黑岱溝露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向期間產(chǎn)能轉(zhuǎn)移研究

黑岱溝露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向期間產(chǎn)能轉(zhuǎn)移研究

黑岱溝露天礦是我國應(yīng)用最復(fù)雜的大型露天礦?，F(xiàn)有的開采技術(shù)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)連接技術(shù)、大型機(jī)械化單斗挖掘機(jī)（黃土分離）、大型機(jī)械化單斗挖掘機(jī)（前輥機(jī)槍）-卡車司機(jī)的隔離工藝和無運(yùn)輸輸機(jī)的拉桶坍塌分離工藝（剝離）。小型機(jī)械化-車輛工藝（外包）和單斗-公斤破碎站岱帶收獲帶管理系統(tǒng)（用于煤礦）。黑岱溝露天礦現(xiàn)正處于采區(qū)過渡階段,由于剝采比波動(dòng)、采排空間變化、設(shè)備調(diào)動(dòng)與檢修等原因,開采工藝間的牽制造成總的生產(chǎn)能力降低。通過核算工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)能,尋找產(chǎn)能薄弱環(huán)節(jié),提出露天礦設(shè)備更替數(shù)量和更替方式的建議,以保證轉(zhuǎn)向期間產(chǎn)能接續(xù)與穩(wěn)定,同時(shí)充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)效率。1黑岱溝露天礦首采區(qū)采巖剝削率分析截止2012年9月,根據(jù)黑岱溝露天礦生產(chǎn)現(xiàn)狀分析首采區(qū)和二采區(qū)生產(chǎn)初期采剝情況見表1。由表1可知,黑岱溝露天礦首采區(qū)剩余礦巖的平均剝采比遠(yuǎn)小于現(xiàn)生產(chǎn)的均衡剝采比;為滿足產(chǎn)能接續(xù)要求,對(duì)首采區(qū)與二采區(qū)剝離量進(jìn)行配剝,配剝剝采比也大于現(xiàn)生產(chǎn)的均衡剝采比;轉(zhuǎn)入二采區(qū),開采剝采比還會(huì)增加,其中前3年的平均剝采比就達(dá)5.25m3/t。因此,轉(zhuǎn)向期間產(chǎn)能分析與補(bǔ)償研究具有現(xiàn)實(shí)意義。2計(jì)算每個(gè)鏈接的能力2.1輪斗起重機(jī)水輪斗機(jī)黑岱溝露天礦原設(shè)計(jì)有2套輪斗挖掘機(jī)連續(xù)工藝系統(tǒng),用于黃土剝離。隨著輪斗系統(tǒng)服務(wù)年限的增加,可靠度逐漸降低,現(xiàn)已封存其中1套?，F(xiàn)用輪斗系統(tǒng)包括2臺(tái)輪斗挖掘機(jī)(現(xiàn)保留效率較高的1#和3#輪斗挖掘機(jī))、2臺(tái)A型轉(zhuǎn)載機(jī)、1臺(tái)B型轉(zhuǎn)載機(jī)、2臺(tái)電纜漏斗車、1臺(tái)卸料車、1臺(tái)排土機(jī)和6條帶式輸送機(jī)。1#和3#輪斗挖掘機(jī)分別于2011年4月和2012年12月搬遷至二采區(qū),主要開采參數(shù)為:工作線長度1400m,臺(tái)階高度10m。黑岱溝露天礦輪斗挖掘機(jī)設(shè)計(jì)能力3100m3/h,年能力4.50Mm3/a。多年生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,輪斗挖掘機(jī)的平均生產(chǎn)能力為3.00~4.00Mm3/a?？紤]工作面條件變化等因素影響,參照系統(tǒng)能力統(tǒng)計(jì)結(jié)果研究取輪斗系統(tǒng)生產(chǎn)能力為7.50Mm3/a。2.2拉斗挖掘生產(chǎn)能力2004年黑岱溝露天礦進(jìn)行20.00Mt/a擴(kuò)能工藝改造時(shí)引進(jìn)拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に?工藝環(huán)節(jié)為:臺(tái)階拋擲爆破-推土機(jī)擴(kuò)展平臺(tái)-拉斗鏟倒堆剝離。黑岱溝露天礦選用8750D型拉斗鏟1臺(tái),鏟斗容積為90m3,作業(yè)半徑100m,其年生產(chǎn)能力為:式中:Q為拉斗鏟生產(chǎn)能力,Mm3/a;3600為單位換算系數(shù),s/h;T為拉斗鏟年有效挖掘時(shí)間,6200h/a;Km為拉斗鏟滿斗系數(shù),取0.9;E為鏟斗容積,90m3;η為有效作業(yè)率,取0.8;t為挖掘周期的循環(huán)時(shí)間,50s;Ks剝離物在鏟斗中的松散系數(shù),1.4。