哈爾烏素露天煤礦運煤系統布置優化

閆文彬，張 禹，呂文偉

（國家能源集團中國神華哈爾烏素露天煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

哈爾烏素露天煤礦核定最大原煤產能為3 500萬t/a，是國內目前設計產能最大的露天煤礦之一，2020 年實際原煤產量達2 837 萬t。對于這類特大型露天煤礦，工作幫及排土場的工程位置變化較大，在一定的服務期限內必須對開拓運輸系統進行周期移設。一般而言，露天礦山的運煤系統移設與否，取決于采煤工作線與坑口破碎站布設位置的空間相互關系[1]，以兩者水平標高差值，考慮必要緩沖平段、坡道展線長度即可得出原煤運距的合理值，用于評估運煤系統布置與生產實際的匹配性。但實際上，受限于征地進度，或是受采空區等工程因素的制約，特大型露天礦山采場、排土場的發展極易失衡，使得運煤系統維護及周期移設方面出現困難，常見上煤運距高于合理值情況[2-5]。多年來，哈爾烏素露天煤礦飽受征地滯后影響，采場南、北部推進度相差約300 m，加之為征地滯后區壓覆資源留溝排棄的影響，形成了較大的采剝、排棄空間損失。開拓運輸系統的優化布置因此成為了礦山運營的主要難題，其中運煤系統周期移設、均衡上煤運距問題尤為突出。

為此，依據哈爾烏素露天煤礦工程地質情況、生產現狀與計劃，以及排土場容量與采剝量發展趨勢分析了運煤系統由工作幫移設至排土場的可行性;并利用為征地滯后區留溝排棄區域，以留溝損失的內排空間布置運煤系統，進而制定得出了運煤系統優化布置方案。

1 原運煤系統布置情況

1）運距指標。2019 年10 月，為釋放內排空間，哈礦原運煤系統由內排土場移設至工作幫之上[6]，已服務1 年有余，原運煤系統受限于提升坡道展線（單個約0.19 km）、緩沖平段（單個約0.05 km）、端幫固定運輸線路長度（約2.2 km）等因素，最優運距約為5.4 km。目前其實際運距：中間橋以北上煤加權運距5.46 km；以南上煤加權運距5.79 km。北部上煤運距已達最優值，南部運距相對較高。采場原運煤運輸系統布置如圖1。

圖1 采場原運煤運輸系統布置

2）移設周期。原運煤系統以各組成坡道逐步向東平移作為周期移設方式，平均2 個月即須整體移設1 次?；仡?020 年實際工程進展，原系統涉及全年坡道移設共53 次，月均4 次，工程量繁重。同時，高頻率的坡道移設對采煤工作線正常推進制約較大，直接引起了坑底夾矸坡道高頻率的南北方向調轉，極不利于運距的平穩控制。

3）長遠適用性。由于征地滯后的影響，采場地表附近平盤已采剝到界，導致原運煤系統+1 055 m 水平至+1 040 m 水平段坡道已無法向東繼續平移。受限于此，也由于北部采場南側推進度超前較多，致使+1 040 m 水平至+1 025 m 水平段坡道的下一周期移設位置大幅東移，與+1 055 m 水平至+1 040 m水平段坡道銜接將多出冗余平段，預計綜合上煤運距將增加310 m。這種態勢將隨著征地滯后時間的延長持續加劇。此外，原運煤系統東側征地釘子戶問題有望于近期解決，其拆遷后，原運煤系統布置將替代成為制約南部采場推進的主要因素。

2 運煤系統優化原則

通過分析原運煤運輸系統與生產實際脫節相關問題，優化工作應按照以下原則展開[7-9]：

1）利用間斷-半連續運輸工藝的靈活特性，優化線路銜接，減少不必要折返運輸與冗余平段線路長度，節約不必要的運輸環節，降低運距成本。

2）減少運輸轉彎次數，轉彎半徑達標，運輸線路設計參數滿足煤炭安監部門安全監管要求，并留有安全儲備余地。

3）具有中長期適用性，服務周期應盡可能長遠，降低組成坡道移設頻次，節省線路維護成本。

4）運輸系統的布設占用的作業空間要在合理范圍內，應盡可能減小對露天礦采剝、排棄工程發展的制約。

3 新運煤系統優化方案

3.1 方案可行性

根據1#～3#破碎站坐落點與坑底采煤工作線相對空間位置關系分析，運煤系統布置于排土場更有利于半連續工藝起點運距的節省[10]。但目前采場南北兩側推進度仍處在失衡狀態，導致的排土空間損失較大，須提前論證排土場能否容納運煤系統布置。

