改扩建露天矿开拓运输系统优化解析

改扩建露天矿开拓运输系统优化解析

摘要：伴随中国经济的快速发展，我国对矿产资嫄的消费日益增长，国内矿山

开发力度加大，露天矿山改扩建项目不断涌现。我国目前在运营的一批大型露天

矿山多经历几十年的开采和几期技术改造，由公路开拓运输、公路平硐溜井联合

开拓、公路—破碎转载站胶带输送机联合开拓运输等一种或者几种开拓运输方式

系统组成。对于这样的露天矿山进行技术改造和优化是一项系统工程不仅要保证

矿山现有生产系统的平稳运行，而且需使新增的生产系统技术上合理，经济上最优。根据某东露天矿开采条件及所采用的采煤方式，提出解决东露天矿深部开采

煤炭运输系统下延的方案，对方案进行具体分析、比较，制定出技术上可行，经

济上合理的煤炭开拓运输系统可行性方案，解决东露天矿煤炭运输系统继续下延

问题。

关键词：露天煤矿；深部开采；运输系统；铁道运输

引言

按照初步设计规划，某东露天矿开拓方式采用沿贫矿底板拉沟降段，向两侧

推进的开采方法，即南帮采煤，北帮采贫矿、富矿及其以上的剥离物，并且保持

煤台阶高于贫矿开段沟1~2个台阶，开拓方式采用顶帮（北帮）移动坑线开拓，

北帮采掘线由北帮移动干线直接配出，南帮煤炭采掘线由坑底电铁折返配出[1-3]。但2006年东露天矿复恢复开采以来，由于西露天矿自身可以供应坑口油厂富矿，致使东露天矿富矿生产能力在2006—2015年间迟迟未能达到1100万t，产量一

直徘徊在年产富矿700万t左右。由于富矿采掘滞后，到2017年底，已致使北帮富矿电铁开采系统下延滞后于南帮汽车开采系统2个水平，采矿工程发展上已无

法实现初步设计规划的南帮电铁系统采煤的设计方案。因此，东露天矿深部开采

运输系统改造已成为目前亟待解决的一个重要课题。

1东露天矿煤炭开采概况

东露天矿所采煤层为井工开采过的主要含煤地层剩余煤炭，原主要含煤地层

之间夹有的灰白色页岩、碳质页岩、烛煤及灰色、灰黑色砂岩和粉砂岩夹石较薄，故对露天采矿影响不大。东露天矿开采的本层煤是复合煤层，由2～38个分层组成，全区发育。矿田内煤层厚度27～60m，平均厚度41.7m，变化趋势是东、西

段较厚，中段较薄。煤层为东西走向，倾向北，煤层倾角30°～40°，为倾斜煤层。矿田内的本层煤煤层-200m水平以上已被过去的小矿井开采，-200m水平以下被

老虎台、龙凤矿井工开采，现只剩煤柱等残煤，采空区大部分用废页岩充填。根

据某矿业集团地测公司提供的资料，不同区段不同标高煤层的含煤系数变化较大，-200m水平以上平均含煤系数为0.4794m3/m3。各区段平均含煤系数见表1。通

过含煤系数表可以看出，东露天矿主要开采煤层含煤系数相对较低，进而决定东

露天矿生产煤炭主要由原煤和洗煤2部分构成，一部分为采区直

表1 东露天矿本层煤含煤系数

接采出的原煤，在采区由钩机、前装机进行初步选采，然后直接在采区进行

装车，运往南帮坑上煤炭储存场地，作为成品煤炭外运销售。一部分为采区现场

回收的含煤物料，含煤率10%～40%，这部分物料需经汽车倒运至坑上东北帮的

螺旋滚筒进行洗选，洗出煤炭后按照精煤外运销售。东露天矿目前煤炭开采工艺

为单斗-汽车开采工艺，煤炭开采系统为：①原煤生产系统：坑底煤炭采区→南

帮公路系统→南帮坑上煤炭储存场地；②洗煤生产系统：坑底煤炭采区→东端帮

公路系统→螺旋滚筒（当前位置在采界范围内，2019年后将组织搬迁到采界范围外，新螺旋滚筒位置与现使用螺旋滚筒位置比较，距坑下采场运距将增加

3.8km）。

2汽转铁运输方案制定

2.1滚筒搬迁

按照5年规划开采进度，同时考虑煤炭运输运距问题，螺旋滚筒及场地2019年需要整体搬迁。考虑搬迁的经济合理性此次方案初步设定将新滚筒设置在280

界外。本次设计初步选定新建螺旋滚筒位置，螺旋滚筒位置方案如图1所示。新

滚筒占地面积为12550m2，界外铁道线路占地16557m2。设计由新材站配出铁道

线路，配入滚筒区域为2条线路，1条线路用作运送洗料，另1条线路用作外运

煤炭和洗渣。

2.2坑下汽转铁转载点设置

按照往年转载汽转铁富矿经验，在坑下采场E9800区域和E8000区域设置汽

转铁转载点转载煤炭和洗料是合理的，以2017年煤炭采区分布为例，按照运距

最短原则，坑底采区物料可以E8900为界，向2个转载点平均配送。南帮+40、

+30采区物料运往E9800汽转铁场地。2#公路上部采区及西小坑以西降深区域物

料运往E8000汽转铁场地，计算出物料加权平均运距为0.59km。为了避免汽转铁场地设置对转载采区采掘进度造成影响，汽转铁转载点采用非固式设置。并且随

着电铁运输系统下延及南帮汽车采煤系统下延，汽转铁转载点也随之下设，以保

证汽车运输距离稳定。

2.3电铁运输量

按照5年规划部署，2016—2020年东露天矿煤炭产量均为60万t，其中原煤40万t，洗煤20万t，煤炭密度按1.3t/m3计算，经计算，电铁运输量合计156

万m3。电铁运输量明细见表2。经计算，电铁运输量合计156万m3。

表2 电铁运输量明细

2.3装车方式选择

1）汽转铁场地物料装载方式可根据汽转铁场地的设置条件灵活选择[7-8]。

考虑采用电铲装车和前装机装车2种方式。考虑到电铲装车的不确定性（电铲有

时受采掘位置限制或受内、外障影响无法装载物料），建议采用前装机装载物料。根据销售处外销煤炭装载矿车经验，2台前装机55min可装载1排矿车。2）螺旋滚筒场地上洗料计划采用前装机上料方式；出煤和排渣装车计划设置2个

2000m3储矿仓，直接由储矿仓向铁道线上电机车进行装车。

2.4现阶段效果

目前，螺旋滚筒搬迁还未实施，在2018年上半

年对坑底煤炭运输采用汽车转铁道的方式进行了提升测试，共运输煤炭25

万t，运输方向为坑底转载点直接装电铁运至东岗站外销。经测算，汽车在坑下

采场运输煤炭加权平均运距为0.52km，运距比汽车直接从坑底运输至南帮储煤场地减少1.95km。经财务科核算，汽车运输煤炭燃油消耗费用节约173.27万元。

同时，增加25万t煤炭运输量对电铁系统站场和干线的通过能力未产生任何不利影响。通过测试表明，汽车转铁道运输方式在东露天矿应用技术上可行，经济效

益明显。

结语