煤矿井工转露天开采设备应用可行性浅析

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摘要：露天开采具有资源回采率高、劳动效率高、机械化程度高、安全条件好、生产成本低等优点,但其前期投资成本大。通过设备选型、成本比较，提出了利用井下闲置连续采煤机及其配套设备在露天开采中的应用方法，从而实现生产过程自动化，降低运行成本，达到自动化减人、智能化换人的目的。

关键词：露天开采；连续采煤机；自动化；配套；成本；煤炭露天

开采是一种开采能力大、建设速度快、劳动效率高、生产成本低、劳动环境优、安全有保证、资源回采率高等为特点的开采方式[1-2]。我国现已经投产运营生产的露天矿均以单斗-卡车开采工艺为主，生产剥采比一般为1．7～6．2m3/t，平均为4．0m3/t，剥离量是采煤量的2～8倍，平均为5．5倍。剥离成本约占到全矿成本的80％以上，而这些露天矿剥离工程仍以作业成本较高的单斗－卡车工艺为主。近年来，随着神东煤炭集团的高效发展和国产采煤设备的长足发展，井下部分连续采煤机及其配套设备不断更新换代，为了合理利用闲置的采煤设备，降低煤炭开采成本，同时实现煤炭连续开采，提出使用井下连续采煤机在露天矿实现原煤连续开采的方案[3-4]，通过基础论证及现场方案实施进行井下闲置设备的配置方案分析。

1工程概况

大柳塔三盘区露天开采项目位于陕西省神木市大柳塔试验区，开采面积8．19km2，因上覆基岩薄、风化严重、顶板冒落，易出现冒顶、溃沙、溃水事故，安全难以保障，2009年经国家批准变更为露天开采，项目设计生产能力2．00Mt/a，服务年限16．9年，煤层平均厚度3．15m。目前神东矿区使用Joy12CM15型连续采煤机，采高范围2．7～4．6m，生产能力15～27t/min，总功率628kW，煤巷掘进平均月进尺均在2000m以上，掘进断面17．5m2在长壁工作面双巷及三巷掘进中，完全可满足高产高效综采工作面开采进度要求[5]，将其应用于露天煤炭资源开采工艺中能大大提高开采速度。Joy12CM15型连续采煤机牵引力大，工作稳定，转动灵活，可实现煤层快速掘进和开采，破煤、落煤和装煤可形成连续作业[6]。采煤机连续开采工艺：轮斗（采煤机）→胶带车→工作面带式输送机→端帮带式输送机→长距离带式输送机→排土机（破碎站）[7]。

2配置方案

使用连续采煤机开采时整体煤层采用水平分层，沿煤层走向布置工作面，条带式推进。根据现有井下闲置设备Joy12CM15型连续采煤机、可移动转载机和带式输送机配套（或与井下连运1号车、带式输送机进行配套）及采煤机连续开采工艺，提出2组装备配套方案进行露天开采。

2．1方案1

方案1为连续采煤机→可移动转载机→工作面移动带式输送机→端帮带式输送机→地面带式输送机→筛分场。方案1使用1台连续采煤机，移动式转载机，4部带式输送机，6台辅助设备。在采煤工作面沿工作线布置1＃带式输送机及可移动转载机，在端帮位置沿推进方向布置2＃带式输送机及转载机，在端帮布置3＃带式提升输送机，地面布置通往筛分场受煤坑4＃带式输送机。工作面布置图如图1。首先安装地面通往筛分场的4＃带式输送机，使用连采机在采煤平盘底板上掘进断面为10m×4．3m的拉槽，然后安装3＃端帮提升带式输送机，并同步延伸1＃带式输送机，当带式输送机延伸至一定长度时（约300m），安装可移动转载机，开始沿工作线方向往返进行双翼割煤。当连采机割煤宽度超过转载机与1＃带式输送机搭接最大距离时，将连采机、可移动转载机移至下一采面开采。同时沿端帮掘沟布置2＃带式输送机，采取单翼开采。初始双翼平面布置示意图如图2，后期单翼平面布置示意图如图3。