將t、T、Km、Ks、E、η代入式(1)得:根據(jù)設(shè)計(jì)和黑岱溝露天礦生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),取拋擲爆破有效拋擲率30%,推土機(jī)有效推棄率6%,拉斗鏟二次倒堆系數(shù)8%,則拉斗鏟倒堆工藝系統(tǒng)年生產(chǎn)能力為:按露天礦推進(jìn)度380m,倒堆剝離臺(tái)階高度35~45m(平均38m)估算,倒堆剝離臺(tái)階工程量為:根據(jù)以上分析并結(jié)合近幾年拉斗鏟工藝應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),研究取系統(tǒng)生產(chǎn)能力為29.50Mm3/a。2.3單斗起重機(jī)采裝能力黑岱溝露天礦自營單斗-卡車剝離系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)拉斗鏟倒堆剝離臺(tái)階以上、輪斗系統(tǒng)以下部分的土巖剝離,研究對(duì)采運(yùn)環(huán)節(jié)能力分析如下。1)采裝環(huán)節(jié)。根據(jù)黑岱溝露天礦現(xiàn)有采裝設(shè)備情況,確定單斗挖掘機(jī)采裝能力計(jì)算方法為:式中:n為設(shè)備臺(tái)數(shù),臺(tái);Pla為單臺(tái)采裝設(shè)備年能力,Mm3/a;各類型單斗挖掘機(jī)采掘能力見表2;Vh為設(shè)備正常作業(yè)平均小時(shí)能力,m3/h;Vy為年正常作業(yè)小時(shí)數(shù),h。另外,黑岱溝露天礦現(xiàn)有WK-35電鏟3臺(tái),其中1臺(tái)可用于剝離,預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力為8.00Mm3/a,據(jù)此計(jì)算黑岱溝露天礦共有單斗挖掘機(jī)采裝能力約66.00Mm3/a。2)運(yùn)輸環(huán)節(jié)。單臺(tái)卡車運(yùn)輸能力Qk為:式中:Vc為車廂容積;vz為重載運(yùn)速度;vk為空載運(yùn)速度;Th為單次循環(huán)時(shí)間;TC裝載時(shí)間Tx為卸載時(shí)間;S為運(yùn)距。黑岱溝露天礦現(xiàn)有剝離用運(yùn)輸設(shè)備有630E、730E、830E和930E型礦用自卸卡車,參照式(4)、式(5)、式(6)計(jì)算剝離卡車運(yùn)輸能力見表3。3)系統(tǒng)能力。由表2和表3對(duì)比知,黑岱溝露天礦單斗剝離系統(tǒng)的運(yùn)輸環(huán)節(jié)大于采裝環(huán)節(jié),因此采用采裝環(huán)節(jié)能力66.00Mm3/a作為自營單斗系統(tǒng)剝離能力。2.4運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力黑岱溝露天礦采煤應(yīng)用單斗-卡車-破碎站-帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝,各環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力分析如下。1)采裝環(huán)節(jié)。根據(jù)露天礦生產(chǎn)規(guī)劃,主要采煤設(shè)備為2臺(tái)WK-35電鏟,另外還有2臺(tái)992G前裝機(jī)和1臺(tái)L1350前裝機(jī)可用于采煤。根據(jù)式(5)計(jì)算采煤設(shè)備采裝環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力為26Mm3/a。2)卡車運(yùn)輸能力。黑岱溝露天礦現(xiàn)采用13臺(tái)SF33900卡車作為毛煤運(yùn)輸設(shè)備,卡車額定載重220t,最高時(shí)速64.5km/h。采煤應(yīng)用半連續(xù)工藝,破碎站隨著工作幫的推進(jìn)而不斷移設(shè),原煤卡車運(yùn)距控制在4km以內(nèi)。13臺(tái)卡車運(yùn)輸能力可達(dá)7000t/h以上,大于采裝環(huán)節(jié)能力。另外采裝設(shè)備的實(shí)動(dòng)率雖大于運(yùn)輸設(shè)備,但考慮到SF33900卡車與830E卡車(額定載重均為220t)在一定程度上可相互替代,以保證采煤運(yùn)輸設(shè)備配置,因此運(yùn)輸環(huán)節(jié)不構(gòu)成采煤能力制約。3)破碎及帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力。黑岱溝露天礦現(xiàn)有原煤破碎能力10000t/h,大于采裝和卡車運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力;而后續(xù)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力與破碎能力匹配,因此破碎及帶式輸送機(jī)系統(tǒng)也不構(gòu)成采煤能力限制。4)采煤系統(tǒng)能力。采煤系統(tǒng)生產(chǎn)能力的制約因素為采裝環(huán)節(jié),按原煤密度1.41t/m3,毛煤系數(shù)1.12估算,原煤采裝能力為32.73Mt,大于露天礦生產(chǎn)能力要求。