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仲召林李双
（中联润世新疆煤业有限公司新疆奇台831799）
摘 要：半连续工艺有利于减少露天矿生产中的运输卡车数量，规避燃油价格变动带来的成本风险，对于建设高效低碳绿露天煤矿具有重要意义。本文确定比选原则及各项参数计算依据，通过对3个半连续采煤工艺的对比研究，基于经济效益比选，建议准东露天煤矿400Mt/a规模采用单斗—卡车开采工艺，能够达到投资最低、成本最低、效益最优。 关键词：露天煤矿半连续采煤经济比选工艺研究
空间贴图中图分类号：T D8文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)08(a)-0013-03
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近几年，露天煤矿开采技术快速发展，按照运输系统连续性，主要分为间断、半连续、连续3类［1］。 半连续工艺具备间断和连续工艺的优势，在国内外露天矿山迅速应用与发展，基于作业设备的搭配，也形成了多样化的半连续工艺系统，适用于不同地质情况的矿区［2］。 针对中联润世露天煤矿采煤运输运距逐渐增大、运输成本逐渐增加的问题，运用关联分析方法，得出运距、油价、破碎站初始位置、产量、人员配置等因素对矿区经济效益的影响，半连续工艺系统最大产能可达20 000t/h 以上，系统运行的规模效应更为显著［2］。本文以具体煤矿为研究对象，对半连续工艺及设备进行比选，本项目的研究对露天煤矿采煤工艺决策具有重要参考意义。
1 西黑山露天煤矿概述
新疆准东地区西黑山露天煤矿位于奇台县城北东70~110km、芨芨湖边检站以北5~50km处的冲积戈壁平原荒漠地带。矿区南北最大长度36.42km，东西最大宽度34.91km，面积为849.31km2，矿区煤炭资源储量46 885.8Mt［3］。中联润世露天煤矿位于奇台县城北东90km处，面积12.88km2，最大开采深度400m，一期工程建设规模400万t/a，剥离采用单斗—卡车间断工艺，采煤初期采用“单斗—卡车—半固定破碎站—带式输送机半连续”工艺。
首采区采场东西长1920m，南北宽920m，最大深度103m，排土最小跟踪距离50m。至2020年末，首采区采场地表到界，东工作帮深部未到界。形成采剥台阶14个，其中，采煤台阶3个，剥离台阶11个；+650m~+ 703m之间台阶全部到界，东帮台阶高10m，南北端帮并段台阶高20m，西帮内排台阶
高20m，采剥工作平盘宽度44m，排土工作平盘宽度50m；东帮边坡角10°，南北帮边坡角33°，内排土工作帮坡角14°。煤层东偏南倾的单斜形态产出，煤层南北走向，倾角3°~7°。可采煤层3层，从下至上编号为B2、B3、B4。
2 工艺比选的原则
（1）遵循市场经济原则，力求投资少、成本低、效益好。
（2）贯彻可持续发展的原则，所选择的开采工艺具有可靠性、适应性和先进性，能实现高产、高效需求，以赢得最佳的经济效益［4］。
（3）结合本矿的开采技术条件，进行工艺选择，推荐的工艺具有较强的适应性和灵活性。
（4）生产工艺比选过程中，因各工艺差异较大，为简化比选的复杂性，更加清晰明了地得出比选结论，不同工艺中的相同要素（如爆破、洒水、排土及矿山管理等）不参与重复计算，但因工艺变化引起的连带变化环节（如剥离物运距变化、剥离卡车数量变化等）均需进行重新分析和计算。
3 工艺比选计算依据
由于运煤系统的变化直接影响到剥离卡车运输的道路系统，因此，本次设计需对全矿的煤和剥离运输
系统进行整体计算。所有系统均以设备能力充分发挥为前提，设备数量计算结果取整数台，以保证数据的真实
DOI：10.16660/jki.1674-098X.2203-5640-0253
作者简介：仲召林（1989—），男，本科，工程师，研究方向为露天矿采煤工艺、智慧化矿山、煤炭绿开采、安全高效生产。
