哈密一矿双电厂供煤能力分析

宁大方

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）

哈密一矿是煤电一体化项目，最初规划该矿只向8 km 外的哈密电厂供煤。2021 年8 月，与哈密电厂同属哈密－郑州±800 kV 特高压直流工程的红星电厂开始并网发电。该电厂距一矿约15 km，与哈密电厂配置相同，均由2 台660 MW 燃煤锅炉组成，年发电小时数及用煤量基本一致。由于红星电厂暂未有配套煤矿，2 个电厂又同属一个能源公司，从电煤供应的保障性及经济性考虑，一矿将承担向红星电厂供煤的任务，将从单电厂供煤转为向双电厂供煤，年供煤量翻倍。在供煤量将要增加的事实下，采场南北境界和煤层赋存条件均未发生变化，采场内剥离与采煤工作线长度和工作面数目亦保持现状，对应的剥离与原煤运输系统也未变。采煤工艺依旧为轮斗－卡车与单斗－卡车－破碎站联合开采工艺，剥离为单斗－卡车工艺。但现有设备生产、装车能力及运输道路通过能力是否能满足运量增加的要求还不确定，有必要对其进行分析，论证是否具备向双电厂供煤的能力。

1 露天矿生产现状

哈密一矿可采煤层为7 煤和10 煤。目前所有煤层已全部揭露，采至底部境界，剥离物实现了全部内排。生产过程中发现煤层中夹矸较多，厚度发育不均。结合轮斗挖掘机和单斗挖掘机的生产特性，在实际生产中根据夹矸厚度的不同，将2 层煤又细分为6 层，目的是从源头降低矸石的混入量，提高电煤发热量。工作帮从上至下形成6 个剥离台阶，工作线平均长度800 m；6 个采煤台阶，工作线平均长度600 m。剥离选用的是单斗－卡车开采工艺；采煤选用单斗－卡车－可移式破碎站－卡车与轮斗－卡车组成的联合开采工艺。其中单斗－卡车开采工艺负责薄煤层开采，轮斗－卡车开采工艺负责厚煤层开采[1]。

自2015 年开始，哈密电厂所用的燃料煤全部由一矿供给，每年供应原煤300～350 万t。由于电厂负荷高低受国网统一调配，切换无规律，为保障供煤稳定，所有采煤设备生产能力均按最高负荷供煤量配置，正常生产中设备能力富余较大。

2 采场生产能力

现有采煤工艺为轮斗－卡车、单斗－卡车－可移式破碎站－卡车联合开采工艺，工艺的核心设备为轮斗挖掘机和可移式破碎机，两者能力的大小决定着全矿生产能力的高低。为此，分析现有核心设备的生产能力是否满足供煤量需求成为最关键的因素。由于该矿为煤电一体化项目，产量的大小完全受电厂用煤量高低来决定。电厂单双机组、高低负荷均由国家电网根据实际用电情况来调配，为了满足供煤量不受设备能力的影响，采场核心采煤设备的能力是按双机组最大负荷情况配备的，其余的单斗挖掘机和卡车数量可根据生产任务随时增减。通过对主要生产设备工作能力和工作时间[2-3]的统计，来计算年工作能力，主采设备能力计算见表1。

表1 主采设备能力计算

从表1 主要设备能力计算结果来看，核心采煤设备每年实际生产能力为840 万t。从2 个电厂每年600～700 万t 总需煤量来看，核心设备的生产能力尚有17%的富余，具有一定的产量调节能力，现有核心采煤设备的生产能力可满足双电厂用煤量的要求[4]。

3 采场道路通行能力

道路通行能力也称道路容量，是指主干路某一段面在单位时间内所通过的最大车辆数，是度量道路疏导车辆能力的指标。即在一定时段和正常的道路、交通、管制及运行质量要求下，道路设施通过交通流质点的能力，通行能力一般以辆/h 表示[5]。

3.1 运输系统

剥离运输卡车通行路线为剥离工作面－端帮－内排土场，原煤开采卡车通行路线为7/10 煤工作面－坑内移动坑线－端帮－破碎站，原煤运输卡车通行路线为轮斗工作面/破碎站储煤场－坑内移动坑线－端帮－东北出入沟－地表运输主干路。

剥离和原煤开采、运输系统在采场北部7 煤以上端帮区域存在车流汇集，其余位置煤、岩运输车辆都是分开运行。也就是说采场内车流密度最大的路段为北侧端帮＋496～＋508 m 水平之间的运输道路，

分析该路段车流密度，如果该路段通行条件可保证运输车辆最小安全距离的通行要求，说明露天采场运输系统可满足剥采排各系统正常运行。如不能保证最小运输安全距离条件，则需要对该路段进行改建拓宽。

