剝離半連續系統端幫提升帶式輸送機移設研究

侯 偉

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

目前，環保、高效、經濟已成為國內外露天礦山建設的基本要求。與之相適應的，以帶式輸送機運輸為基本特征的露天礦山半連續工藝具有生產高效、生產成本低、適應性強等特點。符合綠色礦山建設的要求，已成為露天礦山工藝技術發展的主要方向[1-2]。白音華二號露天煤礦屬于多工藝應用露天礦，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-排土機半連續工藝。單斗-卡車間斷工藝中，卡車運輸總費用占總成本的1/2 以上?？ㄜ嚲哂羞\輸靈活、實用性強等特點，但卡車能耗高，其輪胎、油料消耗、維修保養費用比較大，運輸成本較高，與采用單斗-自移式破碎-排土機-帶式輸送機半連續開采工藝相比，半連續開采工藝具有生產成本低、安全性能高、自動集成化先進等優點。帶式輸送機可布置在運距長、爬坡傾角大的場合，且生產成本低[3-4]。但適用條件比較苛刻，一般對巖性要求較嚴格，同時采場至地面的帶式輸送機布設至關重要，端幫帶式輸送機布置方式直接影響其生產能力和運營成本。如果采用端幫帶式輸送機移溝布設，存在移溝時間、移溝距離與年度推進度不成整數倍等問題，因此，合理的端幫帶式輸送機布置方式能有效提高生產能力，降低成本[5]。

1 剝離半連續系統

1.1 布置方式

白音華二號礦剝離半連續系統由50 m3電鏟、6 000 t/h 自移式破碎機、膠帶橋、工作面帶式輸送機Y11、端幫帶式輸送機Y12、提升帶式輸送機Y13、端幫帶式輸送機Y14與Y15及排土線帶式輸送機Y16、排土機等設備組成。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，剝離半連續系統組成示意圖如圖1。

圖1 剝離半連續系統組成示意圖

1.2 作業參數

剝離半連續系統采用組合臺階（雙臺階）作業方式。剝離半連續作業部分參數如下：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設計長度：285 m；⑥Y12有效利用長度：190 m。

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

2 剝離半連續系統方案

白音華二號礦剝離半連續全年作業時間8 個月，3—11 月為作業期，12 月—翌年2 月為檢修期。剝離半連續系統理論最大生產能力為870 萬m3/a，由于剝離半連續首次使用，并無實踐經驗，故按剝離半連續生產能力為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機尾移設總共需要3 個月時間，Y13移溝距離按265 m 考慮。

2.1 剝離半連續生產能力為870 萬m3/a 方案

剝離半連續按照理論最大生產能力870 萬m3/a考慮，如果不能完成臺階量870 萬m3/a，頂部臺階推進受限，導致下部臺階無法正常跟進，需要半連續以外的設備開采半連續作業臺階，這樣導致半連續系統出現空移。如果半連續能完成臺階量870 萬m3/a，通過單臺階開采、雙臺階開采分別進行分析。

2.1.1 單臺階開采

單臺階推進強度255 m/a，單臺階剝離量為870萬m3/a，870 萬m3/a 生產能力單臺階年推進度示意圖如圖2。

圖2 870 萬m3/a 生產能力單臺階年推進度示意圖

剝離半連續完成第1 幅推進度75 m 后，Y11最大可移設距離75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續完成第2 幅推進度75 m 后，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續完成第3 幅推進度75 m 后，累計完成推進度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190 m，由于第2 次移設累計150 m，所以第2 次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m，臺階可以推進100 m。但由于受年推進度255 m/a 限制，故只能推進90 m。移設溝距離按265 m 考慮，剩余10 m 的臺階量為35 萬m3。

2.1.2 雙臺階開采

雙臺階推進強度150 m/a，臺階剝離量為870 萬m3/a，年推進強度，870 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖如圖3。