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性。在经济指标比较时，因设备能力和工作时间差异，本次全部折算成单位小时的费用进行计算，再对投资和成本进行比较，以保证比选结果的真实性和可靠性。
设备成本计算中，选取的材料费、折旧费、修理费等费率及相关参数取自《煤炭建设项目经济评价方
法与参数》［5］；挖掘机、卡车等耗油的油价取6.39元/kg；电价按0.37元/kW·h；油脂、润滑油等消耗计入材料消耗成本中；考虑当前社会发展水平，挖掘机司机平均工资取1.3万元/月，卡车司机及其他人员平均工资取0.8万元/月。小时电费按“设备功率×负荷率×电价”得到，小时油费按“设备马力数×不同设备的单位马力小时耗油指标×负荷率×油价”得到。相同种类的设备负荷率取相同值，本次比选中采掘及运输设备的负荷率均取
75%，其他辅助设备取60%。
4.1 方案一：单斗—卡车工艺方案
4.1.1 工艺系统
采掘工作帮在推进的过程中，工作帮向南到界靠帮时的运煤综合运距为2.31km；南侧工作帮剥离，经西帮的端帮运输平盘向北运往内排土场各水平排弃，内排综合运距1.5km。工作帮转为东侧时，卡车运煤综合运距为2.51km，东侧工作帮的剥离物全部通过南端帮运输平盘运往内排土场排弃（南部的到界采坑优先排放）。南部采坑回填以后，排土工作帮完全转向以后，卡车运煤综合运距为3.06km，剥离物内排综合运距2.35km。
4.1.2 设备及人员配置2014年7月1日
转向完成时，露天矿生产剥采比为3.62m3/t，4.00Mt/a生产规模对应的年剥离量为14.48Mm3，全年采剥总量为17.44Mm3，需配备斗容4m3的采煤挖掘机3台、斗容8m3的剥离挖掘机7台。再结合前述煤岩运距条件及矿上实际卡车规格，经计算，本矿运煤卡车数量为10台，剥离卡车数量为31台。考虑露天矿生产中职工轮休因素，按四班三运转的方式配备人员，经计算，该方案采装及运输环节需编制208人。
4.1.3 经济指标计算
项目转向时期生产剥采比3.62m3/t，煤岩采剥总量为17.44Mm3/a，依据前述计算的设备及人员，经查询相关设备功率及市场价格，结合相关取费标准，经计算，单斗卡车方案的投资32 494.89万元［6-7］。
4.2 方案二：坑内半固定破碎站方案
4.2.1 工艺系统
该方案剥离全部采用单斗—卡车间断工艺，采煤因方案一的卡车运煤综合运距为3.06km，为寻求更优的运输方案，在采场坑底设置破碎站1座，原煤经破碎后，由带式输送机运至地面生产系统预设位置，
因此，该方案采煤工艺为“单斗—卡车+半固定破碎站半连续”工艺。因南部帮坡角远大于带式输送机运输的最大倾角，带式输送机系统只能沿南帮伪斜方式布置。受入坑带式输送机系统影响，南部端帮运输的内排道路系统被阻断，为保证剥离物南部内排运输系统通畅，本方案采用入坑带式输送机系统架空的形式，留出剥离卡车运输通路。系统布设完成后，卡车运煤综合运距由原单斗—卡车方案的3.06km降为0.6km，剥离物内排综合运距由2.35km增至2.50km，地面增加2条带式输送机。
4.2.2 设备及人员配置
该方案前部采装和后续排土设备与单斗卡车方案相同，运输环节中，载重45t运煤卡车由方案一的10台减为6台，载重91t剥离卡车由方案一的31台增至32台。地面增设2条带式输送机，总长度L=1500m，带宽B=1000mm，带速v=3.5m/s，带强ST=1000，能力Q= 1000t/h，驱动电机总功率P=219kW。南帮增设提升带式输送机L=594m，最大架空高度H max=26m，带宽B= 1000mm，带速v=3.15m/s，带强ST=1600，能力Q=1000t/h，驱动电机总功率P=560kW。坑内增设半固定破碎站1套，能力Q=1000t/h，驱动电机功率P=550kW。
因系统变化，本方案单斗—卡车环节减少16人，带式输送机巡检增加4人，破碎站值守增加4人，总人员编制为200人。
4.2.3 经济指标计算
依据上述设备及人员，经查询相关设备参数及市场价格，结合相关取费标准，经计算，坑内半固定破碎站方案的投资为35 683.10万元。
4.3 方案三：地面半固定破碎站方案
4.3.1 工艺系统
