劉宏宇，國 新，張 瓊

（1.北方魏家峁煤電有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯010308；2.內蒙古煤礦設計研究院有限責任公司，內蒙古 呼和浩特010000）

半連續(xù)工藝有利于擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，可根據(jù)礦山具體生產(chǎn)條件靈活設置，是露天礦開采工藝的重要發(fā)展方向之一。據(jù)統(tǒng)計，在水平區(qū)段采用帶式輸送機替代卡車運輸?shù)V巖物料，可降低66%的運輸費用，在上行區(qū)段甚至可降低86%[1]；此外，汽車運輸成本隨著開采深度的不斷延伸而急劇增加，但采用帶式輸送機運輸費用反而增加不多[2]，因此采用合適的破碎站用于降低礦巖輸送粒度、提高生產(chǎn)效率，已成為露天礦山的趨勢[3]。為此，如何針對魏家峁露天煤礦實際開采條件，合理安排破碎系統(tǒng)，有效降低生產(chǎn)成本，進一步提高礦山企業(yè)經(jīng)濟效益和核心競爭力[4]。

1 礦山概況

魏家峁露天煤礦剝離采用單斗挖掘機-卡車間斷開采工藝，采煤采用單斗挖掘機-卡車-半固定式破碎站-帶式輸送機半連續(xù)開采工藝，經(jīng)營方式為外包與自營相結合，即＋1 088 m 以下采用露天礦自有設備，以上采用外委方式。該露天礦共劃分為3 個采區(qū)，目前在首采區(qū)進行剝采，采用縱采，即工作線東西向布置、由北向南推進。剝離物外排與內排相結合，其中外委剝離物上部黃土與紅土運送至外排土場，下部巖石運輸至內排土場，自主設備剝離物運送至內排土場。

魏家峁露天礦1#煤破碎站位于首采區(qū)東北角。原煤要運輸至東北側的1#破碎站，根據(jù)原煤生產(chǎn)系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)及破碎站位置關系，根據(jù)現(xiàn)狀計算目前6#煤運至1#破碎站的運輸距離為2.05 km。

初步設計只對基建期的建設情況進行研究，對于后期生產(chǎn)中的破碎站移設問題，大致確定了破碎站移設后卸載平臺的位置，并確定了地表境界以及擴幫工程位置和工作量。暫定設計由原破碎站移設至規(guī)劃位置，帶式輸送機運輸系統(tǒng)隨之延伸，拐角處設置轉載站4 處，帶式輸送機延伸2 km。但初步設計說明書中明確提出，卡車運輸距離過長時要提前考慮進行破碎站移設及帶式輸送機運輸系統(tǒng)的延伸工程，屆時進行進一步的研究后確定移設位置、移設時間和投資概算等。

初步設計中設計破碎站卸載平臺為1 070 m 水平，帶式輸送機運輸系統(tǒng)標高為1 060 m 水平，平行于沿幫公路設置。根據(jù)暫定移設位置、卸載平臺及帶式輸送機運輸系統(tǒng)布置及擴幫工程位置，端幫為卸載平臺及通車，進行拓幫處理，產(chǎn)生工程量約185 萬m3。

2 破碎站帶式輸送機運輸系統(tǒng)布置

魏家峁露天礦首采區(qū)長2.66 km，隨著采煤不斷向西南推進，采煤運距不斷增加的情況下，考慮將1#半固定破碎站由原首采區(qū)出入溝位置移設至首采區(qū)中部，以滿足采煤運輸?shù)慕?jīng)濟合理性。但同時需要考慮坑口電廠的持續(xù)用煤需求，保證帶式輸送機運輸系統(tǒng)供煤的連續(xù)性。

2．1 系統(tǒng)布置原則

露天礦應用半連續(xù)工藝的破碎帶式輸送機運輸系統(tǒng)應因地制宜，揚長避短，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。同時也要遵循破碎站服務期間原煤平均運輸成本最小和破碎站移設布置要對礦山生產(chǎn)系統(tǒng)影響最優(yōu)的經(jīng)濟原則[5]。破碎站的位置布置多樣，根據(jù)需求可設在采剝工作面、露天礦坑內煤層底板或者端幫位置以及境界地表等[6]。但在一定運輸范圍內帶式輸送機運輸較卡車運輸簡單經(jīng)濟，所以要盡量選擇卡車運輸距離較短的區(qū)域布置破碎站。半固定破碎站需要隨開采水平深度不斷延伸。同時破碎站隨著采剝工作面變化而進行的移設，影響生產(chǎn)連續(xù)性。同時帶式輸送機運輸系統(tǒng)易受氣候影響[7]。

2．2 破碎站布置方式

破碎站布置方式包括破碎站布設位置、卡車調車方式和轉載方式等。破碎站布置與破碎系統(tǒng)的型式、地質條件、開采工藝、開拓運輸系統(tǒng)及礦巖力學性質有關[8]。

