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摘要:露天開采具有資源回采率高、勞動效率高、機械化程度高、安全條件好、生產成本低等優(yōu)點,但其前期投資成本大。通過設備選型、成本比較,提出了利用井下閑置連續(xù)采煤機及其配套設備在露天開采中的應用方法,從而實現(xiàn)生產過程自動化,降低運行成本,達到自動化減人、智能化換人的目的。
關鍵詞:露天開采;連續(xù)采煤機;自動化;配套;成本;煤炭露天
開采是一種開采能力大、建設速度快、勞動效率高、生產成本低、勞動環(huán)境優(yōu)、安全有保證、資源回采率高等為特點的開采方式[1-2]。我國現(xiàn)已經(jīng)投產運營生產的露天礦均以單斗-卡車開采工藝為主,生產剝采比一般為1.7~6.2m3/t,平均為4.0m3/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,隨著神東煤炭集團的高效發(fā)展和國產采煤設備的長足發(fā)展,井下部分連續(xù)采煤機及其配套設備不斷更新?lián)Q代,為了合理利用閑置的采煤設備,降低煤炭開采成本,同時實現(xiàn)煤炭連續(xù)開采,提出使用井下連續(xù)采煤機在露天礦實現(xiàn)原煤連續(xù)開采的方案[3-4],通過基礎論證及現(xiàn)場方案實施進行井下閑置設備的配置方案分析。
1工程概況
大柳塔三盤區(qū)露天開采項目位于陜西省神木市大柳塔試驗區(qū),開采面積8.19km2,因上覆基巖薄、風化嚴重、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)國家批準變更為露天開采,項目設計生產能力2.00Mt/a,服務年限16.9年,煤層平均厚度3.15m。目前神東礦區(qū)使用Joy12CM15型連續(xù)采煤機,采高范圍2.7~4.6m,生產能力15~27t/min,總功率628kW,煤巷掘進平均月進尺均在2000m以上,掘進斷面17.5m2在長壁工作面雙巷及三巷掘進中,完全可滿足高產高效綜采工作面開采進度要求[5],將其應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)采煤機牽引力大,工作穩(wěn)定,轉動靈活,可實現(xiàn)煤層快速掘進和開采,破煤、落煤和裝煤可形成連續(xù)作業(yè)[6]。采煤機連續(xù)開采工藝:輪斗(采煤機)→膠帶車→工作面帶式輸送機→端幫帶式輸送機→長距離帶式輸送機→排土機(破碎站)[7]。
2配置方案
使用連續(xù)采煤機開采時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。根據(jù)現(xiàn)有井下閑置設備Joy12CM15型連續(xù)采煤機、可移動轉載機和帶式輸送機配套(或與井下連運1號車、帶式輸送機進行配套)及采煤機連續(xù)開采工藝,提出2組裝備配套方案進行露天開采。
2.1方案1
方案1為連續(xù)采煤機→可移動轉載機→工作面移動帶式輸送機→端幫帶式輸送機→地面帶式輸送機→篩分場。方案1使用1臺連續(xù)采煤機,移動式轉載機,4部帶式輸送機,6臺輔助設備。在采煤工作面沿工作線布置1#帶式輸送機及可移動轉載機,在端幫位置沿推進方向布置2#帶式輸送機及轉載機,在端幫布置3#帶式提升輸送機,地面布置通往篩分場受煤坑4#帶式輸送機。工作面布置圖如圖1。首先安裝地面通往篩分場的4#帶式輸送機,使用連采機在采煤平盤底板上掘進斷面為10m×4.3m的拉槽,然后安裝3#端幫提升帶式輸送機,并同步延伸1#帶式輸送機,當帶式輸送機延伸至一定長度時(約300m),安裝可移動轉載機,開始沿工作線方向往返進行雙翼割煤。當連采機割煤寬度超過轉載機與1#帶式輸送機搭接最大距離時,將連采機、可移動轉載機移至下一采面開采。同時沿端幫掘溝布置2#帶式輸送機,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。
2.2方案2
方案2為連續(xù)采煤機→梭車→連運1號車→工作面移動帶式輸送機→端幫帶式輸送機→地面帶式輸送機→篩分場。方案2使用1臺連續(xù)采煤機,2臺梭車,1臺連運1號車,4部帶式輸送機,6臺輔助設備。帶式輸送機布置方案與方案1一致。首先安裝地面4#帶式輸送機,使用連采機在采煤平盤底板上掘進斷面為10m×4.3m的拉槽,安裝3#端幫帶式提升輸送機并同步延伸1#帶式輸送機。在帶式輸送機端頭安裝連運1號車,在拉槽兩側采用連采機雙翼回采。連采機割煤后由梭車轉運至連運1號車,煤炭經(jīng)連運1號車破碎、轉運至1#帶式輸送機。當兩翼煤炭全部回采完畢后,將連采機、連運1號車、梭車移至下一采面開采,同時沿端幫掘溝布置2#帶式輸送機,采取單翼開采,方案2采煤系統(tǒng)平面布置示意圖如圖4。
3經(jīng)濟投資分析
2種方案成本測算見表1。1)方案1。方案1設備采用:①12CM15-10D連續(xù)采煤機1臺,公司內部調劑;②移動式轉載機1臺,投資2420萬元;③配電及控制設備1套,投資271.49萬元;④1#帶式輸送機1臺,投資813.08萬元;⑤2#帶式輸送機1臺,投資413.042萬元;⑥3#帶式輸送機1臺,投資804.43萬元;⑦4#帶式輸送機1臺,投資5430.86萬元。合計總投資10152.90萬元。2)方案2。方案2設備采用:①12CM15-10D連續(xù)采煤機1臺,公司內部調劑;②10SC32-48C-5梭車2臺,公司內部調劑;③LY2000/980-10連運1號車1臺,公司內部調劑;④配電及控制設備1套,投資271.49萬元;⑤1#帶式輸送機,投資813.08萬元;⑥2#帶式輸送機1臺,投資413.042萬元;⑦3#帶式輸送機1臺,投資804.43萬元;⑧4#帶式輸送機1臺,投資5430.86萬元。合計總投資7732.9萬元。通過對上述2種采煤工藝方案投資和成本進行比選。方案1、方案2分別需要投資10152.9萬元和7732.9萬元,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)濟優(yōu)勢。
4結語
1)在露天礦利用井下連采機進行采煤作業(yè)實現(xiàn)原煤的連續(xù)開采工藝,完全滿足現(xiàn)階段國家政策指導要求,從理論上、技術上是可行的。2)采用連續(xù)型采煤工藝比半連續(xù)采煤工藝更經(jīng)濟,自動化程度更高,采煤效率高,排放污染程度低,且進一步體現(xiàn)了自動化減人、智能化無人的目的。3)對于大柳塔煤礦三盤區(qū)露天開采項目使用連續(xù)采煤機配套梭車、連運1號車更為經(jīng)濟和靈活,方案2更具有可行性。
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作者:孫鈺 單位:國能神東煤炭集團大柳塔三盤區(qū)管理處