方案一的卡车运煤综合运距为3.06km，运距较远；方案二的坑内破碎站方案对南帮剥离运输系统影响较大，同时，受坑内破碎站影响，内排推进受到较大制约，另外，方案二的南帮提升带式输送机由于移设不便，内排需在南帮西侧留沟，也对内排的推进产生了较大影响。为解决以上问题，本方案带式输送机系统沿南帮地面布置，破碎站设置在工作帮地表的南部。
经分析，运煤卡车综合运距由单斗—卡车方案的3.06km降为1.9km，本方案内排土场无需留设运煤出入沟，剥离物内排综合运距由2.35km降为2.10km。南帮地面增加2条带式输送机，长度分别为1000m和1800m。东南侧设半固定破碎站1座，破碎站随工作帮的向东推进而定期移设。
原煤由卡车经东部工作帮移动坑线运至地面半固
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定破碎站，破碎后的煤由地面带式输送机运至生产系统预设位置。所有剥离物均通过南帮各运输平盘运往内排土场各水平排弃。
4.3.2 设备及人员配置
该方案前端采装生产环节及后续排土环节与方案一相同。运输环节中，载重45t 运煤卡车由方案一的10台减为8台，载重91t 剥离卡车由方案一的31台减为30台。地面2条带式输送机总长度L =2800m ，带宽B =1000mm ，带速v =3.5m/s ，带强ST=1600，能力Q =1000t/h ，驱动电机总功率P =416kW 。地表设置半固定
破碎站1套，能力Q =1000t/h ，驱动电机功率P =550kW 。
本方案单斗—卡车环节比方案一减少16人，带式输送机巡检增加4人，破碎站值守增加4人，总人员编制与方案二相同，为200人。
4.3.3 经济指标计算
依据上述设备及人员，经查询相关设备参数及市场价格，结合相关取费标准，经计算，地面半固定破碎
站方案的投资为34 916.44万元［8-9］
。
5 工艺方案比选
甘蔗林青纱帐在露天矿生产规模4.00Mt/a 、生产剥采比3.62m 3
/t
的条件下，设计分别对全单斗—卡车工艺方案、坑内半固定破碎站方案、地面半固定破碎站方案进行了技术经济指标静态分析和计算，在穿爆、洒水、排土及其他相同辅助环节不参与重复计算的条件下，各方案就采运环节技术经济指标进行了计算，各方案投资及成本计算结果对比见表1。
比较结果显示，在本矿比选的3个方案中，方案一采用单斗—卡车工艺，采剥运环节投资为32 494.89万元，年生产成本为13 181.18万元；方案二采用单斗—卡车+坑内半固定破碎站方案，投资为35 683.10万元，年生产成本为13 559.24万元。可见方案二比方案一不仅投资高出3188.21万元，年生产成本还增加378.06万元，方案二明显不占优势，不予推荐方案二。
方案三采用单斗—卡车+地面半固定破碎站方案，投资为34 916.44万元，年生产成本为13 294.80万元，
方案三比方案一投资高了2421.55万元，年生产成本高113.62万元，从经济方面不占优势，不予推荐方
案三［10］
。
6 结语
半连续工艺兼具连续工艺和间断工艺的优势，可以在中、硬矿岩开采中应用带式输送机运输，有利于减少露天矿生产中的运输卡车数量，为矿山规避燃油价格变动带来的成本风险有积极作用，对于建设大型高效低碳露天煤矿和提高资源开发效益具有重要意义。本项目通过3个采煤工艺方案技术经济比选，推荐当前采用单斗—卡车开采工艺。
参考文献
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表1 各方案经济指标对比表
项目
方案投资/万元
方案年生产成本/万元投资比方案一增加/万元年成本比方案一增加/万元
方案一单斗一卡车工艺方案32 494.8913 181.18
0.000.00
方案二坑内半固定破碎站方案35 683.1013 559.243188.21378.06
方案三地面半固定破碎站方案
34 916.4413 294.802421.55113.62
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