伊敏露天矿西端帮运输系统安全效益优化

李 伟

（华能伊敏煤电有限责任公司 露天矿，内蒙古 呼伦贝尔 021134）

露天开采方式由于其安全性和高效性在煤炭资源开发中所占比例逐渐增加[1-2]。为满足用煤需求，露天矿的生产能力不断增加，在已有设备不能满足生产能力的条件下，将部分土方量通过外委的方式进行剥离，可以有效减少设备投资成本[3]。在外委施工的过程中，外委的安全性管理是影响露天矿发展的重要因素[4-6]。外委剥离运输系统是否安全可靠是外委安全管理的重中之重。因此，外委运输系统的优化是提高安全效益的重要途径[7-8]。当露天矿运输系统中存在桥涵时，桥涵的通过能力是整个运输系统的制约因素之一，对于桥涵的利用和优化问题是露天矿亟待解决的关键问题之一。

1 西端帮生产概况

露天矿西端帮作为外委剥离施工的重要工作区域，承担着地表至16#煤层顶板区域的采掘范围，其交通运输系统为由采场-跨胶带桥涵-排土场结构，其中跨胶带桥涵区域成为交通运输安全的控制难点，主要体现在车量多、密度大、频繁升降坡、皮带巡检车辆多点交叉等风险，每个风险点均会造成交通运输事故。同时，此路段的交叉频繁、升降坡不断造成设备的启停作业，经济效益得不到最大提高。

2 运输系统流量优化

2.1 道路车流密度

1）理论运行速度及时间测算。根据伊敏露天矿外委生产实际情况，端帮640 联络线通车线路外委运行高峰期卡车150 台，平均运距3 km，卡车行驶速度为30 km/h，装车平均时间3 min，待装平均时间6 min，卸货平均时间2 min，平均卡车车流密度为6.5 辆/min。桥涵长度约为50 m，卡车驶入桥涵和驶离桥涵的距离各为150 m，故桥涵路段长度为350 m，卡车通过桥涵路段的时间约为42.2 s，经计算，在桥涵路段350 m 范围内的平均车数为4.55 辆。

2）理论运行距离测算。外委卡车长度约为7 m，为保证行车安全，需要保证至少50 m 的卡车行车间距，则在桥涵路段最多可容纳卡车6 辆。

3）实际运行通过能力测算。外委作业高峰期时将有14 台反铲同时作业且在配车充足前提下14 台车将同时通过640 桥涵，实践与理论上相差甚远且车流密度巨大，卡车同时驶入桥涵路段的情况发生频率较高，为保证行车安全，当卡车同时驶入时，需在桥涵前停车等待，夜间生产时危险性极具增加。

2.2 运输流量控制优化

为减缓桥涵路段通过压力，将原桥涵的单侧通行改为双侧通行，2 个桥涵均设置空重车道，使得重车和空车均可从双侧通过。在其它道路及车辆参数不变的条件下，优化设置后理论上单侧桥涵的车流密度为3.25 辆/min，桥涵路段的平均车数降为2.275 辆。实际由14 台同时通行卡车降为7 台，基本满足容纳通行上限。大大缓解了卡车在桥涵路段停车等待情况，提高了运输效率，增加了安全系数。桥涵运输系统变更前如图1，桥涵运输系统变更后如图2，桥涵通过方式优化前后对比见表1。

图1 桥涵运输系统变更前

图2 桥涵运输系统变更后

3 运输系统安全优化的效益

640 桥涵作为西端帮剥离重要通道，受西排、采场等因素造成工作面推进，此区域近年来始终处于重载下坡、空载上坡情况，安全风险大、效益差，为各级管理人员安全关注重点。2018 年开始随着西排土场的不断推进，地表以下剥离台阶工作面逐步得到释放。

表1 桥涵通过方式优化前后对比

3.1 方法优化的效益

为降低重载下坡、空载上坡带来的高风险，实现运输通道降坡削平方案被提出并实施成功。

1）安全效益。重载下坡受制动、车距、车速等多种因素影响，发生碰撞的概率大幅度提升，通过采取降坡削平方法平坡通过桥涵交叉密集区域可保障安全风险大幅度下降，采矿技术的优化带来了安全上的效益与保障。