2．2方案2

方案2为连续采煤机→梭车→连运1号车→工作面移动带式输送机→端帮带式输送机→地面带式输送机→筛分场。方案2使用1台连续采煤机，2台梭车，1台连运1号车，4部带式输送机，6台辅助设备。带式输送机布置方案与方案1一致。首先安装地面4＃带式输送机，使用连采机在采煤平盘底板上掘进断面为10m×4．3m的拉槽，安装3＃端帮带式提升输送机并同步延伸1＃带式输送机。在带式输送机端头安装连运1号车，在拉槽两侧采用连采机双翼回采。连采机割煤后由梭车转运至连运1号车，煤炭经连运1号车破碎、转运至1＃带式输送机。当两翼煤炭全部回采完毕后，将连采机、连运1号车、梭车移至下一采面开采，同时沿端帮掘沟布置2＃带式输送机，采取单翼开采，方案2采煤系统平面布置示意图如图4。

3经济投资分析

2种方案成本测算见表1。1）方案1。方案1设备采用：①12CM15-10D连续采煤机1台，公司内部调剂；②移动式转载机1台，投资2420万元；③配电及控制设备1套，投资271.49万元；④1#带式输送机1台，投资813.08万元；⑤2#带式输送机1台，投资413.042万元；⑥3#带式输送机1台，投资804.43万元；⑦4#带式输送机1台，投资5430.86万元。合计总投资10152.90万元。2）方案2。方案2设备采用：①12CM15-10D连续采煤机1台，公司内部调剂；②10SC32-48C-5梭车2台，公司内部调剂；③LY2000/980-10连运1号车1台，公司内部调剂；④配电及控制设备1套，投资271.49万元；⑤1#带式输送机，投资813.08万元；⑥2#带式输送机1台，投资413.042万元；⑦3#带式输送机1台，投资804.43万元；⑧4#带式输送机1台，投资5430.86万元。合计总投资7732.9万元。通过对上述2种采煤工艺方案投资和成本进行比选。方案1、方案2分别需要投资10152．9万元和7732．9万元，吨煤成本分别为28．62元/t和24．61元/t，方案2投资少、成本低，具有明显经济优势。

4结语

1）在露天矿利用井下连采机进行采煤作业实现原煤的连续开采工艺，完全满足现阶段国家政策指导要求，从理论上、技术上是可行的。2）采用连续型采煤工艺比半连续采煤工艺更经济，自动化程度更高，采煤效率高，排放污染程度低，且进一步体现了自动化减人、智能化无人的目的。3）对于大柳塔煤矿三盘区露天开采项目使用连续采煤机配套梭车、连运1号车更为经济和灵活，方案2更具有可行性。

参考文献：

［1］李浩荡，佘长超，周永利，等．我国露天煤矿开采技术综述及展望［J］．煤炭科学技术，2019，47（10）：24．

［2］赵红泽，甄选，厉美杰．中国露天煤矿发展现状［J］．中国矿业，2016，25（6）：12－15．

［3］栾忠志，侯星野，黄晨．半连续开采工艺在露天煤矿中的应用研究［J］．科技创业家，2014（3）：113．

［4］张洪，贺永军，刘梅．露天煤矿剥离半连续开采工艺系统及其应用的研究［J］．露天采矿技术，2013（1）：9．

［5］单永泉，刘志军．神东矿区快速掘进设备配套研究［J］．内蒙古煤炭经济，2013（7）：7－8．

［6］刘志芳，赵德鑫．露天矿利用井用连续采煤机实现原煤连续开采［J］．露天采矿技术，2014（7）：1－4．

［7］孙伯辉．露天采矿技术的现状研究［J］．民营科技，2013（10）：64．

［8］邹晓萍．新时期露天煤矿机电设备科学管理浅析［J］．科技创新与应用，2012（21）：101．

作者:孙钰 单位:国能神东煤炭集团大柳塔三盘区管理处