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露天煤矿采场运输系统优化研究

任志建

中煤平朔集团公司安家岭露天矿,山西朔州,036000

摘要: 山西某露天煤矿非工作帮运输道路车流密度大、运输强度高、自卸汽车的长期限压会使路面严重磨损,而道路质量是决定矿山生产能力的重要条件之一。根据该露天矿实际情况,经过方案比较确定运煤线路和路面结构及厚度、路面宽度等技术参数。有效提高非工作帮运输道路质量,会大大提高自卸汽车的运输效率、降低运输生产成本,为露天煤矿高产、高效提供有力保障。
关键词: 露天煤矿;运输系统;优化
DOI:10.12721/ccn.2022.157205
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1工程概况

山西某露天煤矿开采过程中,矿山运输的基本建设投资约占矿山基建总投资的60%,运输成本和劳动量分别占矿石总成本和劳动量的一半以上,露天煤矿的运输在露天煤矿开采中尤为重要,优化运输系统会大大提高自卸汽车的运输效率,降低矿山运输生产成本,为露天煤矿高产、高效提供有力保障。

2采场运输系统优化方案

2.1基本原理

主要结合该露天煤矿五年开采推进计划和采场地质工程概况分析,对自有采场北帮运输系统受边坡稳定影响未到界台阶进行生产效益分析。通过将北帮局部压脚和运输系统北移、北帮增设疏干排水井减少排水沟加水站等调整,对运输系统优化,实现采、排场同水平运输,提升高度减少,生产运距减小,降低生产成本。

2.2关键技术分析

(1)生产成本分析。2018年设计自有采场排土场位于采场东部,排土运输为边帮运输。运输系统主要为824、860、888、920、960道路,其中860、888、920主干线既是边较不稳定区域,又是采场工作线转向点。因边坡失稳局部北帮台阶未到界开采,从而限制运输系统整体布设。导致采场联络道在东侧交错、纵向集中,生产车辆调整绕远,内排运距增加,同水平排弃实现困难,提升高度增加。因上部台阶896、908、916水平为黏土物料,在雨季片帮、沉降问题严重,平盘道路硬度不足,需大量投入工程设备维护。

(2)安全稳定分析。各台阶道路口主要集中在采场东部,且受滑体影响,局部道路宽度不足,连续下坡缓冲距离不够,车辆在下、上坡时存在刹不住及会车安全距离不足等隐患。

(3)采场推进计划分析。采场东部滑体道口集中导致下部台阶不能正常推进到位导致运输系统制的生产计划推进,从而加促了采场的布局紧张问题。

(4)采场工程地质概况分析。北帮失稳滑体区主要为地表土和沙土,第四系含水层是边坡滑动的主要影响因素,针对此问愿,对边坡按照设计的12°帮坡角进行能形,对清体区各台阶坡面角进行减小,使其趋近于物料的自然安息角:留出足够的平盘宽度,确保运输道路25m宽的标准:建立疏排水系统,对各水平北帮掌子底设置排水沟,平盘形成南高北地反坡,逐级汇水至泵坑。采场上部主要为第三系黄黏士、红黏士、灰黑泥土,黏性大、含水易片帮沉降、地层出水以及雨水积存使稳定性降低,针对此问题,建立疏排水系统,对各水平北帮掌子底设置排水沟,平盘形成南高北低反坡,逐级汇水至泵坑:平盘道路北侧留出5~10m沉降区。

(5)滑体区工程地质概况分析。设计中的剥采工程发展,确定滑体区工推进计划:根据滑体区概况分析,在转向点东侧的滑体区向北推进是不合理的,一方面,在此处滑体区作业,将对滑体造成扰动,使本就不稳的边帮滑坡危险增大,且滑体不断向下滑移,采空区还将被滑体覆盖,技术上不可行;另一方面,经软件推演计算可知,将此处推帮到位后,露煤不多,经济不合理。因此决定转向点东侧不采掘计划,而将位于此滑体区的坡道向上、向西移设调整,以对下部空间进行释放。在转向点由电铲向西北方向按设计角度正常采掘推进,达到年终界各平盘宽度40m。

