半连续开采工艺在我国露天煤矿的应

1,半连续开采工艺 在我国露天煤矿的应用,报告人：姬长生 中国矿业大学矿业工程学院教授； 中国煤炭学会煤矿系统工程专业委员会秘书长,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,The Application of Semi-continuous Mining System in Chinese Surface Coal Mines,2,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,主要内容：1.开采工艺一般定义2.我国煤矿露天开采工艺的发展3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用4.半连续开采工艺应用的展望,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,3,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,摘 要： 介绍了半连续开采工艺的特点及其在我国露天煤矿中的应用情况，分析了我国主要露天煤矿半连续开采工艺系统的存在给露天矿内排土作业带来的平面干扰问题，提出了解决半连续开采工艺系统存在的问题，应该寻求解决破碎机移设、提高破碎机能力以及寻求发展大倾角带式输送机等办法和建议。 关键词：半连续，开采工艺，露天煤矿,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,4,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义固体矿物露天开采工艺分类根据开采过程中物料流是否连续可分三大类： 间断式开采工艺（亦称周期式开采工艺）； 连续式开采工艺； 半连续开采工艺。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,5,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,6,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义间断式开采工艺主要指开采作业的主要环节采掘、运输、排卸过程中物料分别由不同的设备完成。典型代表工艺： 单斗铲/汽车工艺（采掘由单斗铲完成，运输由载重汽车完成，废弃岩石排卸主要由推土机完成，矿石进入贮矿场）； 单斗铲/铁道工艺（采掘由单斗铲完成，运输由铁道车辆完成，废弃岩石排卸主要由推土犁或挖掘机完成，矿石进入贮矿场）；,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,7,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义连续开采工艺其主要作业环节之间物料流保持不间断运行，典型代表工艺：轮斗铲/带式输送机/排土机；链斗挖掘机/带式输送机等；,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,8,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义半连续开采工艺的主要特点是某些作业环节物料流连续，某些作业环节物料流不连续，典型的半连续开采工艺: 采掘作业环节由单斗铲完成，而运输及排卸环节由带式输送机完成； 采掘作业由连续开采设备如轮斗挖掘机完成，运输及排卸由汽车或铁道车辆完成。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,9,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义 目前流行的半连续开采工艺系统:主要是由单斗挖掘机采装，经过筛分或破碎设备将物料转运到带式输送机上，然后运达指定地点进行卸载。 半连续开采工艺系统的发展与应用:主要源于间断开采工艺的主流运输设备汽车随着运输距离的增大，运输成本急剧上升，因而寻求一种能够替代汽车运输的成本较为低廉的运输方式。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,10,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义 半连续开采工艺系统的发展与应用:近三十余年来，露天矿坑内主要运输设备是矿用汽车，其载重量一般在二十吨至三百余吨。随着露天矿采深不断加大，采掘、运输设备的规格不断提高，露天矿的运输距离也不断增大。但是，汽车运输的合理运距一般在24km，超过这个距离之后，汽车运输的成本急剧上升。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,11,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,1. 开采工艺一般定义半连续开采工艺系统的发展与应用:露天开采的特点是除了开采有用矿石之外，还要剥离覆盖在矿石之上的大量废弃岩石。一般情况下，根据矿石赋存状态的不同，每开采一吨有用矿石，平均要剥离26m3或更多的岩石。一个年产矿石千万吨级的露天矿，每年采剥矿岩总量就会达到20.0 60.0Mm3，运输费用约占矿石总成本的1/2 2/3左右。为了降低露天矿山的运输成本，人们在现有运输设备的基础上，不断寻求运用经济高效的、能够适应大规模矿山开采的运输设备 带式输送机。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,12,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展我国煤矿露天开采工艺的使用及其发展基本上反映了当时的矿山开采及设备制造水平的现状。 建国以后至1980年代初期:主要采用单斗铁道间断式开采工艺系统。 改革开放以来建设的大型露天煤矿:剥离以单斗汽车为主，采煤以半连续开采工艺为主。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,13,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展 建国以后至1980年代初期，我国国有重点煤矿主要采用单斗铁道间断式开采工艺系统，随着开采深度的增加，部分矿山煤炭运输采用了半连续工艺系统，如抚顺西露天矿；部分矿山深部煤炭采用单斗汽车，转载至铁道运至地面。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,14,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展 改革开放以来建设的大型露天煤矿主要特点是产量大幅提高，开采深度大，平均在150200m以上，煤炭运距平均3km以上；开采工艺基本淘汰了资金、人员密集型的单斗铁道工艺，除了个别矿山采用连续开采工艺以外，大多数矿山以综合开采工艺为主，其中剥离以单斗汽车为主，采煤以半连续开采工艺为主。