì)條件、排土作業(yè)的規(guī)劃投入成本、環(huán)境保護要求等條件，勘察符合各項要求的最優(yōu)排土場。

成本核算要對礦建工程中所有項目的成本統(tǒng)計，并適當留出一定的成本浮動范圍。按照露天礦礦建剝離工程施工過程，礦建剝離工程的成本主要分為資源成本、排土成本、運輸成本等幾個方面。其中資源成本主要指在剝離工程實施過程中，由于剝離施工造成的一部分必要的土地成本，即排土場的土地占地費用和為避免造成環(huán)境污染的污染物處理費用等。還包括在排土作業(yè)結束后，排土場的復墾或生態(tài)重建費用。運輸成本是指在礦建過程中，排土作業(yè)以及其他作業(yè)的土石方和設備的運輸成本。排土成本主要指排土作業(yè)本身所花費的費用，包括排土所用設備的購買或租用費用、設備的油耗和維修費用，以及排土工作人員薪資等。施工準備結束后，設計礦建剝離的排土方案以及礦建剝離工程的施工計劃。

1.2 礦建剝離排土方案設計

露天礦開采前期，其剝離工程需要剝離的土石量是有用礦的數(shù)倍，而排土作業(yè)是剝離工程的重點。排土工作不僅是礦建剝離過程匯總必不可少的環(huán)節(jié)，而且還是后續(xù)露天礦藏開采的基礎環(huán)節(jié)之一[2]。

在礦建排土作業(yè)前，首先要確定露天礦的排土場位置。排土場分為外排土場和內(nèi)排土場，實際露天礦場開采過程中，為不影響煤礦開采效率，在考慮相關成本下，優(yōu)先選擇外排土場進行排土。

外排土場首先圈定在與露天礦距離較近的場地，從各項排土成本、環(huán)境效益和社會滿意度等綜合的評價角度，選擇合適的外排土場。當核算排土場成本等指標時，若內(nèi)排土場更適合一段時間內(nèi)的露天礦礦建剝離排土需求，可就近優(yōu)選擇內(nèi)排土場。

估算外排土方案和內(nèi)排土方案的排土成本、環(huán)境效益，選出內(nèi)外排土的最優(yōu)方案。較優(yōu)方案也可能是同時使用內(nèi)外排土場的綜合排棄方案。確定排土場和排土方案后，選擇和選擇例如回返坑開采、螺旋坑開采或兩種結合的開采方式。排土場的具體建設，按照由低向高，隨露天礦采場工程的位置和進度形成相對水平，適當設置掌道，使排土場邊緣壓實。使用合理的機械設備，按照施工計劃，組織排土環(huán)節(jié)內(nèi)部各工序的緊密配合，實現(xiàn)排土作業(yè)的高效開展。排土工程方案設計后，對整體礦建剝離工程的施工過程規(guī)劃。

1.3 剝離工程施工計劃

礦建剝離工程施工計劃主要是對工程從開工到結束作業(yè)的時間計算、人員和設備調(diào)度、組織機構設立和安全檢查等進行詳細規(guī)劃。工程的整體預計施工時間按照工程量的大小、設備工作能力等設定。施工人員選擇具有類似工程施工的經(jīng)驗豐富、業(yè)績突出的施工管理、專業(yè)技術人員、專業(yè)施工隊伍承建施工[3]。

在剝離工程實施作業(yè)前，根據(jù)設計單位提供的地質(zhì)水文資料及現(xiàn)場地形，在采場范圍內(nèi)沿界開挖環(huán)形水溝，使用匹配的排水設備進行排水處理。具體的排水方案視水量大小，再作調(diào)整。

制定每一有效作業(yè)日的施工計劃，根據(jù)階段性的剝離土方目標，匹配采裝、運排設備，并按照實際設備進場數(shù)量，留出大約10%~25%的余量。機械設備還將根據(jù)工程實際進度、業(yè)主和監(jiān)理工程師的要求進行動態(tài)調(diào)配。建好全天候的施工道路，保證工期進度。備足易損設備零部件，加強日常檢修保養(yǎng)，保障正常作業(yè)臺數(shù)與作業(yè)率。結合施工進度實況進行動態(tài)調(diào)配能力，確保完成施工計劃。

設立安全檢查機制，確定安全防范重點，建立健全安全保證制度，加強職工安全生產(chǎn)教育，強化職工安全意識，實施標準化作業(yè)。將所有參與礦建剝離工程的人員按照工位劃分小組。每一小組負責人為該小組的安全負責人，負責每日的安全檢查，并上報給上一級的安全檢查員，匯總為有效施工日的安全檢查匯報表。

由項目總負責人、各分工負責人等組成安全巡查小組開展定期和不定期的安全檢查，消除事故隱患，把不安全的因素消滅在萌芽狀態(tài)。至此，完成了對露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法的研究。

2 實驗

本文研究了露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法，按照本文方法的設計流程，能夠有效降低露天礦礦建剝離工程的整體工程成本。為驗證這一觀點，設計與傳統(tǒng)的礦建剝離工程規(guī)劃設計方法的對比實驗，完成對本文研究成果的測試。

2.1 實驗內(nèi)容

實驗對象選取10個不同規(guī)格的露天礦，采集實驗露天礦的各項信息數(shù)據(jù)，確定實驗對象符合實驗驗證要求。以本文研究的礦建剝離工程規(guī)劃設計方法為測試組，傳統(tǒng)的剝離工程規(guī)劃設計方法為參考組。通過對比兩組方法規(guī)劃設計后，剝離工程的成本占整個露天礦前期開采成本的比例，確定兩個礦建剝離工程規(guī)劃設計方法的優(yōu)劣。

2.2 實驗結果

實驗結果如圖1所示，分析圖中數(shù)據(jù)得出對應的實驗結論。

分析圖1可知，應用測試組工程規(guī)劃設計方法的礦建剝離工程成本要遠低于應用參考組工程規(guī)劃設計方法的礦建剝離工程成本。不同的露天礦開采資金投入數(shù)目中，應用測試組方法的剝離工程投入占比均少于應用參考組方法。兩組方法計劃后，礦建剝離工程預算成本在整體開采預算成本的平均占比分別為測試組39.14%，參考組57.24%，參考組約為測試組的1.46倍。說明測試組方法能夠節(jié)約礦建剝離工程的預算成本。綜上所述，本文研究的露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法能夠降低礦建剝離工程的成本，具有更好的前景。

圖1 實驗結果

3 結束語

露天礦的礦建剝離是礦藏開采的前提，設計合理的工程規(guī)劃能夠最大程度上的提高礦建剝離工程的施工時間，為企業(yè)提高經(jīng)濟效益。本文研究了露天礦礦建剝離工程規(guī)劃設計方法，通過與傳統(tǒng)的礦建剝離工程規(guī)劃設計方法的對比實驗，證明了本文提出的設計方法能夠減少礦建剝離的成本投入，更為合理。