平朔东露天矿半连续工艺系统运行评价分析

贺继军

（中煤平朔集团东露天矿，山西 朔州 036000）

平朔东露天矿半连续工艺系统运行评价分析

贺继军

（中煤平朔集团东露天矿，山西 朔州 036000）

平朔东露天矿岩石半连续工艺系统已经运行了近3年，在运行期间优化和改造了若干暴露出的问题。对半连续工艺系统在运行过程中获得的经验及暴露出的问题加以分析和总结，并将半连续工艺与单斗卡车工艺的生产成本作了比较。

半连续工艺；露天矿；生产成本；运行；评价

1 项目概述

目前东露天矿4#煤层以上标高1 290～1 305 m段岩石剥离采用半连续生产工艺。该系统设计能力9 000 t/h，实际总投资约7.3亿元。由设计总长度为7.9 km（目前实际长度为5.5 km）的5条带式输送机、1台P&H4100电铲、1台山特维克PA200排土机、1台MMD1500自移式破碎站、1台转载胶带桥（大连华锐重工BC-9000.68）、1台电缆漏斗车（大连华锐重工HC-CC9000）及5台移动式变电站（浙江华仪）、1台履带搬运车（特诺恩RT350）、2台移设机、2台轮式推土机（卡特834）、2台履带式推土机（卡特D375/475）等设备组成。

工作面生产组织采用“一移两爆四采”方式[1]，爆破后物料粒度最大不超过2 500 mm×2 000 mm ×2 000 mm，由电铲装载物料至自移式破碎站破碎粒度达到400 mm×400 mm×400 mm以下[2]，经转载胶带桥、接料车、剥离工作面移置式带式输送机、升坑半固定式带式输送机、排土场移置式带式输送机及履带式排土机（轨道式卸料尾车）输送至外排土场排弃。其中1101A、1501为移置式带式输送机，分别布置在剥离和排土工作面上，随平盘工作面推进，不断向前平行移设，间隔2～3个月和4～6个月；1201、1301、1401为半固定式带式输送机，布置在矿坑北侧端帮，随着作业平盘的推进，定期接长（初期）或纵向移设（后期），接长或纵向移设间隔2～3个月。

2 生产情况

第I阶段（即破碎机齿辊改造前）：半连续工艺系统从2013年11月带料试生产到2015年3月，累计作业量650万m3，平均作业能力4 633 t/h。期间，共进行了6次移设，1101A带式输送机由最初安装的500 m延长至1 240 m，每次移设时向西平行移设80 m；1301带式输送机机尾随1101A带式输送机移设每次延长80 m，共延长4次；1501带式输送机于2014年4月、2015年2月完成2次移设工作，第1次移设由于受排土空间限制，完成了升段15 m至1475标高并向前推进80 m的移设工作，增加了近一倍的排土空间；1401带式输送机机头随1501移设延长2次，每次80 m。

第II阶段（即破碎机齿辊改造后）：半连续工艺系统从2015年4—6月对MMD自移式破碎站破碎机整体进行改造，2015年7月到2016年10月，累计作业量800万m3，平均作业能力5 522 t/h。期间，共进行了6次移设，受工作面长度制约，1101A带式输送机从最长时的1240 m逐步缩短至目前的600 m。

经过改造后的破碎站处理能力及运行稳定性有了较大的提升，系统设备整体完好率达到了92.25%。在岩石硬度适中、爆破质量较好以及工作面条件理想的情况下，自移式破碎站基本能满足现场需求。破碎站最大瞬时处理能力由改造前的10 375 t/h左右提高到12 500 t/h左右，单日最大产量由125 619 t（50 247.6 m3）提高到 139 836 t（55 934.4 m3）。最高单月产量由252万t（101万m3）提高到280万t（112万m3）。平朔公司P&H4100XPC电铲最大作业能力1 440万m3/a[3]，按年工作时间330 d，平均每天工作20 h计算，电铲装载能力为5 454 t/h，基本与目前破碎站实际作业能力匹配。

统计的单位成本由第I阶段的22.79元/m3，降为第II阶段的14.70元/m3，降幅达35.5%。

3 设备情况

东露天矿半连续工艺系统经过近3年的试验、摸索、整改、改造，目前形成较完整的半连续生产工艺系统和作业流程。但是系统自投运以来暴露出若干问题，其中部分问题得到了有效的解决，部分设计、制造中存在的缺陷无法得到根本解决，影响了设备的效率和性能。

3.1 重点解决了的设备问题

1）自移式破碎站能力不足的问题。MMD公司于2015年3—6月对破碎站进行了整体改造，主要改造内容：① 破碎机主机由原 MMD1400型改为MMD1500型，②相应的破碎机减速机由原R400增大为 R630，③液力偶合器由原 Voith650改为Voith750，④破碎齿由原来的螺栓连接更换为焊接结构，齿辊由3齿10环改为3齿9环，⑤破碎机的驱动单元由原来的2×450 kW感应电机更换为2 ×500 kW的磁阻电机，并增加了相应的电控及功率单元，更换了相应的变压器及控制系统，⑥对相关的料仓、支撑结构等进行了改造和更换。

