平朔东露天矿工作帮移动坡道优化研究

赵登娟

(中煤平朔煤业有限责任公司 东露天矿，山西 朔州 036006）

露天矿工作帮与排土场主要通过端帮运输干道联系起来，在实际开采中，为了多采出端帮煤，一般2 个台阶修建1 条端帮运输干道，致使工作帮部分台阶物料排弃需要跨台阶运输，移动坡道对于露天矿的生产必不可少。目前常规修建移动坡道的做法是1 条坡道服务2 幅作业量，采取间隔式改移，此方式减少了修建移动坡道数量，降低了生产工作量，因此露天矿修建移动坡道仅限于常规做法，也并未对移动坡道改移进一步展开详细研究探讨与实践优化对比。但在实际应用中发现间隔式改移导致移动坡道搬迁滞后，长时间压下部作业空间，尤其对作业空间紧张的露天矿，造成生产接续困难，且出现运输道路折返现象[1-3]。为了解决间隔式改移存在的问题，研究优化移动坡道的改移方式，可降低物料运距，实现移动坡道提早改移，最大程度减少对露天矿生产影响。

1 露天矿移动坡道的目的和作用

目前平朔东露天矿剥离工艺为单斗-卡车工艺，由于排弃物料存在松散系数，导致工作帮采掘台阶与内排土场排弃平盘无法完全实现水平运输，绝大时候出现卡车上移运输排弃，从而存在物料提升高度。为了实现卡车上移排弃，常规的做法是在内排土场或工作帮或二者结合建立移动坡道。在平朔东露天矿内排空间紧张的前期下，内排土场建立移动坡道势必降低土场排弃空间，因此移动坡道主要布置于工作帮[4-6]。

露天矿工作帮由多个台阶组成，每个台阶并不是独立存在，而是相互连通，工作帮移动坡道在其中起到连通枢纽作用。工作帮移动坡道是利用推土机将台阶预留爆量下推推至而成，移动坡道的设立将相邻的2 个台阶建立了联系，便于卡车物料运输及加强各平盘协调作业，增加了矿坑生产的灵活性。正常生产中，移动坡道随着工作帮台阶的推进及时改移，合理的改移，可避免由于坡道改移滞后导致下部台阶无法及时跟进的情况，同时可缩短走移动坡道卡车物料的运距[7-8]。根据工作帮移动坡道布置的位置不同，将移动坡道分为工作帮中部移动坡道与端帮移动坡道。

2 工作帮移动坡道

2.1 工作帮中部移动坡道

工作帮中部移动坡道指坡道位于工作帮平盘中部，主要作用是衔接相邻平盘的运输系统，根据每条坡道服务作业幅数的不同，将移动坡道改移分为了间隔式改移与连续式改移[9-10]。

2.1.1 间隔式移动坡道改移

间隔式移动坡道修建是利用推土机将台阶预留爆量下推推至而成，由于坡道修建工期长、要求高，因此在不影响正常生产的基础上，间隔式移动坡道服务2 幅作业量进行1 次改移，根据坡道改移后与改移前方向是否相同，改移方式分为并列式改移与跨步式改移。

1）并列式改移。并列式改移是指工作帮移动坡道每隔1 幅作业量沿工作帮推进方向向前平移1次，改移后的坡道方向与之前坡道方向一致。工作帮移动坡道并列式改移示意图如图1，（图1 中的标注同样适用于其它坡道改移示意图）。由图1 可知，并列式改移为移动坡道①间隔同一平盘1 幅作业量（第1 幅作业量），改移至坡道②的位置，坡道方向都为左底右高，移动坡道一般布置于工作帮台阶中部，因此并列式改移道路模型处于图1 情况时，走坡道①的量为：2a+b，走坡道②的量为：4a+3b+c。

图1 工作帮移动坡道并列式改移示意图

2）跨步式改移。跨步式改移是指工作帮移动坡道每隔1 幅作业量沿工作帮推进方向向前平移1次，但每次改移后的坡道方向与之前坡道方向正好相反。工作帮移动坡道跨步式改移示意图如图2。由图2 可知，跨步式改移为移动坡道①间隔同一平盘1 幅作业量（第1 幅作业量），改移至坡道②的位置，坡道①的方向为左底右高，坡道②的方向为左高右底，跨步式改移道路模型处于图2 情况时，走坡道①的量为：2a+b，走坡道②的量为：4a+3b+c。

图2 工作帮移动坡道跨步式改移示意图

2.1.2 连续式移动坡道改移

连续式坡道改移指每1 幅作业量修建1 条移动坡道，每条坡道服务1 幅作业量进行1 次改移，较间隔式坡道改移坡道数量增加1 倍，根据坡道改移后与改移前方向是否相同，改移方式分为平行式改移与踏步式改移[11]。

1）平行式改移。平行式改移是指工作帮移动坡道每1 幅作业量沿工作帮推进方向向前平移，1 次，改移后的坡道方向与之前坡道方向一致。工作帮移动坡道平行式改移示意图如图3。由图3 可知，平行式改移为移动坡道①改移至紧邻下1 幅（第1 幅）坡道②的位置，坡道方向都为左底右高，平行式改移道路模型处于图3 情况时，走坡道①的量为：0，走坡道②的量为：2a+b+c。