3主要涉及指标及应用前后指标对比

3.1 920运输干线代化

(1)改造前:920运输干线作为最上部运输干线,由西向东横穿滑体区,受滑体与水影响,北帮物料向下滑移,挤压路面,使路面隆起;地层出水与雨水向下流淌,无法有效疏导,导致道路翻浆现象严重;南侧滑体向下滑移,道路沉降。由此导致道路质量较差宽度不够,需工程设备专职处理此段道路,才能保证车辆正常通行;平盘受北帮滑体影响不能向北扩宽,限制下部平盘推进;道路中段为一个锅底坑,标高为912,使得物料提升高度无谓地增加。

(2)改造后:在现920干线锅底坑北帮平盘上铺设新920运输干线,西侧至轮半系统L115机尾南侧,并向916平盘挂一联络道,东侧至锅底坑东缘,与原道路相接,并在道路北侧挖一个排水沟,将水引至西侧泵坑。道路通车后,原道路废除,释放下部空间;新道路在最终界以外,横亘于滑体之上,由移动坑坑线变为固定坑线,减少道路移没工程量,路面为一个大平面,不受滑体下滑挤压隆起和积水影响,道路质量大大提高,道路维护工程量减少近80%;避过了锅底坑,916平盘与908平盘物料直接提升至920,不必下降至912再提升至920,提升高度减少4m。

3.2 920至896水平联络道优化

(1)改造前:916至923联络道、908至916联络道、896至908联路道的现状是原联络面位置在滑体区,受滑体影响,需工程设备经常推护;且受上部920干线影响,不能向北移设,限制下部平盘推进:且坡道方向均为由东南向西北爬升,下部物料调整时,需进行析返,产生重车调头、运距增加的问题

(2)改造后:联络通全部向西移设,避开滑体以,利用下部平盘为轮斗机头预留的50m安全距离与为L114机道30m安全距高相接的端帮做916至923联络道、908至916联络迅,四南向东北爬升,坡道之同留50m缓冲平台,坡道上部与新做920干线相接;896至908联络道向西移设,并将方向改为东南向西北爬升,坡道下部与860至884坡通留出100m缓冲段,上部与908至916联络道下部留出100m缓冲段。新坡道形成后,原坡道废除,东部空间释放,正常向北推进,有效减少折返次数、重车掉头、运距等问题。

3.3 860至884联络道优化

(1)改造前:由于上部滑体坡道限制、下部860、872平盘并段,可供作业空间紧张,导致形成此大坡道,坡道长且能,对于大车运输存在安全隐患:且北帮滑体不断向西滑移,导致道路需工程设备经常维护,保证道路宽度,工程量较大。

(2)改造后:上部改造完成后,此坡道北帮可向北推,872平盘也可重新分出,坡道可分为860至872与872至884两段,道路宽度加大,通过设备对北帮侧帮至安息角,滑移减少。改造完成后,坡道一分为二,留出缓冲距离,北帮滑移减少,维护量减少,无论是安全还是经济都得到提高。

4先进性及创新性分析

该技术由该露天煤矿一线生产技术人员结合自身的理论知识与现场生产实际情况自主完成,在露天煤矿南帮边坡治理取得良好的效果。主要创新如下:

(1)矿山企业采购Geo-studio边坡分析软件,无人机EPS测量图,由矿山技术人员自主完成北帮到界台阶开采和自有采区运输系统单项设计。

(2)在方案具体执行过程中对北帮边坡进行实时监测,利用GSS监测数据进行分析,对内排压脚方案进行修正;利用CD验收图核算对系统优化前后效益分析、对比

5效益分析

运输系统优化是对露天煤矿非开采工作帮进行了适当调整,系统改造过程中共发生剥离岩量85万m3,运输系统改造后,加权运输缩短0.87km,提升高度平均减小6m,年产量按3400万m3计算,全年共节省费用4363.96万元,节省道路维护费用750万元,并释放下部空间150万m3,采场东侧联络道能够让出东侧滑体区西移,各平盘联络道均达到生产道路设计标准,减少折返点,安全性大大增加。