圖3 870 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖

剝離半連續完成第1 幅推進度75 m 后，Y11最大可移設距離75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續完成第2 幅推進度75 m 后，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面，同時完成本年推進度，臺階量870 萬m3/a。剝離半連續完成第3 幅推進度75 m 后，累計完成推進度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190 m，由于第2 次移設累計150 m，所以本次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m，臺階可以推進100 m。受臺階推進距離限制，本次臺階還可推進40 m，推進度累計完成265 m，Y13可以移溝。由于累計完成推進度265 m，上1 年累計完成推進度150 m，所以本年完成推進度115 m。而本年度要求推進度為150 m/a，在完成115 m 后移設會出現35 m 寬的臺階，臺階量為185 萬m3，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機工作線推進距離減少35 m，推進度變為230 m/a。

2.2 剝離半連續生產能力為580 萬m3/a 方案

2.2.1 單臺階開采

單臺階推進強度170 m/a，臺階剝離量為580 萬m3/a，年推進強度。580 萬m3/a 生產能力單臺階年推進度示意圖如圖4。

圖4 580 萬m3/a 生產能力單臺階年推進度示意圖

剝離半連續完成第1 幅推進度75 m 后，Y11最大可移設距離為75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續完成第2 幅推進度75 m 后，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第3 幅最大推進度為75 m，當完成推進度20 m 時，累計完成推進度170 m，完成本年推進度，完成臺階量580 萬m3。繼續完成推進度55 m，累計完成推進度225 m，由于Y12有效利用長度為190 m，所以Y11最大只能移設190 m，由于第2 次移設累計150 m，所以本次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m，臺階可以推進100 m。受臺階推進距離限制，本次臺階還可推進40 m，推進度累計完成265 m，Y13可以移溝。由于累計完成推進度265 m，上1 年完成推進度170 m，所以本年完成推進度95 m。而本年度要求推進度為170 m，在完成95 m 后移設會出現75 m 寬的臺階，臺階量為250 萬m3，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機工作線推進距離減少75 m，推進度變為190 m/a。

2.2.2 雙臺階開采

雙臺階推進強度110 m/a，臺階剝離量為580 萬m3/a，年推進強度，580 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖如圖5。

剝離半連續完成第1 幅推進度75 m 后，Y11最大可移設距離75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第2 幅最大推進度為75 m，當完成推進度35 m 時，累計完成推進度110 m，完成本年推進度，完成臺階量580 萬m3。繼續完成推進度40 m，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第3 幅最大推進度為75 m，當完成推進度70 m 時，累計完成推進度220 m，由于上1 年推進度為110 m，所以本年完成推進度110 m，臺階量580 萬m3。繼續完成推進度5 m，累計完成推進度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，所以Y11最大只能移設190 m，由于第2 次移設累計150 m，所以本次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m，臺階可以推進100 m。受臺階推進距離限制，本次臺階還可推進40 m，推進度累計完成265 m，Y13可以移溝。由于累計完成推進度265 m，上1 年完成推進度220 m，所以本年完成推進度45 m。而本年度要求推進度為170 m，在完成45 m 后移設會出現65 m 寬的臺階，臺階量為340 萬m3，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機工作線推進距離減少65 m，推進度變為200 m/a 。

2.3 剝離半連續生產能力為470 萬m3/a 方案

2.3.1 單臺階開采

單臺階推進強度140 m/a，臺階剝離量為470 萬m3/a，年推進強度，470 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖如圖6。

圖6 470 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖

剝離半連續完成第1 幅推進度75 m 后，Y11最大可移設距離為75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第2 幅最大推進度為75 m，當完成推進度65 m 時，累計完成推進度140 m，完成本年推進度，完成臺階量470 萬m3。繼續完成推進度10 m，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續完成第3 幅推進度75 m 后，累計完成推進度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，所以Y11最大只能移設190 m，由于第2 次移設累計150 m，所以本次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m。臺階可以推進100 m。受臺階推進距離限制，本次臺階還可推進40 m，推進度累計完成265 m，Y13可以移溝。由于累計完成推進度265 m，上2年完成推進度140 m，所以本年完成推進度125 m。而本年度要求推進度為140 m，在完成125 m 后移設會出現15 m 寬的臺階，臺階量為50 萬m3，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機工作線推進距離減少15 m，推進度變為250 m/a 。