哈爾烏素露天煤礦2021 年計劃剝離總量9 600萬m3，采煤工作線沿當前采剝方向推進約350 m。據核算，如年計劃順利完成，預計釋放理論排棄空間（實方量）約為11 900 萬m3，為大塔村留溝排棄將損失排棄空間約為2 000 萬m3，實際可釋放排棄空間約為9 900 萬m3，實際可釋放排棄空間與計劃剝離總量基本相當。但排土場布置運煤將占用排棄空間約為750 萬m3，以2021 年采排量比分析，運煤系統移設排土場較為困難，如無有效優化設計，將出現450 萬m3排棄量提升至高水平排棄問題。

排土場北部作為當前主要的排棄區域，推進較快，不滿足布置運煤系統的固定性要求。排土場南部因大塔村征地滯后區影響，存在較大留溝空間，留溝損失排棄空間約2 000 萬m3。若在該區域布置部分運煤坡道，將使運煤系統布置占用的500 萬m3空間與留溝損失空間形成重疊，可解決排土場空間無法容乃運煤系統問題。同時受限于大塔村征地滯后區，排土場南部留溝區域排土平盤的工程發展緩慢，利于運煤系統的長期布置。

3.2 方案技術內容

施工方案分為2 部分：①在南端幫+995 m 水平起坡，沿著當前排土場邊坡坡面環形排棄，充分利用留溝排棄區域釋放坡道展線，形成+995 m 水平至+1 055 m水平坡道，工程填方量70 萬m3；②在+995 m 水平至+1 055 m 水平坡道坡頂位置，向1#與3#破碎站中點位置起坡形成+1 055 m 水平至+1 100 m 水平、+1 100 m 水平至+1 130 m 水平坡道，工程填方量180 萬m3?？偣こ烫罘搅考s250 萬m3，工期約2 個月。工程完成后，原煤經采場坡道提升至6 煤頂板，后可經中間橋或南部采場提升至南端幫+995 m 水平進入相關運煤坡道，最終提運至破碎站，綜合上煤運距約5 km。

后續方面，視未來征地實際進展，采場南北部推進度將會進一步追平。南部排土場得到釋放后，運煤系統借道南端幫+995 m 水平線路可以完全移設至+995 m排土場，屆時只憑借中建橋運輸原煤，綜合上煤運距將進一步縮減至4.6 km。

3.3 新舊運煤系統對比

1）運距指標。原運煤系統綜合上煤運距5.4 km，呈增長變化趨勢，其中南部煤加權運距為5 788 m，北部煤加權運距為5 463 m。新運煤系統綜合上煤運距為5.0 km，增減變化趨勢相對穩定，其中南部煤加權運距為4 660 m，北部煤加權運距為5 137 m。新運煤系統后續可進一步優化，綜合上煤可縮減綜合運距至4.6 km。哈礦南、北采場煤炭采剝周期交替，新運煤系統在南部煤運距方面優勢更為明顯。

2）移設周期。受限于大塔村征地滯后區留溝，新運煤系統布置位置的排棄工程基本到界，僅北部較短排棄工作線可持續推進，如不進一步壓覆滯后區，則新運煤系統暫無移設可能性。因此其服務周期將至少可保證1 年以上，具有服務周期長、移設頻次低的優點。

3）排棄空間占用與損失。為大塔村征地滯后區留溝排棄損失內排空間約2 000 萬m3，而排土場布置運煤系統將損失內排空間約750 萬m3。移設方案將兩者影響區域合并，使損失空間重疊，可減小內排空間損失約500 萬m3，保證2021 年度采剝、排棄空間的平衡，節省了部分排棄量爬高排棄運距。

4）大塔村緩幫工程的運輸系統利用。大塔村征地滯后問題影響區域的邊坡已按端幫到界參數并段。未來該區域緩幫解段時，上部剝離工作線不足300 m，宜利用外委小型設備采剝，以提升解段工程整體進度，屆時將出現自營、外委運輸設備并行甚至交叉的可能。新運煤系統由于布設位置的特殊性，將長期保留，可為外委設備提供運輸通路，規避自營、外委設備交叉風險。

4 結語

2021 年3 月7日，按照設計的優化方案，哈爾烏素露天煤礦運煤系統已實現了周期移設，進入試運行階段。3 月9 日，經試運行驗收后，新運煤路全線啟用，綜合上煤運距降至5.0 km 左右，大幅節省上煤運距約0.4 km，煤炭運輸效率與單耗指標等經營問題得到有效改善，各平盤可作業量得到補充，為保證完成全年剝離任務夯實了基礎，新系統預計服務周期可達1 年。