2）对电控系统进行了大量的优化和改进，优化人机对话机制及设备之间的连锁控制，简化设备操作，完善报警信号，加强对通讯信号的保护，有效提高了设备运行的稳定性[4]。

3）制作移动式接料小车代替电缆漏斗车的接料功能，保证连接桥来料可靠的输送至工作面带式输送机，该项改造主要增加了移动防跑偏的功能，设备移设对位时不需要考虑设备间的相互影响，避免了设备的重复启停及对设备损伤等，大大减少了移设对位所需时间，提高了生产效率。

4）带式输送机溜槽改造，溜槽槽体加宽部分及接料板采用30 mm的耐磨360钢板制作，缓冲板上焊接150 mm×150 mm的防砸格，受来料冲击自燃堆存物料，减少物料对缓冲板的磨损；导料槽体两侧增加耐磨衬板，减少物料对槽体的磨损，导料槽外增加挡皮，减少跑料，物料抛掷点增加坡面接料板，所有物料经缓冲板缓冲后进入皮带，有效减少对皮带的冲击和磨损。

5）对1101A过渡桥变坡弧度进行改造，缩短过渡桥，将靠界开采极限距离调整为85 m，爆量采掘宽度增加至65 m，采掘爆破量由1幅增加至3幅，提升了系统生产效率的同时也完善了工艺“自给”功能[5]。

6）破碎站、连接桥和1101A制作安装喷水降尘系统。

3.2 目前仍存在的设备问题

连接桥、电缆漏斗车3个电缆卷筒不能实现自动收放电缆功能，需人工频繁操作，摆线架、导缆架结构不合理，电缆缠绕无规律，易与固定架刮擦损伤电缆（已发生多次电缆皮刮破）。

3.3 设备设计制造缺陷

1）破碎站进线电缆耦合点和连接桥机头去往破碎站的电缆耦合点均在设备较高位置，切换电源时需用吊车吊挂电缆，且摆动幅度大，存在一定安全风险。

2）破碎站、连接桥、电缆漏斗车履带驱动底盘偏低，距离地面最小高度分别为350、200、300 mm，对工作面要求苛刻，远不如电铲履带及底盘适应性强，增大了工作面平整的工作量。

3）破碎站受料斗不能实现三面装车，只能尾部装车，影响电铲作业效率。

3.4 制约系统的非设备因素

东露天矿坑环境复杂、生产条件恶劣，矿坑呈不规则状且规模较小，靠界端帮、平盘推进不整齐，制定的规划得不到有效实施，坑内设备较多，设备布置、平盘作业间距等因素严重制约半连续系统的效率发挥。

1）受征地搬迁制约，剥采工作面长度不足，对系统效率和成本有较大影响。主要体现在工作面带式输送机1 101A原设计长度1 780 m，实际最长时仅为1 240 m，目前已缩短至600 m。排土场1501带式输送机原设计长度1 730 m，实际仅布置1 500 m。另外，排土机设计排土方式为下排30 m，上排15 m,由于排土空间限制，实际作业为下排15 m，上排15 m。导致移设搬家周期缩短，移设频繁，效率降低，成本增加。

2）受矿坑推进影响，从而使工作面准备和爆破量准备衔接不好，导致系统有效作业时间降低。

3）东露天矿半连续工艺系统原设计工艺布置为双工作面开采，双工作面带式输送机作业，工作面带式输送机移设搬家基本不影响破碎站的作业时间，目前实际作业为单工作面开采。每次剥离工作面带式输送机移设都要影响系统作业时间，降低了设备效率。

4）采空区的影响：东露天矿1290平盘小窑采空区密集，对系统设备安全构成威胁，较多的探孔量和较长的探孔时间影响了有效作业时间。

5）红黏土的影响：作业区域存在部分红黏土，红黏土通过性差、易粘结，溜槽堵料严重，影响运输环节作业，制约系统工作效率。

6）爆破的影响：①对爆破质量要求较高，造成爆破成本上升，另外由于爆破质量不稳定影响破碎机工作效率；②爆破后存在的拉底现象，影响作业效率。

7）粉尘的影响：自移式破碎站、排土机及各转载点作业时灰尘较大，人工值守转载点，对生产效率有一定影响。

8）半连续系统目前是平朔公司独有的一套设备，除电铲外其他设备备件与公司现有设备兼容和通用性较差，既要保证生产所需，又要兼顾库存压力，备件保障挑战性大。

4 半连续工艺与单斗卡车工艺的比较

4.1 单斗卡车工艺特点

优点：初期投资低；基建工程量小、占地面积小、建设速度快、矿山工程延深速度快、工作线推进强度大、生产机动灵活、效率高、产量大；对爆破质量要求不太高。

缺点:运营成本高，随着开采的推进，卡车运距越来越大，开采和排土条件逐渐变差。由于我国“富煤少油”的资源禀赋[6]，燃油价格居高不下，并且短缺的可能越来越大。这些问题的直接后果就是卡车运营成本呈现逐步增长的态势，并导致开采成本不断提高，经济效益差。矿用特大型重载卡车，国产化程度低，大部分需要进口，由于进口备品备件涨价幅度大，且卡车运行10多年后维修成本占比增速较快，直接导致生产成本的快速上升。

