露天煤矿轮斗系统胶带移设方式的优化

来源:用户上传      作者: 王斌

　　摘 要：本文针对神华集团准格尔能源黑岱沟国有露天煤矿扩能改造后存在的问题，主要是轮斗系统在进行推进作业时速度过慢问题进行了探讨，经过研究分析提出轮斗移设的优化方案，为了降低成本、快速的投入生产，此优化方案是在维持原有系统的前提下进行的，主要是通过与传统的移设方式相比较，结合实际的工作要求，找出优化突破点。此轮斗系统胶带移设方式的优化方案可每年增加轮斗系统的推进度，有效的解决了轮斗系统推进速率过慢的问题。
　　关键词：露天煤矿 轮斗 胶带移设方式 优化
　　中图分类号：S763 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0130-02
　　在露天矿进行连续开采过程中，移置式带式输送机完成采掘场和排土场的工作面输送。在采掘带进行完一个采掘向前推动后，轮斗挖掘机的卸料臂与工作面输送机之间就会存在距离差，无法完成正常的卸料工作，进而使工作面输送机移动向开采面，进行推进距离的填补，完成轮斗挖掘机的一个工作过程。而相似的是，在进行完一个排土堆之后，排土机要进行下一个排土堆的时候，就需要再次移设工作面输送机来达到排土的目的。所以输送机的移设是必须，在整个生产系统中也是重要的，因此，正确地确定输送机移设方式，并根据具体情况进行优化，这对于提高采煤效率，降低成本都具有实际的意义。
　　1 矿山背景
　　神华集团准格尔能源有限公司下的黑岱沟露天煤矿整个的设施施工均由我国独立完成。开采位置在准格尔煤田中部，距离神华准格尔能源有限公司9.8 km，北距呼和浩特市120 km，西距鄂尔多斯市135 km，南距平朔露天煤矿225 km，均有二级公路相通。拥有42.36 km2的开采范围，最终可采原煤储量约为l4.98亿t，首次设计煤矿生产能力12 Mt/a，1990年开工建设，于1996年进行试生产，1999年正式移交生产，并于次年达产。矿区于2003年对吊斗铲工艺技术经行优化改造，完成优化改造后，生产能力提升60%多，达到20 Mt/a。
　　黑岱沟露天煤矿主要出产煤质是长焰煤，特点是硫磷含量低，灰熔点高，挥发性高以及发热量大等。采用综合工艺的生产方式，按开采形式分，主要分为四种形式，由上到下依次为：（1）选用轮斗挖掘机-带式输送机连续开采方式对上部黄土层进行开采。（2）开采每层顶板45 m以上的岩石和部分黄土的时候可以采取单斗-卡车进行间断式开采。（3）采用抛掷爆破-吊斗铲无运输倒堆方式对煤层顶板以上45 m的岩石台阶层进行开采。（4）选用单斗-卡车-半固定式破碎站半连续开采方式对煤层进行开采。值得注意的是，上部轮斗连续工艺是我国引进的首套大型轮斗系统。
　　2 移设效率问题
　　在国内外煤炭市场的发展的前提下，满足国民经济建设要求下，提高煤矿的生产能力已刻不容缓，为此黑岱沟露天煤矿将再次实施扩能改造工程，扩能改造后预计生产能力将达到29 Mt/a。在扩能改造设计中，仍保持原有的采掘工作线长度2 km，这样势必将煤场的推进速度大幅提升，预计扩能改造完成后，年推进度在350 m左右。所以将产生两方面的问题，首先是单斗台阶的推进度，但由于单斗电铲及卡车能力的提高，所以较好的解决了这方面的问题，其次是上部轮斗系统的推进度的提高，这方面未有相应的措施进行改进，所以将面临严峻的考验。
　　目前，轮斗系统每年的工作期大约为10个月，平均50 d进行一次移设，每年单条胶带的移设次数约为7次，工作面胶带每次移设时间平均7 d，排土场胶带移设时间平均10 d。并且轮斗生产受到季节性的因素，每年有近3个月的时间（当年12月份到次年3月份）轮斗处于停产状态，在这种情况下，就要求轮斗台阶每年要超前下部单斗台阶一定的距离，这无疑又加大了轮斗系统推进度。扩能改造完成后轮斗台阶长度由800 m缩短至570 m，年推进度增加了150 m，达到400 m。