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,15,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,表1. 改革开放以来我国主要露天煤矿开采工艺系统2,16,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,表1. 改革开放以来我国主要露天煤矿开采工艺系统2,17,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,表1. 改革开放以来我国主要露天煤矿开采工艺系统2,18,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,2. 我国煤矿露天开采工艺的发展表1所列矿山半连续工艺系统主要用于煤层的开采及运输，开采设备主要是単斗挖掘机，运输设备为108t 320t载重汽车，将原煤从开采工作面运至地面破碎站，破碎设备绝大部分为坑边半固定式破碎机，破碎能力一般为1500t/h 3000t/h，带式输送机带宽1.0 1.4m; 少数为移动式破碎机。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,19,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用如前所述，半连续开采工艺的主要特点是为使物料适合连续运输的带式输送机而增加了破碎环节，破碎环节对于废弃的剥离物而言是增加了额外成本，而对于有用矿物而言，一般均需粗破碎环节。露天开采除了获取有用矿物之外，还要剥离几倍于矿物的剥离物。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,20,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用在我国目前正在生产的大型、特大型露天煤矿，剥采比一般为35m3/t，即每开采一吨原煤，一般要剥离3 5立方米的剥离物。因此，大型露天矿山一般仅限于有用矿物的开采采用半连续工艺，由于剥离物相对矿物而言，运距较短，且破碎成本较高，较少采用半连续开采工艺。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,21,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用露天煤矿采用半连续开采工艺增加了破碎环节，破碎环节的主要设备 破碎机多为辊筒式，按照移设时间分类可分为三种类型: 固定式破碎机; 半固定式破碎机; 移动式破碎机.,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,22,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用固定式破碎机（英文fixed crushers）是指破碎机的位置一经安装完毕，不随采矿作业工作面位置的变化而进行位置的改变；,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,23,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用半固定式破碎机也称为半移动式破碎机（semi-mobile crushers）：在一段时期内，其工作位置相对固定，根据工作面向破碎设备供料的运输距离确定其移位时间。半固定式破碎机的设计准则是移位时不会产生大量的安装费用。破碎机由自卸卡车或前装机给料，移设不频繁( 例如，每周、每月或每年移设一次)。半固定式破碎机移设距离长，运输机构可以是破碎机整体的一部分，亦可以是独立的。独立的运输机构可以几台破碎机共用。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,24,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用移动式破碎机其工作位置移设频繁，移设距离短。根据破碎机位置移动时是否拆卸，主要分为两种： 可拆移式破碎机（portable crushers）; 自移式破碎机（mobile crushers or fully mobile crushers ）.,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,25,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用可拆移式破碎机（portable crushers）：部件易于拆卸、用其他车辆运输、便于重新装配。这种破碎机可能需要在致密的地面上打少量的混凝土地基基础或用浮桥式钢板或混凝土板作为破碎机的基础。这种破碎机主要用于安装工程量较少，起重机能力足以起吊破碎机的各个部件的情况下。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,26,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用自移式破碎机（mobile crushers or fully mobile crushers ）：自移式破碎机随着采掘工作面的推进而推进，直接由电铲或前装机卸料。自移式破碎机的走行装置是破碎机整体的一部分。破碎机的移动频繁，走行距离短，例如，每班或每天移位一次。共用。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,27,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用有时按照上述情况对破碎机进行严格分类是很困难的。例如，有些破碎机的设计能够实现上述全部功能。在某个矿山作为全移式的一台破碎机，可能移位到另一个7km之外的矿山用于几个工作班的原料中和，其性质变为半固定式。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,28,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用目前，在我国大型露天煤矿（年产量A 10Mt）使用的破碎机以半固定式为主，一般设于采场境界边缘靠近选煤厂一侧，随着工作面的推进，一般3-5年移设一次。例如安太堡、黑岱沟、霍林河、白音华等。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,29,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用破碎机位置的选择主要分为设于采场内部和外部两大类。