大柳塔煤礦井工轉(zhuǎn)露天開采設(shè)備應(yīng)用可行性研究

孫 鈺

（國(guó)能神東煤炭集團(tuán)大柳塔三盤區(qū)管理處，陜西 榆林 719315）

煤炭露天開采是一種開采能力大、建設(shè)速度快、勞動(dòng)效率高、生產(chǎn)成本低、勞動(dòng)環(huán)境優(yōu)、安全有保證、資源回采率高等為特點(diǎn)的開采方式[1-2]。我國(guó)現(xiàn)已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)的露天礦均以單斗-卡車開采工藝為主，生產(chǎn)剝采比一般為1.7～6.2 m3/t，平均為4.0 m3/t，剝離量是采煤量的2～8 倍，平均為5.5 倍。剝離成本約占到全礦成本的80%以上，而這些露天礦剝離工程仍以作業(yè)成本較高的單斗－卡車工藝為主。

近年來(lái)，隨著神東煤炭集團(tuán)的高效發(fā)展和國(guó)產(chǎn)采煤設(shè)備的長(zhǎng)足發(fā)展，井下部分連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備不斷更新?lián)Q代，為了合理利用閑置的采煤設(shè)備，降低煤炭開采成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤炭連續(xù)開采，提出使用井下連續(xù)采煤機(jī)在露天礦實(shí)現(xiàn)原煤連續(xù)開采的方案[3-4]，通過基礎(chǔ)論證及現(xiàn)場(chǎng)方案實(shí)施進(jìn)行井下閑置設(shè)備的配置方案分析。

1 工程概況

大柳塔三盤區(qū)露天開采項(xiàng)目位于陜西省神木市大柳塔試驗(yàn)區(qū)，開采面積8.19 km2，因上覆基巖薄、風(fēng)化嚴(yán)重、頂板冒落，易出現(xiàn)冒頂、潰沙、潰水事故，安全難以保障，2009 年經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)變更為露天開采，項(xiàng)目設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.00 Mt/a，服務(wù)年限16.9 年，煤層平均厚度3.15 m。

目前神東礦區(qū)使用Joy12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)，采高范圍2.7～4.6 m，生產(chǎn)能力15～27 t/min，總功率628 kW，煤巷掘進(jìn)平均月進(jìn)尺均在2 000 m 以上，掘進(jìn)斷面17.5 m2在長(zhǎng)壁工作面雙巷及三巷掘進(jìn)中，完全可滿足高產(chǎn)高效綜采工作面開采進(jìn)度要求[5]，將其應(yīng)用于露天煤炭資源開采工藝中能大大提高開采速度。Joy12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)牽引力大，工作穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)煤層快速掘進(jìn)和開采，破煤、落煤和裝煤可形成連續(xù)作業(yè)[6]。采煤機(jī)連續(xù)開采工藝：輪斗（采煤機(jī)）→膠帶車→工作面帶式輸送機(jī)→端幫帶式輸送機(jī)→長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)→排土機(jī)（破碎站）[7]。

2 配置方案

使用連續(xù)采煤機(jī)開采時(shí)整體煤層采用水平分層，沿煤層走向布置工作面，條帶式推進(jìn)。根據(jù)現(xiàn)有井下閑置設(shè)備Joy12CM15 型連續(xù)采煤機(jī)、可移動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)配套（或與井下連運(yùn)1 號(hào)車、帶式輸送機(jī)進(jìn)行配套）及采煤機(jī)連續(xù)開采工藝，提出2 組裝備配套方案進(jìn)行露天開采。

2.1 方案1

方案1 為連續(xù)采煤機(jī)→可移動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)→工作面移動(dòng)帶式輸送機(jī)→端幫帶式輸送機(jī)→地面帶式輸送機(jī)→篩分場(chǎng)。方案1 使用1 臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)，移動(dòng)式轉(zhuǎn)載機(jī)，4 部帶式輸送機(jī)，6 臺(tái)輔助設(shè)備。在采煤工作面沿工作線布置1＃帶式輸送機(jī)及可移動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)，在端幫位置沿推進(jìn)方向布置2＃帶式輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)，在端幫布置3＃帶式提升輸送機(jī)，地面布置通往篩分場(chǎng)受煤坑4＃帶式輸送機(jī)。工作面布置圖如圖1。

圖1 工作面布置圖

首先安裝地面通往篩分場(chǎng)的4＃帶式輸送機(jī)，使用連采機(jī)在采煤平盤底板上掘進(jìn)斷面為10 m×4.3 m 的拉槽，然后安裝3＃端幫提升帶式輸送機(jī)，并同步延伸1＃帶式輸送機(jī)，當(dāng)帶式輸送機(jī)延伸至一定長(zhǎng)度時(shí)（約300 m），安裝可移動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)，開始沿工作線方向往返進(jìn)行雙翼割煤。當(dāng)連采機(jī)割煤寬度超過轉(zhuǎn)載機(jī)與1＃帶式輸送機(jī)搭接最大距離時(shí)，將連采機(jī)、可移動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)移至下一采面開采。同時(shí)沿端幫掘溝布置2＃帶式輸送機(jī)，采取單翼開采。初始雙翼平面布置示意圖如圖2，后期單翼平面布置示意圖如圖3。