3.2 车流密度

3.2.1 供煤车流密度

哈密电厂和红星电厂机组能力相同，均为特高压供电线路上的调峰电厂，2 个电厂单双机组、高低负荷情况基本同步。从哈密能源公司提供的数据指标来看，单个电厂在每日最大负荷情况下，用煤量稳定在1.8 万t 左右，即双电厂单日最大需煤量在3.6万t 左右[6]。由于2 个电厂与露天采场距离不同的原因，运输原煤的车辆型号也有所不同，较近的哈密电厂原煤供应由矿用宽体车负责，较远的红星电厂原煤供应则由窄体车负责。依据过磅数据，对2 种运输车实际载质量的统计，宽体车载质量平均40 t/辆，窄体车载质量平均27 t/辆。结合每个电厂单日1.8万t 的最大供煤量，可求得宽体车每日需运输450趟，窄体车每日需运输667 趟，两者求和得出采场单日最高运煤车数为1 117 趟。根据储煤场－电厂输煤系统效率及气候环境等影响，实际的供煤时间分为正常16 h 时和极端24 h。原煤运输车流密度见表2。

表2 原煤运输车流密度

从表2 可知，在单日最大供煤量的情况下，按正常供煤时间16 h 计算，该路段运煤车辆车流密度最大，为70 辆/h，即1.2 辆/min。按车辆在矿内平均时速在10～15 km/h 计算，前后两车的间距在138～208 m，如果该距离在叠加剥离运输车辆的情况下可满足运输安全要求，则24 h 供煤情况下，道路安全系数更高，无需再单独计算，需进一步计算全天供煤情况下道路通行能力。

3.2.2 剥离车流密度

2021 年度计划全年剥离量为2 210 万m3，单月最大剥离量按200 万m3考虑，则每天剥离量为7万m3，按上部剥离占总量75%计，可得上部剥离量每天为5.25 万m3，再考虑双环运输，单侧日剥离量为2.62 万m3。剥离运输卡车总数为148 台，按上述比例条件，可推算出上部单侧剥离运输车辆为55台。每车实方运量为20 m3，日工作时间按16 h 计算，可以计算出每车小时运行次数为1.5 车/h，从而得出剥离运输车小时车流量为82.5 辆/h，即1.4辆/min。按车辆在矿内平均时速在10～15 km/h 计算，前后两车的间距在119～178 m。

综合运煤和剥离车流密度来看，按两车间距最小的剥离运输卡车间距1/2 来考虑剥离和运煤车辆交叉运输，最小车距为59～89 m。满足《煤矿安全规程》[7]前后车距不得小于50 m 的要求，同时满足《厂矿道路设计规范》[8]二级露天矿山道路，汽车的小时单向交通量在85～25 辆的生产干线满足安全距离的规定。

从目前采场运输道路的通过能力分析，在最大车流密度的情况下，原煤和剥离运输车辆的行车距离满足安全通行的要求。在实际运输过程中，采运储卸各环节难免有特殊情况出现，届时会造成个别时段车辆过于集中造成拥堵。为了保证露天矿剥采排运输系统的正常运行，采场内的咽喉路段至少要拓宽1 个车道的宽度，才能保证在特殊情况发生时，运输系统的畅通。此外，还要对上述路段加大清刮的频率，提高道路等级，增大车辆的通过能力。

4 采场装车能力

露天采场内经轮斗挖掘机和破碎机处理后的粒度小于300 mm 的原煤供给电厂。鉴于地面储煤场的储煤功能一直未达到设计要求的原因，大部分原煤只能存储在轮斗挖掘机采煤工作面和破碎站储煤平台。

按每个装车位置配2 组装车设备负责装车，每车平均装车时间为5 min，采场每小时可装72 车。按供煤时间为16 h 计算，全天能装1 152 车。在2个电厂满负荷运行时，按上述装车能力来计算，每天可在15.5 h 之内完成1 117 辆运煤车的装车任务。从上述计算结果来看，现场装车能力可满足双电厂供煤要求。

5 结语

通过对露天矿采、装、运各环节的计算分析，现有设备的生产、装运能力可保障双电厂用煤的需求，道路通行能力在正常情况下也可满足，但现场生产并非千日一面，突发状况时有发生，因此，要确保运输系统正常运转，主干路的咽喉路段势必要进行升级改造。此外，供煤全系统除露天采场内的采、装、运之外，还包括运输车辆在电厂内卸车、原煤存储等环节，全系统中任何一个环节不畅都会影响整体的供煤量。所以要加强露天矿与电厂之间联系，建立协调有效的沟通机制，确保整个供煤链安全高效运行。