2）经济效益。采排间的运输系统以同水平运输为最优运输系统，卡车的频繁升降坡不仅带来油耗上的增加，同时间接影响着设备状态、劳动效率、运维关系，司机疲劳程度远高于平坡运输。因此，降坡削平的运输方式同样是经济效益的要求。理论上测算，坡道以8%坡度设计，卡车爬坡每提升100 m 大约消耗燃油9 L，在平路段行驶每行驶1 km 大约消耗燃油2 L；距离测算上，卡车爬坡每提升1 m 相当于水平运输108 m，即每减少卡车1 m 的提升高度相当于节省运距108 m。伊敏露天矿的通过640 桥涵截止到2020 年为外委剥离量为3 500 万m3，桥涵爬坡高程5 m，卡车运输能力27 m3/车，每减小1 m的卡车提升高度可省油0.088 L，年节约燃油570 370 L，按照柴油价格6 700 元/t 计算，年节约燃油成本316.9 万元，运输经济指标见表2，降坡优化对比表见表3。

表2 运输经济指标

表3 降坡优化对比表

3.2 线路交叉实现分流

640 桥涵实现4 车道、桥涵西侧降坡削平工作的实现，在设备交叉上得到缓解。2 车道通行时，电厂运行检修、露天矿生产指挥车因道路通行车流密度大经常出现待车情况特别是夜间视线不好时，因车流密度大瞭望不及时极容易出现交通运输事故。

桥涵4 车道的通行，在桥涵及东西两侧彻底实现了分流，此区域正式指挥车、通勤、巡检车必经之路，车流量的大幅度下降、道通道路设置车辆顺流行驶给通行安全及通过时限增加了安全系数、减少了通行时间，风险隐患大幅度下降。在特殊情况下紧急避险能力得到保证。

3.3 设备可靠性提升

640 桥涵四车道的通车及降坡削平工作的顺利实现，在技术控制手段上得到了提升，制动、刹车装置随着车流密度、升降坡的减少易损件磨损程度随之降低，设备的安全可靠性得到保障。同时，司机在操作设备过程中疲劳程度随之降低，班中作业精力上能够更充沛，安全形势得到提升。

3.4 安全标准化

1）出入沟改线。超降井防洪管路改线后，沿着年界601/701 带式输送机方向制作嵌入式出入沟，形成了相对永久出入沟并预留防汛通道（待2020 年带式输送机运输系统改造后仍可使用），原始出入沟作为工作帮同时废除，减少因采场内设置沟道后出现压位情况并能够实现安全生产标准化帮齐底平工作。

2）采区内沟道优化。2018 年西端帮2 个外委标段各自留取1 个出入沟，导致采场存在1 条地表至剥离六台阶的联络坡道，既对下部推进产生影响，同时将采场南北一分为二，平盘不贯通，严重影响安全生产标准化水平；采场防洪管路移位后，可同时将压位台阶按660、653、641 m 3 个水平进行平行推进，在采掘完成后的开段沟制作平行坡道方式置换折返坡道方式，采场工作线长度可增加200 m，以克服外委设备密集集中的弊端。同时2 家外委施工单位可共用1 条出入沟，只在作业区范围内点、线交叉，克服了沟道多、折返交叉、升降坡交叉风险。

4 结语

露天矿外委剥离施工在安全生产上交通运输是重点、人员操作水平是难点、设备可靠性是关键点。通过列举端帮运输系统的核心区域改造，在车流密度、设备稳定可靠性、操作人员精力、设备交叉防刮碰等方面均有促进作用，是管理人员的共同努力下完成的重要举措。以点带面强调的交通运输技术优化、技术改造的重要性。生产现场是个动态管理，管理人员要审时度势，根据采场设计、现场的变化随时优化运输系统，只有现场运行人员使用方便、刮碰事件不发生才能最终在技术上得到认可。