哈尔乌素露天煤矿运煤系统布置优化

闫文彬，张 禹，吕文伟

（国家能源集团中国神华哈尔乌素露天煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

哈尔乌素露天煤矿核定最大原煤产能为3 500万t/a，是国内目前设计产能最大的露天煤矿之一，2020 年实际原煤产量达2 837 万t。对于这类特大型露天煤矿，工作帮及排土场的工程位置变化较大，在一定的服务期限内必须对开拓运输系统进行周期移设。一般而言，露天矿山的运煤系统移设与否，取决于采煤工作线与坑口破碎站布设位置的空间相互关系[1]，以两者水平标高差值，考虑必要缓冲平段、坡道展线长度即可得出原煤运距的合理值，用于评估运煤系统布置与生产实际的匹配性。但实际上，受限于征地进度，或是受采空区等工程因素的制约，特大型露天矿山采场、排土场的发展极易失衡，使得运煤系统维护及周期移设方面出现困难，常见上煤运距高于合理值情况[2-5]。多年来，哈尔乌素露天煤矿饱受征地滞后影响，采场南、北部推进度相差约300 m，加之为征地滞后区压覆资源留沟排弃的影响，形成了较大的采剥、排弃空间损失。开拓运输系统的优化布置因此成为了矿山运营的主要难题，其中运煤系统周期移设、均衡上煤运距问题尤为突出。

为此，依据哈尔乌素露天煤矿工程地质情况、生产现状与计划，以及排土场容量与采剥量发展趋势分析了运煤系统由工作帮移设至排土场的可行性;并利用为征地滞后区留沟排弃区域，以留沟损失的内排空间布置运煤系统，进而制定得出了运煤系统优化布置方案。

1 原运煤系统布置情况

1）运距指标。2019 年10 月，为释放内排空间，哈矿原运煤系统由内排土场移设至工作帮之上[6]，已服务1 年有余，原运煤系统受限于提升坡道展线（单个约0.19 km）、缓冲平段（单个约0.05 km）、端帮固定运输线路长度（约2.2 km）等因素，最优运距约为5.4 km。目前其实际运距：中间桥以北上煤加权运距5.46 km；以南上煤加权运距5.79 km。北部上煤运距已达最优值，南部运距相对较高。采场原运煤运输系统布置如图1。

图1 采场原运煤运输系统布置

2）移设周期。原运煤系统以各组成坡道逐步向东平移作为周期移设方式，平均2 个月即须整体移设1 次。回顾2020 年实际工程进展，原系统涉及全年坡道移设共53 次，月均4 次，工程量繁重。同时，高频率的坡道移设对采煤工作线正常推进制约较大，直接引起了坑底夹矸坡道高频率的南北方向调转，极不利于运距的平稳控制。

3）长远适用性。由于征地滞后的影响，采场地表附近平盘已采剥到界，导致原运煤系统+1 055 m 水平至+1 040 m 水平段坡道已无法向东继续平移。受限于此，也由于北部采场南侧推进度超前较多，致使+1 040 m 水平至+1 025 m 水平段坡道的下一周期移设位置大幅东移，与+1 055 m 水平至+1 040 m水平段坡道衔接将多出冗余平段，预计综合上煤运距将增加310 m。这种态势将随着征地滞后时间的延长持续加剧。此外，原运煤系统东侧征地钉子户问题有望于近期解决，其拆迁后，原运煤系统布置将替代成为制约南部采场推进的主要因素。

2 运煤系统优化原则

通过分析原运煤运输系统与生产实际脱节相关问题，优化工作应按照以下原则展开[7-9]：

1）利用间断-半连续运输工艺的灵活特性，优化线路衔接，减少不必要折返运输与冗余平段线路长度，节约不必要的运输环节，降低运距成本。

2）减少运输转弯次数，转弯半径达标，运输线路设计参数满足煤炭安监部门安全监管要求，并留有安全储备余地。

3）具有中长期适用性，服务周期应尽可能长远，降低组成坡道移设频次，节省线路维护成本。

4）运输系统的布设占用的作业空间要在合理范围内，应尽可能减小对露天矿采剥、排弃工程发展的制约。

3 新运煤系统优化方案

3.1 方案可行性

根据1#～3#破碎站坐落点与坑底采煤工作线相对空间位置关系分析，运煤系统布置于排土场更有利于半连续工艺起点运距的节省[10]。但目前采场南北两侧推进度仍处在失衡状态，导致的排土空间损失较大，须提前论证排土场能否容纳运煤系统布置。

