露天矿矿建剥离工程规划设计方法研究

2019-12-14宋坚

中国金属通报 2019年11期

宋坚

（葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830057）

煤炭资源是利用率最为广泛的自然资源，当矿床矿藏贮存条件对于矿藏的开采方式不受限制是，采用露天开采方法满足采矿量的需求。露天矿藏开采能够应用大型开采设备，对企业的安全生产，提高企业的经济效益都有促进作用[1]。

矿建剥离工程是露天煤矿生产的重要环节，是露天矿藏开采的基础。矿建剥离在露天矿整体开采建设中占比较大的资金投入比例。因此，在露天矿矿建剥离工程规划设计中，如何降低矿建剥离成本，缩短剥离工程时间，使得企业建设资源能够快速投入露天煤矿开采作业中，是工程规划首先要求考虑的问题。矿建工程规划设计包含着规划决策、计划、调研等过程。传统的露天矿矿建剥离工程规划设计方法，只专注于提高剥离工程施工的效率，而不关注施工过程中的成本以及对环境的污染情况。基于以上分析，本文将研究露天矿矿建剥离工程规划设计方法。

1 露天矿矿建剥离工程规划设计方法

1.1 施工准备

露天矿矿建剥离工程的前期施工准备包括排土场勘察、各项成本的核算、剥离施工方案的设计、工程实施过程的安全规则设定和剥离工程实施计划规划等。

排土场勘察是露天矿矿建剥离工程的前期比较重要的环节之一。根据计划开采的露天矿的位置、地质条件、排土作业的规划投入成本、环境保护要求等条件，勘察符合各项要求的最优排土场。

成本核算要对矿建工程中所有项目的成本统计，并适当留出一定的成本浮动范围。按照露天矿矿建剥离工程施工过程，矿建剥离工程的成本主要分为资源成本、排土成本、运输成本等几个方面。其中资源成本主要指在剥离工程实施过程中，由于剥离施工造成的一部分必要的土地成本，即排土场的土地占地费用和为避免造成环境污染的污染物处理费用等。还包括在排土作业结束后，排土场的复垦或生态重建费用。运输成本是指在矿建过程中，排土作业以及其他作业的土石方和设备的运输成本。排土成本主要指排土作业本身所花费的费用，包括排土所用设备的购买或租用费用、设备的油耗和维修费用，以及排土工作人员薪资等。施工准备结束后，设计矿建剥离的排土方案以及矿建剥离工程的施工计划。

1.2 矿建剥离排土方案设计

露天矿开采前期，其剥离工程需要剥离的土石量是有用矿的数倍，而排土作业是剥离工程的重点。排土工作不仅是矿建剥离过程汇总必不可少的环节，而且还是后续露天矿藏开采的基础环节之一[2]。

在矿建排土作业前，首先要确定露天矿的排土场位置。排土场分为外排土场和内排土场，实际露天矿场开采过程中，为不影响煤矿开采效率，在考虑相关成本下，优先选择外排土场进行排土。

外排土场首先圈定在与露天矿距离较近的场地，从各项排土成本、环境效益和社会满意度等综合的评价角度，选择合适的外排土场。当核算排土场成本等指标时，若内排土场更适合一段时间内的露天矿矿建剥离排土需求，可就近优选择内排土场。

估算外排土方案和内排土方案的排土成本、环境效益，选出内外排土的最优方案。较优方案也可能是同时使用内外排土场的综合排弃方案。确定排土场和排土方案后，选择和选择例如回返坑开采、螺旋坑开采或两种结合的开采方式。排土场的具体建设，按照由低向高，随露天矿采场工程的位置和进度形成相对水平，适当设置掌道，使排土场边缘压实。使用合理的机械设备，按照施工计划，组织排土环节内部各工序的紧密配合，实现排土作业的高效开展。排土工程方案设计后，对整体矿建剥离工程的施工过程规划。

1.3 剥离工程施工计划

矿建剥离工程施工计划主要是对工程从开工到结束作业的时间计算、人员和设备调度、组织机构设立和安全检查等进行详细规划。工程的整体预计施工时间按照工程量的大小、设备工作能力等设定。施工人员选择具有类似工程施工的经验丰富、业绩突出的施工管理、专业技术人员、专业施工队伍承建施工[3]。

在剥离工程实施作业前，根据设计单位提供的地质水文资料及现场地形，在采场范围内沿界开挖环形水沟，使用匹配的排水设备进行排水处理。具体的排水方案视水量大小，再作调整。

制定每一有效作业日的施工计划，根据阶段性的剥离土方目标，匹配采装、运排设备，并按照实际设备进场数量，留出大约10%~25%的余量。机械设备还将根据工程实际进度、业主和监理工程师的要求进行动态调配。建好全天候的施工道路，保证工期进度。备足易损设备零部件，加强日常检修保养，保障正常作业台数与作业率。结合施工进度实况进行动态调配能力，确保完成施工计划。

设立安全检查机制，确定安全防范重点，建立健全安全保证制度，加强职工安全生产教育，强化职工安全意识，实施标准化作业。将所有参与矿建剥离工程的人员按照工位划分小组。每一小组负责人为该小组的安全负责人，负责每日的安全检查，并上报给上一级的安全检查员，汇总为有效施工日的安全检查汇报表。

由项目总负责人、各分工负责人等组成安全巡查小组开展定期和不定期的安全检查，消除事故隐患，把不安全的因素消灭在萌芽状态。至此，完成了对露天矿矿建剥离工程规划设计方法的研究。

2 实验

本文研究了露天矿矿建剥离工程规划设计方法，按照本文方法的设计流程，能够有效降低露天矿矿建剥离工程的整体工程成本。为验证这一观点，设计与传统的矿建剥离工程规划设计方法的对比实验，完成对本文研究成果的测试。

2.1 实验内容

实验对象选取10个不同规格的露天矿，采集实验露天矿的各项信息数据，确定实验对象符合实验验证要求。以本文研究的矿建剥离工程规划设计方法为测试组，传统的剥离工程规划设计方法为参考组。通过对比两组方法规划设计后，剥离工程的成本占整个露天矿前期开采成本的比例，确定两个矿建剥离工程规划设计方法的优劣。

2.2 实验结果

实验结果如图1所示，分析图中数据得出对应的实验结论。

分析图1可知，应用测试组工程规划设计方法的矿建剥离工程成本要远低于应用参考组工程规划设计方法的矿建剥离工程成本。不同的露天矿开采资金投入数目中，应用测试组方法的剥离工程投入占比均少于应用参考组方法。两组方法计划后，矿建剥离工程预算成本在整体开采预算成本的平均占比分别为测试组39.14%，参考组57.24%，参考组约为测试组的1.46倍。说明测试组方法能够节约矿建剥离工程的预算成本。综上所述，本文研究的露天矿矿建剥离工程规划设计方法能够降低矿建剥离工程的成本，具有更好的前景。