抚顺西露天矿入坑主公路设计方案

冯 萍，李惠发，张 夙

（1.抚顺矿业集团有限责任公司 西露天矿，辽宁 抚顺 113001；2.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；3.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122）

抚顺矿业集团有限责任公司下属2 个露天矿分别为东露天矿和西露天矿，东露天矿与西露天矿比邻，且西露天矿已形成了一个巨大的矿坑，到界的西露天矿坑为东露天矿排土提供了排土空间。目前东露天矿排土方式为电铁排土工艺，在西露天矿坑上部，现有10 条电铁内排土线负责将东露天矿的剥离物运送至西露天矿坑进行排弃[1]。随着东露天矿内排土场的发展，电铁排土线需要不断的由西向东推进、由北向南延伸路端，公路系统也随之东串南移。经过近几年的排弃过程，目前电铁排土线路端即将与西露天矿坑下现有的一号、二号主公路系统形成交叉，而主公路系统受坑下建筑物影响已没有调整空间，因此即将限制东露天矿内排土场的东扩发展。为了保证抚顺矿业集团公司东露天矿大开发的整体发展战略目标顺利实施，设计将西露天矿主公路挪至南帮，使西露天矿坑下主公路彻底避开与东露天矿电铁线形成交叉，彻底解放西区排土空间[2]。

1 设计原则和依据

1）设计原则。本次设计采用剖面法算量，100 m间隔剖面。玄武岩挖方作业最大坡面角70°，排弃物料自然安息角35°；箱涵的设计按照108 t 自卸汽车空载85 t 自重考虑[3]。运输系统按照最大纵坡坡度8%，连续路段综合纵坡坡度6%，即每300 m 距离8%纵坡，设置100 m 0 坡度的缓和坡段[4]进行设计。

2）设计依据。新建入坑主公路系统不影响西露天矿西端帮的电铁排弃作业和东端帮坑下采掘作业，新建入坑主公路运输系统与现有南帮公路系统连通；尽可能的减少工程量；考虑西露天矿汽车排渣及东露天矿汽车捣运，利用现有剥离物进行局部回填，减小建设工程挖方量，节约工程建设费用[5]。

2 设计方案

2.1 方案1

2.1.1 方案1 工程简述

主公路系统由W1200、＋36 m 水平处开始，至E1200、－120 m 水平处第1 次折返，至E900、－140 m水平处第2 次折返，至E1300、－172 m 水平处第3次折返，后到达设计终点位置E900、－204 m 水平。全长3.6 km。

东露天矿为保持现有排土方式，需要持续利用汽车转载回填压脚。参考东露天矿排土长远规划，东露天在废渣带式输送机北侧留有汽车转载下运公路系统。所以，设计西露天矿主公路系统借用此段公路。在W500 处，向南跨过废渣带式输送机，形成新的公路系统。此方案需要在2 处修建带式输送机箱涵。

按照最大纵坡坡度8%，连续路段综合纵坡坡度6%进行设计，即每300 m 距离8%纵坡，设置100 m 0 坡度的缓和坡段[4]。根据相关规范108 T 型车双车道路面宽度应为20 m，设计公路平盘宽度为25 m。箱涵处考虑承重及建设费用，设计公路为单车道，平盘宽度为16 m[6]。主公路系统方案1 设计示意图如图1。

图1 主公路系统方案1 设计示意图

2.1.2 方案1 工程和投资

方案1 挖方工程量为9.1 万m3，填方工程量为84.6 万m3。

1）护坡工程。需要对W200 至W120 区域回填物料进行护坡，护坡方式为挡墙。

2）煤泥泵站。煤泥泵站位于W300、－37 水平处，需拆除。

3）正二十带式输送机运输系统。三号转载站至五号转载站区段，需要拆除。

4）坑下捣排泵站管线。新建公路系统在E1200、－163 水平；E1170、－182 水平2 处过此管线，需要进行相应工程。

5）投资估算。投资估算共计1 147.8 万元。其中：工程建设费合计1 094.4 万元、工程建设其他费20 万元、工程预备费取工程建设费和工程建设其他费用的3%，小计33.4 万元。