圖2 初始雙翼平面布置示意圖

圖3 后期單翼平面布置示意圖

1.2 方案2

方案2 為連續(xù)采煤機(jī)→梭車→連運(yùn)1 號(hào)車→工作面移動(dòng)帶式輸送機(jī)→端幫帶式輸送機(jī)→地面帶式輸送機(jī)→篩分場(chǎng)。方案2 使用1 臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)，2 臺(tái)梭車，1 臺(tái)連運(yùn)1 號(hào)車，4 部帶式輸送機(jī)，6 臺(tái)輔助設(shè)備。帶式輸送機(jī)布置方案與方案1 一致。

首先安裝地面4＃帶式輸送機(jī)，使用連采機(jī)在采煤平盤底板上掘進(jìn)斷面為10 m×4.3 m 的拉槽，安裝3＃端幫帶式提升輸送機(jī)并同步延伸1＃帶式輸送機(jī)。在帶式輸送機(jī)端頭安裝連運(yùn)1 號(hào)車，在拉槽兩側(cè)采用連采機(jī)雙翼回采。連采機(jī)割煤后由梭車轉(zhuǎn)運(yùn)至連運(yùn)1 號(hào)車，煤炭經(jīng)連運(yùn)1 號(hào)車破碎、轉(zhuǎn)運(yùn)至1＃帶式輸送機(jī)。當(dāng)兩翼煤炭全部回采完畢后，將連采機(jī)、連運(yùn)1 號(hào)車、梭車移至下一采面開采，同時(shí)沿端幫掘溝布置2＃帶式輸送機(jī)，采取單翼開采，方案2 采煤系統(tǒng)平面布置示意圖如圖4。

圖4 方案2 采煤系統(tǒng)平面布置示意圖

3 經(jīng)濟(jì)投資分析

2 種方案成本測(cè)算見表1。

表1 2 種方案成本測(cè)算

1）方案1。方案1 設(shè)備采用：①12CM15-10D 連續(xù)采煤機(jī)1 臺(tái)，公司內(nèi)部調(diào)劑；②移動(dòng)式轉(zhuǎn)載機(jī)1臺(tái)，投資2420 萬(wàn)元；③配電及控制設(shè)備1 套，投資271.49 萬(wàn)元；④1#帶式輸送機(jī)1 臺(tái)，投資813.08 萬(wàn)元；⑤2#帶式輸送機(jī)1 臺(tái)，投資413.042 萬(wàn)元；⑥3#帶式輸送機(jī)1 臺(tái)，投資804.43 萬(wàn)元；⑦4#帶式輸送機(jī)1臺(tái)，投資5 430.86 萬(wàn)元。合計(jì)總投資10 152.90 萬(wàn)元。

2）方案2。方案2 設(shè)備采用：①12CM15-10D 連續(xù)采煤機(jī)1 臺(tái)，公司內(nèi)部調(diào)劑；②10SC32-48C-5 梭車2 臺(tái)，公司內(nèi)部調(diào)劑；③LY2000/980-10 連運(yùn)1 號(hào)車1 臺(tái)，公司內(nèi)部調(diào)劑；④配電及控制設(shè)備1 套，投資271.49 萬(wàn)元；⑤1#帶式輸送機(jī)，投資813.08 萬(wàn)元；⑥2#帶式輸送機(jī)1 臺(tái)，投資413.042 萬(wàn)元；⑦3#帶式輸送機(jī)1 臺(tái)，投資804.43 萬(wàn)元；⑧4#帶式輸送機(jī)1臺(tái)，投資5 430.86 萬(wàn)元。合計(jì)總投資7 732.9 萬(wàn)元。

通過對(duì)上述2 種采煤工藝方案投資和成本進(jìn)行比選。方案1、方案2 分別需要投資10 152.9 萬(wàn)元和7 732.9 萬(wàn)元，噸煤成本分別為28.62 元/t 和24.61 元/t，方案2 投資少、成本低，具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

1）在露天礦利用井下連采機(jī)進(jìn)行采煤作業(yè)實(shí)現(xiàn)原煤的連續(xù)開采工藝，完全滿足現(xiàn)階段國(guó)家政策指導(dǎo)要求，從理論上、技術(shù)上是可行的。

2）采用連續(xù)型采煤工藝比半連續(xù)采煤工藝更經(jīng)濟(jì)，自動(dòng)化程度更高，采煤效率高，排放污染程度低，且進(jìn)一步體現(xiàn)了自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人的目的。

3）對(duì)于大柳塔煤礦三盤區(qū)露天開采項(xiàng)目使用連續(xù)采煤機(jī)配套梭車、連運(yùn)1 號(hào)車更為經(jīng)濟(jì)和靈活，方案2 更具有可行性。