2.3.2 雙臺階開采

雙臺階推進強度95 m/a，臺階剝離量為470 萬m3/a，年推進強度，470 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖如圖7。

圖7 470 萬m3/a 生產能力雙臺階年推進度示意圖

剝離半連續完成第1 幅推進度度75 m 后，Y11最大可移設距離75 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第2 幅最大推進度為75 m，當完成推進度20 m 時，累計完成推進度95 m，完成本年推進度，完成臺階量470 萬m3。繼續完成推進度55 m，累計完成推進度150 m，Y11繼續移設75 m，累計完成移設150 m，半連續系統形成下1 個循環工作面。剝離半連續第3 幅最大推進度為75 m，當完成推進度40 m 時，累計完成推進度190 m，由于上1 年推進度95 m，固本年完成推進度95 m，完成臺階量580 萬m3。繼續完成推進度35 m，累計完成推進度225 m，由于Y12有效利用長度190 m，固Y11最大只能移設190 m，由于第2 次移設累計150 m，固本次Y11僅能移設40 m，累計完成移設190 m。臺階可以推進100 m。受臺階推進距離限制，本次臺階還可推進40 m，推進度累計完成265 m，Y13可以移溝。由于累計完成推進度265 m，上2 年完成推進度190 m，固本年完成推進度75 m。而本年度要求推進度為95 m，在完成75 m 后移設會出現20 m 寬的臺階，臺階量為105 萬m3，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線且下次帶式輸送機工作線推進距離減少20 m，推進度變為245 m/a 。

3 端幫帶式輸送機布設存在的問題

1）端幫帶式輸送機移溝距離不易確定。依據剝離半連續系統移溝距離不超過265 m，通過不同的生產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距離不同。如果剝離半連續系統移溝距離小于265 m，半連續系統正常搭接生產，生產能力保持不變，則會出現2 種情況：①半連續生產能力及年度推進度溝道服務1 年就移溝；②移溝距離不超過265 m，這樣會造成移溝次數增加，生產成本增加。如果剝離半連續系統移溝距離大于265 m，則半連續系統后期無法正常搭接生產，需要半連續以外的設備將阻礙正常搭接的臺階量采掉[6-7]。這樣會造成半連續設備閑置。剝離半連續系統移溝參數對比，剝離半連續系統移溝參數對比見表1。

表1 剝離半連續系統移溝參數對比

2）端幫帶式輸送機移設時間不能確定。剝離半連續系統的生產能力，受限露天礦年推進度的影響，隨露天礦的生產能力變化而變化，加之，當年溝道服務的距離與半連續的年度推進度不成整數倍，所以依據當年半連續系統的推進度會存在半連續不能作業的臺階，需要半連續以外的設備采出才能形成新的工作線[8]。當年溝道服務的距離與剝離半連續推進度不成整數倍，并且2 次溝道之間存在半連續不能作業的臺階，不能作業臺階的工程量不同，從而導致移設時間不能確定。

3）解決措施。采取將Y13固定不動，通過改造Y12機頭，加長端幫過渡帶式輸送機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，總長度為550 m，逐年加長工作面帶式輸送機Y11平行移設，可服務至首采區結束。根據帶式輸送機改造費用計算，可節省費用50 萬元。

4 結論

1）通過對剝離半連續系統布設方式及設備參數進行分析，確定Y11工作面帶式輸送機最大移設距離為190 m，Y13溝道移設最大距離為265 m。

2）依據剝離半連續生產能力及推進度分析，得出Y13端幫帶式輸送機移溝距離不易確定、移溝時間不能確定、2 次溝道之間存在半連續不能作業的臺階。可通過改造Y12過渡帶式輸送機機頭功率和增長帶式輸送機服務長度替代Y13移溝，按照服務至首采區末計算，可節省費用50 萬元。