2.2 方案2

2.2.1 方案2 工程简述

主公路系统由W1200、＋36 水平处开始，至E1400、－164 水平处经1 次折返，到达设计终点位置E900、－204 水平。全长3.2 km。

方案2 与方案1 在W200 以西区域一致，只是在W200 以东区域按照整体纵坡坡度8%，进行设计。108 t 型车双车道路面宽度应为20 m，设计公路平盘宽度为25 m。箱涵处考虑承重及建设费用，设计公路为单车道，平盘宽度为16 m[7]。主公路系统方案2 设计示意图如图2。

图2 主公路系统方案2 设计示意图

2.2.2 方案2 工程和投资

方案2 挖方工程量为13.4 万m3，填方工程量为57 万m3。

1）护坡工程。需要对W200 至W120 区域回填物料进行护坡，护坡方式为挡墙。

2）煤泥泵站。煤泥泵站位于W300、－37 水平处，需拆除。

3）正二十带式输送机运输系统。三号转载站至五号转载站区段，需要拆除。

4）坑下捣排泵站管线。新建公路系统在E1200，－163 水平；E1170、－182 水平2 处过此管线，需要进行相应工程。

5）投资估算。投资估算共计1 434.4 万元。其中：工程建设费合计1 372.6 万元、工程建设其他费20 万元、工程预备费取工程建设费和工程建设其他费用的3%，小计41.8 万元。

2.3 方案3

2.3.1 方案3 工程简述

主公路系统由W1400、＋52 水平处开始，至E1300、－127 水平处第1 次折返，至E900、－158 水平处第2 次折返，至E1200、－180 水平处第3 次折返，后到达设计终点位置E900、－204 水平。全长3.9 km，共分为5 个区段。

1）1 区段。区间W1400 至W1000，此区段为现有汽采队公路位置。挖方工程量0.3 万m3；688 带式输送机桁架护角。

2）2 区段。区间W1000 至W300，此区段回填工程量36.4 万4 m3。护坡挡墙工程量30 m。

3）3 区段。W300 区域箱涵工程，长度56 m。

4）4 区段。区间W300 至E500，此区段挖方工程量0.5 万m3，填方工程量29.5 万m3。正二十带式输送机运输系统三号转载站至五号转载站区段，需要拆除带式输送机860 m。护坡挡墙工程量200 m。

5）5 区段。区间E500 至E1300，此区段挖方工程量0.7 万m3，填方工程量64.1 万m3。公路过排水管线，需要进行相应工程。

根据相关规范108 T 型车双车道路面宽度应为20 m，设计公路平盘宽度为25 m。最大纵坡坡度8%。公路跨带式输送机箱涵处，考虑承载力等设计公路为单车道，平盘宽度为16 m[8]。主公路系统3 方案3 设计示意图如图3。

图3 主公路系统3 方案3 设计示意图

2.3.2 方案3 工程和投资

方案3 挖方工程量为1.5 万m3，填方工程量为130 万m3。

1）护坡工程。需要对W900、E300、E1400 区域回填物料进行护坡，护坡方式为挡墙。

2）煤泥泵站。煤泥泵站位于W300、－37 水平处，需拆除。

3）正二十带式输送机运输系统。三号转载站至五号转载站区段，需要拆除。

4）坑下捣排泵站管线。新建公路系统在E1200、－163 水平，E1170、－182 水平2 处过此管线，需要进行相应工程。

5）投资估算。投资估算共计418 万元。其中：工程建设费合计385.8 万元、工程建设其他费20 万元、工程预备费取工程建设费和工程建设其他费用的3%，小计12.2 万元。

2.4 3 种设计方案对比

3 种设计方案对比见表1。

表1 3 种设计方案对比

根据表1 中入坑主公路系统3 种设计方案从施工难度、工程量以及投资估算等方面进行对比分析，依据经济合理的原则，同时考虑汽车公路与电铁排土线之间的空间关系，方案3 为最优选择。

3 结语

露天矿运输系统是制约生产的关键因素，如何合理规划运输系统，是实现高效开采的前提条件。通过几个方案的对比分析，确定了入坑主公路的设计方案，确保在运输系统设计上，应考虑尽量保持与运输设备相适宜的坡度，同时尽量减少折返及工程量，确保经济合理。该系统建设完成后，将彻底解放抚顺东露天矿电铁排土线由北向南延伸路端的限制，为东露天矿提供排土空间2 000 万m3以上，同时利用剥离物回填运输系统，既缩短了运距，提高了施工进度，又可实现局部内排。抚顺西露天矿主公路运输系统在初步设计时，应充分考虑回填内排的因素，设置在非工作帮，避免与生产系统形成交叉，制约采矿效率。