哈尔乌素露天煤矿2021 年计划剥离总量9 600万m3，采煤工作线沿当前采剥方向推进约350 m。据核算，如年计划顺利完成，预计释放理论排弃空间（实方量）约为11 900 万m3，为大塔村留沟排弃将损失排弃空间约为2 000 万m3，实际可释放排弃空间约为9 900 万m3，实际可释放排弃空间与计划剥离总量基本相当。但排土场布置运煤将占用排弃空间约为750 万m3，以2021 年采排量比分析，运煤系统移设排土场较为困难，如无有效优化设计，将出现450 万m3排弃量提升至高水平排弃问题。

排土场北部作为当前主要的排弃区域，推进较快，不满足布置运煤系统的固定性要求。排土场南部因大塔村征地滞后区影响，存在较大留沟空间，留沟损失排弃空间约2 000 万m3。若在该区域布置部分运煤坡道，将使运煤系统布置占用的500 万m3空间与留沟损失空间形成重叠，可解决排土场空间无法容乃运煤系统问题。同时受限于大塔村征地滞后区，排土场南部留沟区域排土平盘的工程发展缓慢，利于运煤系统的长期布置。

3.2 方案技术内容

施工方案分为2 部分：①在南端帮+995 m 水平起坡，沿着当前排土场边坡坡面环形排弃，充分利用留沟排弃区域释放坡道展线，形成+995 m 水平至+1 055 m水平坡道，工程填方量70 万m3；②在+995 m 水平至+1 055 m 水平坡道坡顶位置，向1#与3#破碎站中点位置起坡形成+1 055 m 水平至+1 100 m 水平、+1 100 m 水平至+1 130 m 水平坡道，工程填方量180 万m3。总工程填方量约250 万m3，工期约2 个月。工程完成后，原煤经采场坡道提升至6 煤顶板，后可经中间桥或南部采场提升至南端帮+995 m 水平进入相关运煤坡道，最终提运至破碎站，综合上煤运距约5 km。

后续方面，视未来征地实际进展，采场南北部推进度将会进一步追平。南部排土场得到释放后，运煤系统借道南端帮+995 m 水平线路可以完全移设至+995 m排土场，届时只凭借中建桥运输原煤，综合上煤运距将进一步缩减至4.6 km。

3.3 新旧运煤系统对比

1）运距指标。原运煤系统综合上煤运距5.4 km，呈增长变化趋势，其中南部煤加权运距为5 788 m，北部煤加权运距为5 463 m。新运煤系统综合上煤运距为5.0 km，增减变化趋势相对稳定，其中南部煤加权运距为4 660 m，北部煤加权运距为5 137 m。新运煤系统后续可进一步优化，综合上煤可缩减综合运距至4.6 km。哈矿南、北采场煤炭采剥周期交替，新运煤系统在南部煤运距方面优势更为明显。

2）移设周期。受限于大塔村征地滞后区留沟，新运煤系统布置位置的排弃工程基本到界，仅北部较短排弃工作线可持续推进，如不进一步压覆滞后区，则新运煤系统暂无移设可能性。因此其服务周期将至少可保证1 年以上，具有服务周期长、移设频次低的优点。

3）排弃空间占用与损失。为大塔村征地滞后区留沟排弃损失内排空间约2 000 万m3，而排土场布置运煤系统将损失内排空间约750 万m3。移设方案将两者影响区域合并，使损失空间重叠，可减小内排空间损失约500 万m3，保证2021 年度采剥、排弃空间的平衡，节省了部分排弃量爬高排弃运距。

4）大塔村缓帮工程的运输系统利用。大塔村征地滞后问题影响区域的边坡已按端帮到界参数并段。未来该区域缓帮解段时，上部剥离工作线不足300 m，宜利用外委小型设备采剥，以提升解段工程整体进度，届时将出现自营、外委运输设备并行甚至交叉的可能。新运煤系统由于布设位置的特殊性，将长期保留，可为外委设备提供运输通路，规避自营、外委设备交叉风险。

4 结语

2021 年3 月7日，按照设计的优化方案，哈尔乌素露天煤矿运煤系统已实现了周期移设，进入试运行阶段。3 月9 日，经试运行验收后，新运煤路全线启用，综合上煤运距降至5.0 km 左右，大幅节省上煤运距约0.4 km，煤炭运输效率与单耗指标等经营问题得到有效改善，各平盘可作业量得到补充，为保证完成全年剥离任务夯实了基础，新系统预计服务周期可达1 年。