　　扩能改造完成后，轮斗系统推进强度进一步加大，这就要求更高的移设频率，由于轮斗的工作时间一定，胶带频繁地移设以及移设周期过长，将大大减少轮斗自身的工作时间，降低轮斗系统的产能。挑选及根据实际情况优化轮斗胶带移设方式，减小移设时间，增加轮斗系统的工作时间，从而满足扩能后的轮斗系统推进度。
　　3 传统与优化的方案概述及其特点
　　3.1 传统的移设方案
　　传统的移设方式为通过推土机配合平整场地后由胶带移设机移设，传统的移设具有以下特点。
　　（1）准备时间长、移设速度慢。主要是由于需要做的准备工作较多，例如：输送机中间架以及轨道的修理、胶带的保护、电缆的拆卸等。
　　（2）移设过程由于其工作环境的原因，易出现移设机故障，如夹轨器脱扣等现象。
　　（3）通过推土机进行移设场地的平整，并且要求较高的平整度（这是移设顺利进行的保证）。
　　（4）移设过程中较为平稳，能达到连续移设，并且对钢轨的冲击较小。
　　3.2 优化的移设方案
　　优化方案主要是在胶带移设时由液压挖掘机分段选择性的代替移设机，在整条胶带上分段布置多台液压挖掘机与胶带进行联合作业，由钢轨的抗弯性以及抗疲劳性设定移设步距的大小。与传统方案相比具有以下特点。
　　（1）由于分段选择性的代替移设机，准备时间有所缩短，移设速度快。
　　（2）移设设备充足，有可租借的施工单位，能够确保移设的顺利完成。
　　（3）最为突出的是，将传统移设过程中费时费力的对场地的高度平整要求降到最低，对移设场地平整度要求不高。
　　（4）由于是采用的间断移设方式，所以钢轨承受的冲击较大。
　　4 优化方案比较
　　轮斗系统在移设胶带机时，由于移设胶带机的不同可造成不同范围内的影响，由以下两表中工作面胶带工作情况可知，轮斗一系统：单独移设B11时，B10、B13仍可正常工作；单独移设B10时，B11、B13仍可正常工作；但是，单独移设B13时，B10、B11都需要停机。对于轮斗二系统：单独的移设B21或B23时，整个系统都需要停止作业。表1、表2对比两个方案中工作面胶带工作情况、出动设备、影响工作时间等进行分析，得到因移设工作而影响正常作业的小时数。 　　比较以上两表可得，传统方案由于移设造成开采停止的总时间为306 d。优化方案停止运行总时间为132 d。大大的减小了影响工作时间，经比较优化方案比传统方案每年增加工作时间174 d。还需注意的是，轮斗移设工作只在白天进行，液压挖掘机在夜间仍可进行挖掘作业。所以影响其工作时间也只是在移设胶带时，进行研究分析，移设过程中，工作面胶带停运2 d，排土胶带停运3 d，液压挖掘机每年影响总时间为：4×（2+2+2+3+3）×6=72 d。
　　5 优化结果
　　将增加的174 d折算为单台轮斗的总工作量为：
　　单班单台生产能力×生产天数×3= 3000×174×3=156.6万m3。
　　4台液压挖掘机在增加的移设的54 d内的总工作量为：
　　单班单台生产能力X生产天数X台数=1000×72×4=28.8万m3 。
　　优化方案增加产量为：
　　156.6-28.8=127.8万m3。
　　工作线长度570 m，台阶平均高度12 m，按此计算，每年可增加轮斗系统的推进度为：l278000÷12÷570÷3=62.3 m。
　　上述只是初步计算，如果准备工作充分，随着移设经验增多，移设时间将比此更少，预计3 d完成工作面胶带的移设，4 d完成排土场胶带的移设。将此与传统移设方式相比，在节省时间增加产量方面更加突出，所以此优化方案较为可行。
　　6 结语
　　在于传统移设方案对比的前提下，根据实际的工程情况，对移设方案进行了优化，为此，轮斗移设方案的优化，不仅能加快移设速度，相应的准备工作较少，移设时间大大缩短，提高产能，上述各方面的时间的缩短都有利于增加轮斗的工作时间，使轮斗系统的产量和推进度达到扩能之后煤矿的要求，对缓解轮斗台阶与单斗台阶之间的推进度问题起到积极作用。
　　参考文献
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