針對魏家峁露天煤礦的工程實際情況，破碎站的可布置在端幫上或采場煤層底板，由于采場非工作幫平盤尺寸過小，不足以設置半固定破碎站，因此破碎站設計于端幫位置，又結合臺階布置情況，以保持原有臺階水平來減少拓幫工程量的基礎上，計劃設計在1 064 m 水平，這樣卡車運距較小，可以利用采剝臺階作為卸載平臺，穩(wěn)定性較好。

2．3 系統(tǒng)布置方案

根據(jù)初步設計，提出原破碎系統(tǒng)直接移設的方案1 和增設1 套新破碎系統(tǒng)的方案2 套方案進行比選分析。

1）方案1。將現(xiàn)有1#破碎站拆除后，移設至采坑端幫初步設計規(guī)劃移設位置，并新設1 套從破碎站到102 帶式輸送機機尾的帶式輸送機運輸系統(tǒng)?？煽s短運距，節(jié)約燃油成本等。破碎站移設后，帶式輸送機運輸系統(tǒng)自然布置于魏家峁露天煤礦的沿幫公路上，減少架設基礎的工程量和工作難度，但破碎站移設期間，原煤無法通過帶式輸送機運輸系統(tǒng)破碎運輸，將會影響采煤工作線的推進，甚至會導致電廠供煤不足，且如果仍采用單系統(tǒng)運輸，對于維修及備件供應提出極大的要求，對露天礦生產(chǎn)管理系統(tǒng)的要求極高，故對原煤生產(chǎn)系統(tǒng)的影響極大。而且移設施工對時間要求嚴格。

2）方案2。為保證煤電公司電廠供煤的持續(xù)穩(wěn)定，故提出原有破碎系統(tǒng)保持不動的情況下，新增設1 臺破碎系統(tǒng)的方案?，F(xiàn)有1#破碎站不動，再采購1套和1#破碎站同樣型號的破碎機能力仍然為2 000 t/h 的2#破碎站，安裝在端幫移設位置處，并加裝1套從破碎站到102 帶式輸送機機尾的帶式輸送機運輸系統(tǒng)。設備型號相同可方便配件供應及后期維修。同時1#破碎站作為備用設施能夠在2#破碎站故障時依然可以保障電廠燃煤需求。雖然方案2 滿足了電廠供煤需求，但增設了系統(tǒng)設備，投資固然增加，是否合理需要進行經(jīng)濟效益分析。增設破碎站布置方案圖如圖1。

3 經(jīng)濟效益對比

原煤運輸費用F1可表示為：

式中：F1為煤運輸至采場內破碎站運輸費用，元；Lc為帶式運輸機長度，m；Cc為帶式運輸機運煤成本，元/（km·t）；Co為卡車噸公里運費，元/（km·t）；q 為年生產(chǎn)能力，t。

按目前魏家峁露天礦實際統(tǒng)計值，帶式輸送機長度為2 km，帶式輸送機平均成本0.35 元/（km·t），卡車運輸噸公里費用2.2 元/（km·t）計算。2 個方案布設位置相同，故原煤運輸至破碎站費用均為1 542 萬元。

圖1 增設破碎站布置方案圖

延伸帶式輸送機運輸后，沿幫公路由帶式輸送機運輸運輸代替卡車運輸所節(jié)省的運輸費用F2為：

式中：F2為帶式輸送機運輸代替卡車運輸節(jié)省的費用，元。

經(jīng)計算，帶式輸送機2 個方案運輸代替卡車節(jié)省運輸費用均為2 220 萬元。

方案1 中，1#破碎站需要移設，費用包括開挖土方，預制混凝土基礎，拆除費，安裝費，調試運行費等，參照1#破碎站最初購置安裝時混凝土基礎量，安裝試運行費，結合其他類似礦山比較分析。預估1#破碎站移設土建費用為1 480 萬元，破碎站拆除安裝費用290 萬元，增加購置膠帶和安裝2 240 萬元。

方案2 中，需要新購置1 套2#破碎系統(tǒng)，故而移設投資費用中土建投資1 480 萬元，設備購置安裝費用為4 930 萬元。

方案對比分析表見表1。

表1 方案對比分析表

從分析表中可以看出，方案2 對生產(chǎn)系統(tǒng)影響小，且施工困難程度低，同時后續(xù)維護較為容易，而投資費用方面則方案1 較小。

4 結 語

為保證魏家峁電廠整體運營，減少魏家峁露天煤礦原煤生產(chǎn)運輸?shù)倪\距，節(jié)省運輸成本，在現(xiàn)有運輸設備不變的前提下提高生產(chǎn)效率，通過對半連續(xù)工藝的半固定破碎站進行移設分析，依據(jù)破碎站帶式輸送機系統(tǒng)布置原則和布置方式的研究，從移設位置、影響因素和經(jīng)濟效益進行對比分析，得出增設一套半固定破碎系統(tǒng)和帶式輸送機系統(tǒng)移設延伸的移設布置方式更適合于魏家峁露天煤礦。