图3 工作帮移动坡道平行式改移示意图

2）踏步式改移。踏步式改移是指工作帮移动坡道每1 幅作业量沿工作帮推进方向向前平移1 次，但每次改移后的坡道方向与之前坡道方向正好相反。工作帮移动坡道踏步式改移示意图如图4。由图4 可知，踏步改移为移动坡道①改移至紧邻下1 幅（第1 幅）坡道②的位置，坡道①方向为左底右高，坡道②方向为左高右底，踏步式改移道路模型处于图4 情况时，走坡道①的量为：a，走坡道②的量为：a+b+c。

图4 工作帮移动坡道踏步式改移示意图

2.1.3 工作帮中部坡道改移方式对比

移动坡道不同的改移方式，坡道对应服务量也不同，物料运距也有差别，同等条幅量坡道数量不尽相同，如图1～图4，走坡道②的物料量中有电铲回采坡道①的量和与坡道②反方向台阶量，则移动坡道各改移，移动坡道不同改移方式对比表见表1。

表1 移动坡道不同改移方式对比表

工作帮台阶高度为15 m，按坡道8 %计算，坡道水平长度设为200 m，为简化模型，表中运距指各坡道对应服务量拉运至坡道顶端距离，卡车走直线，作业量长度为2l，每1 幅宽度为40 m。

由表1 可知，移动坡道为间隔式改移时，并列式改移与跨步式改移坡道①与坡道②服务量分别一致，且在移动坡道①运输时，运距与量的乘积相同，表明加权运距一样，在移动坡道②运输时，跨步式改移的运距与量乘积较并列式改移多200b+200c，因此采用间隔式改移坡道时采取并列式较合适。对于连续式改移中的平行式改移与踏步式改移，坡道①与坡道②合计服务量相同，跨步式改移合计的运距与量乘积较平行式少340a-200c（a 的量远大于c 的量），因此坡道采用连续式改移时，踏步式较为合理，同时可以避免平行式改移时爆量对前一坡道的覆盖，如图3 中，在修建坡道②爆破时，爆破抛出量会覆盖坡道①路面一部分，导致坡道②未成型前将坡道①阻断，造成临时的断接。

对于间隔式改移，坡道①与坡道②运距和量乘积而言，不论采取何种改移方式都远大于连续式改移，这意味着，在其它客观因素一定的条件下，连续式改移较间隔式改移可较早释放出坡道②下部作业空间。对于单连续式改移而言，踏步式改移的坡道①与坡道②的运距和量乘积合计小于平行式，因此踏步式改移较平行式改移可较早释放坡道②下部作业空间。

2.1.4 工作帮中部移动坡道修筑方式

开采相同幅数的作业量时，连续式移动坡道改移需修建的坡道数量是间隔式改移的2 倍，坡道数量的增加导致推土机工程量加大，成本增加。移动坡道坡度要求最大为4.57°（8 %），满足电铲作业坡度要求，为了解决坡道修建工程量大的问题，东露天矿对工作帮中部移动坡道的修建采取电铲下挖采掘，下挖采掘过程中自然形成移动坡道，较预留爆量用推土机推坡道（推土机推段高15 m 的坡道，每个坡道的用油量达到8 000 L）大大节省了生产成本，提高了工作效率。解决了坡道修建问题，综合考虑各因素，连续式坡道改移较间隔式坡道改移优势较大，再结合实际生产情况，考虑到爆破伸出量的影响，连续式坡道改移中踏步式改移较平行式改移更为合理。

2.2 端帮移动坡道

与工作帮中部移动坡道不同在于，端帮移动坡道顶端与干道相接，此类坡道方向不变，且坡道成型是预留爆量利用推土机下推而成，这导致新坡道未形成前，旧坡道必须保证任何时候畅通。为避免旧坡道对下部作业空间长时间占用与旧坡道的损坏，在修筑坡道时，在坡道向前改移方向一边预留一定的爆量，在坡道范围内形成局部的压渣爆破，降低了爆量伸出距离，从而保证原坡道继续使用，移动坡道与端帮干道衔接的示意图如图5 。

图5 移动坡道与端帮干道衔接的示意图

东露天矿在实际操作中，在端帮移动坡道一侧预留10 m 的爆量，大大减少了爆量的伸出距离，对于路面爆破冲击出来的石头块，用推土机可及时完成路面的清理，保证原端帮移动坡道的继续使用。

3 结语

1）根据露天矿工作帮中部坡道移设方式的不同，移动坡道分为间隔式改移与连续式改移，再根据坡道改移前后方向是否相同，间隔式改移分为并列式与跨步式，连续式改移分为平行式与踏步式。

2）依据平朔东露天矿生产实际情况，建立移动坡道移设方式模型，通过分析对比坡道的服务量、运距与坡道废除时间，得出连续式改移优于间隔式改移，且连续式中的踏步式改移较平行式改移节省运距的同时可提前释放坡道下部作业空间。

3）为降低爆破抛出量对端帮移动坡道的影响，得出在坡道改移方向一边预留10 m 的爆量。

4）连续式坡道改移较间隔式改移坡道数量增加1 倍，为降低生产成本与提高作业效率，工作帮中部移动坡道的修建，从之前由推土机下推坡道改为电铲下挖形成坡道。