4.2 半连续工艺特点

优点：随着矿山的开采深度和运距的增加，半连续工艺的应用有利于减少开采运输成本和现有矿山开采工艺的改造，能有效解决中、硬岩石的开采，实现矿岩的连续运输，有利于生产规模扩大；半连续系统自动化程度高，人工劳动强度低；与卡车相比，带式输送机输送效率高，安全系数较高，维护检修工作量小、故障率低、备品备件及维修保养费用低、运营成本低。

缺点：初期投资较大，一套半连续系统的初期投资约为2套（8台卡车/套）卡车系统的初期投资。一些关键技术还在持续改进中，例如作为半连续系统的核心设备，自移式破碎机本身的整体结构设计、作业时的稳定性、与单斗挖掘机在工作面的高效配合等尚需得到大量的实践检验[7]。破碎是半连续工艺的核心，研究及设计工作大多围绕破碎机展开，破碎环节已经成为制约半连续系统发展的瓶颈。对穿爆工作要求高，受物料因素影响较大。串联系统，对每个环节都有较高的要求，生产系统复杂，计划、规划性强，生产组织调整不够灵活，对生产管理要求比较高。

4.3 成本比较

半连续工艺系统设计为外排作业，而单斗卡车目前均已转内排，所以选取时间最接近的2013年单斗卡车工艺外排作业与半连续工艺系统作业做比较，考虑到燃油、轮胎等大宗物资价格波动大，以2015年的物资价格为基准计算（2015年燃油价格较2013年有所降低）。

1）单斗卡车工艺：2013年单斗卡车外排作业，平均运距3.4 km，提升高度150 m，综合成本18.53元/m3（含折旧），14.53元/m3（不含折旧）；

2）半连续工艺：半连续系统目前平均运距4.2km，提升高度为185 m；综合成本为14.7元/m3（含折旧），10.78元/m3（不含折旧）；

3）1套半连续系统的投资约为73 000万元，1套单斗卡车的投资约为39 300万元，假设半连续系统和单斗卡车年作业量均为1 000万m3，粗略计算得出前9年的综合成本（一次性初期投资+生产成本）半连续工艺大于单斗卡车工艺，9年后的综合成本半连续工艺低于单斗卡车工艺。

5 结 语

当物料运输路段为上坡且运距较长时（2～3 km），半连续工艺优势更为突显。在空间应用不灵活且提升高度陡增的区域，可以考虑2种工艺的结合，既可发挥卡车运输机动灵活、适应性强、短途运输经济、有利于强化开采的长处，又可以发挥带式输送机运输的能力大、爬坡能力强、运营费用低的优势，两者联合可以达到最佳的经济效益[8]。

［1］张迎平，雷献，贺继军.平朔东露天矿排土机和移置式带式输送机升段移设［J］.露天采矿技术，2015（7）：4－6.

［2］孙金龙，姬长生，陈树召.自移式破碎机半连续工艺在平朔东露天矿的应用前景［J］.中国矿业，2012（3）：85－87.

［3］邓有燃，陈德付，威华，等.安家岭露天矿电铲效率影响因素分析［J］.露天采矿技术，2014（7）：23－25.

［4］李树学，袁金祥.半连续工艺在伊敏露天矿的应用［J］.露天采矿技术，2011（1）：5－8.

［5］侯诚达.半连续工艺在平朔矿区应用前景展望［J］.露天采煤技术，1998（3）：14－16.

［6］郑友毅.我国露天煤矿半连续开采工艺的应用和发展策略［J］.煤炭学报，2011（5）：756－761.

［7］王喜富，张幼蒂，才庆祥，等.露天煤矿半连续工艺关键技术研究［J］.中国矿业大学学报，1998（12）：402－405.

［8］李克民，王斌，张幼蒂，等.露天矿半连续工艺系统的应用研究.［J］.露天采矿技术，2005（5）：9－14.

【责任编辑：解连江】

Analysis on semi-continuous technology system operation evaluation in East Open-pit Mine

HE Jijun
(East Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036000,China)

The rock semi-continuous process system has been operated for nearly 3 years in Pingshuo East Open-pit Mine,the mine optimized and reformed some exposed problems.This article analyzed and summarized the exposed problems in the process of semi-continuous process system，and compared the production cost between the semi-continuous process and shovel-truck technology.

semi-continuous technology;open-pit mine;production cost;operation；evaluation

TD824

B

1671－9816（2017）03－0031－04

2016-10-25

贺继军（1986—），男，山西朔州人，学士，毕业于太原理工大学，现任中煤平朔集团东露天矿半连续生产班机电技术主管。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.009

贺继军.平朔东露天矿半连续工艺系统运行评价分析［J］.露天采矿技术，2017，32（3）：31-33.