2.5爆炸能力黑岱溝露天礦需穿爆的礦巖包括單斗-卡車工藝巖石剝離臺(tái)階、拉斗鏟剝離臺(tái)階和采煤臺(tái)階。參照式(4)計(jì)算穿孔爆破環(huán)節(jié)設(shè)備總能力見表4。3單斗剝離系統(tǒng)能力通過對(duì)黑岱溝露天礦現(xiàn)有自營生產(chǎn)系統(tǒng)分析,可以得出如下結(jié)論:1)礦采煤半連續(xù)工藝系統(tǒng)能力達(dá)32.73Mt/a以上,可以滿足30.00Mt/a商品煤的生產(chǎn)需要,穿爆、采裝、卡車運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力相當(dāng),破碎及帶式輸送機(jī)運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力存在富余,具備進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)能力的可能。2)拉斗鏟倒堆剝離能力穩(wěn)定,臺(tái)階拋擲爆破-推土機(jī)擴(kuò)展平臺(tái)-拉斗鏟倒堆剝離工藝應(yīng)用成功,生產(chǎn)能力29.50Mm3/a,滿足露天礦露煤要求。3)輪斗系統(tǒng)剝離能力較小,僅為7.50Mm3/a,剝離能力僅為露天礦年剝離工程量的6%。4)單斗-卡車系統(tǒng)巖石臺(tái)階穿孔能力為63.50Mm3/a,略小于系統(tǒng)采運(yùn)環(huán)節(jié)能力(66Mm3/a),但考慮到單斗-卡車工藝服務(wù)范圍包括一部分輪下土(輪斗挖掘機(jī)服務(wù)水平以下的黃土剝離),因此穿爆環(huán)節(jié)不構(gòu)成系統(tǒng)能力限制,即單斗剝離系統(tǒng)仍取66.00Mm3/a。綜上所述,現(xiàn)階段黑岱溝露天礦自營剝離能力約為103.00Mm3/a,自營剝采比約為3.17m3/t,大于首采區(qū)剩余煤巖剝采比,但小于配剝后的平均剝采比、二采區(qū)前期平均剝采比和露天礦現(xiàn)行生產(chǎn)剝采比。4采區(qū)采收期能力1)剝采比。由于首采區(qū)逐漸到界靠幫,所以前期的剝采比較大,后期的剝采比較小?？紤]到露天礦現(xiàn)有設(shè)備能力和生產(chǎn)能力均衡的需要,以拉斗鏟倒堆臺(tái)階采掘帶寬度為標(biāo)準(zhǔn)逐采幅安排黑岱溝露天礦首采區(qū)剝離工程量具體為:開采1~5條幅時(shí),年剝離量不小于113.75Mm3,保證剝采比不小于3.5m3/t;開采6~7條幅時(shí),年剝離量不小于97.50Mm3,保證剝采比不小于3.0m3/t;采8~結(jié)束條幅時(shí),年剝離量不小于44.50Mm3,保證剝采比不小于1.4m3/t。2)采煤能力。黑岱溝露天礦現(xiàn)有原煤生產(chǎn)能力可達(dá)32.73Mt/a。根據(jù)神華集團(tuán)和準(zhǔn)能集團(tuán)發(fā)展要求,2012-2016年預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力為商品煤30.00Mt/a(原煤32.50Mt/a),因此現(xiàn)有采煤系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)能力要求。即使考慮到采區(qū)轉(zhuǎn)向期間半連續(xù)工藝系統(tǒng)的移設(shè),采用4臺(tái)破碎站逐臺(tái)移設(shè)的方式也可保證采煤系統(tǒng)生產(chǎn)能力達(dá)7000t/h以上,滿足生產(chǎn)能力要求。3)外包剝離能力。根據(jù)黑岱溝露天礦外包剝離現(xiàn)狀,考慮物料條件、生產(chǎn)組織、工作面布置、采排空間等因素限制,研究確定露天礦外包能力范圍為20.00~50.00Mm3/a。4)剝離能力。在采區(qū)轉(zhuǎn)向的2012-2016年間,黑岱溝露天礦將更新3臺(tái)WK-55電鏟和38臺(tái)290t級(jí)礦用自卸卡車,并進(jìn)行拉斗鏟大修,露天礦剝離能力見表5。由此可見,黑岱溝露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向期間通過合理組織生產(chǎn),利用好設(shè)備更新時(shí)期的生產(chǎn)能力疊加效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)靈活的外委方式,能夠保證首采區(qū)開采末期的設(shè)備效率發(fā)揮和二采區(qū)開采初期的產(chǎn)能正常接續(xù)。5挖掘能力提升,滿足二采區(qū)剝采比管理要求黑岱溝露天礦是我國開采工藝最復(fù)雜的露天煤礦,現(xiàn)正處于首采區(qū)向二采區(qū)轉(zhuǎn)向期間,存在剝采比變化、工作線轉(zhuǎn)向、設(shè)備更新、拉斗鏟大修等問題;通過對(duì)黑岱溝露天礦各環(huán)節(jié)能力的核算,原有鉆機(jī)能力富余,能夠滿足