破碎机设于采场内部引起一系列问题： 随着工作面的推进，破碎机和带式输送机要不断移设，而移设工作量巨大，时间很长； 破碎机移设影响开采作业的正常进行； 破碎机设于采场内部，其本身和带式输送机的设置影响内排通道的畅通，进而使内排作业无法形成双侧环形运输，使得内排运距增加。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,30,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用目前，大多数露天煤矿破碎机主要设于采场境界外部，以便减少破碎机和带式输送机移设时对正常生产造成的不利影响。由表1可见，我国近20年来建设的大型、特大型露天煤矿煤层开采均采用了半连续开采工艺系统。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,31,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望目前我国正在建设与生产的大型、特大型露天煤矿采煤系统大多数采用单斗铲-汽车-破碎机-带式输送机半连续开采工艺系统，其中破碎机多设于采场地表境界附近。这些矿山的共同特点是产量大（年生产能力大于10Mt/a），煤层倾角一般小于10，埋藏深度150m 200m，适合于内排土。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,32,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望破碎机的设置位置及移设周期对于矿山日常生产影响很大。由于大型露天矿山工作面推进速度在150300m/a，破碎机很少设于某一固定位置，多以半固定式坑边破碎为主。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,33,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,3.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望破碎机设于坑边，坑底采掘出来的煤炭运至地表运距一般在34km，基本达到矿用卡车合理运距的极限范围，如果运距继续增加，卡车运输成本会大幅度上升而显得不经济。因此，对于深度较大，运距较长的露天矿山，则考虑把破碎机设于采场内部某个位置，这样又造成采场内部带式输送机与内排运输车辆物流交叉，影响内排作业的正常进行，同时，也会使内排运距大大增加。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,34,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望为了提高半连续工艺系统的使用效益，我国大型及以上露天煤矿需要重点解决的主要问题有： 破碎机的移设问题。设于采场外部的破碎机，移设周期和移设时间都应尽可能缩短，以减少对矿山正常生产的影响。对于汽车运至采场外部运距超过合理范围时，破碎机需要进入采场，此时应尽可能实现自移式。因此，需要加快大型自移式破碎机（能力大于1500t/h）的研制工作。 自移式破碎机在采场内部工作造成外运带式输送机与内排土汽车平面交叉，进而影响汽车的内排运距。因此，需要寻求切实可行的外运带式输送机平面和立面布局或煤炭直接运往地面而尽可能减少与内排作业的相互干扰问题。 需要加紧研制大能力、高倾角带式输送机，以便减少普通带式输送机设置造成的输送机道占用内排空间，影响内排容量问题。破碎为主。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,35,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望为了提高半连续工艺系统的使用效益，我国大型及以上露天煤矿需要重点解决的主要问题有： 破碎机的移设问题。 带式输送机与内排土汽车平面交叉的相互干扰问题。 需要加紧研制大能力、高倾角带式输送机。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,36,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望 需要重点解决的主要问题有： 破碎机的移设问题。设于采场外部的破碎机，移设周期和移设时间都应尽可能缩短，以减少对矿山正常生产的影响。对于汽车运至采场外部运距超过合理范围时，破碎机需要进入采场，此时应尽可能实现自移式。因此，需要加快大型自移式破碎机（能力大于1500t/h）的研制工作。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,37,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望 需要重点解决的主要问题有： 自移式破碎机在采场内部工作造成外运带式输送机与内排土汽车平面交叉，进而影响汽车的内排运距。因此，需要寻求切实可行的外运带式输送机平面和立面布局或煤炭直接运往地面而尽可能减少与内排作业的相互干扰问题。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,38,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望 需要重点解决的主要问题有： 需要加紧研制大能力、高倾角带式输送机，以便减少普通带式输送机设置造成的输送机道占用内排空间，影响内排容量问题。破碎为主。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,39,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望 需要重点解决的主要问题有：在未来若干年内我国露天煤矿中，煤层的开采仍将主要采用半连续开采工艺这种开采方式; 在某些软岩矿山，也存在用于剥离物进行运输的可能性(元宝山)。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,40,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,4.半连续开采工艺在我国露天煤矿应用的展望 需要重点解决的主要问题有：对于正在使用半连续开采工艺系统的露天煤矿，应该积累数据，例如破碎机的移设时间、移设成本，移设方式等；大型矿用汽车运输成本与运输距离的关系，油耗与运距的关系，油耗与提升高程的关系等；带式输送机的起步合理运量，移设时间与成本，综合运输成本等。,第十一届全国矿业系统工程学术会议 (SASEMI 2008),系统工程在矿业领域的应用,41,半连续开采工艺在我国露天煤矿的应用,5.参考文献 1. 骆中洲，露天采矿学，徐州：中国矿业学院出版社，1986.6. 2. 车兆学，才庆祥，刘勇，露天煤矿半连续开采工艺及应用技术研究，徐州：中国矿业大学出版社，2006.10. 3. 姬长生，我国露天煤矿开采工艺发展状况