露天矿半连续工艺系统的应用分析

露天矿半连续工艺系统的应用分析

田永

摘要：半连续工艺是露天煤矿剥采工艺中的一项重要技术，本文主要介绍半连续工艺系统的应用概况以及未来发展趋势，讨论了半连续工艺的特点以及应用准则，最后分析半连续工艺的关键技术，通过采用半连续工艺可以获得显著经济效益。

关键词：半连续工艺；露天矿；工艺特点；关键技术

1、引言

半连续开采工艺是在连续开采工艺和间断开采工艺的基础上发展起来的，它既有连续开采工艺的特点又具有间断工艺的优势，可以解决中、硬矿岩石的开采，实现矿岩的连续性运输，进一步扩大生产规模和降低生产成本，所以半连续开采工艺被称为“最有生命力”的露天开采工艺，由于该开采工艺可以充分发挥间断工艺和连续工艺的优点，充分做到扬长避短，在新建矿山或老矿山技术改造时优先选择此技术。

2、半连续工艺系统的应用概况及发展趋势

上世纪70年代，半连续工艺就在国外得到了应用，我国从80年代后期才开始使用此工艺，纠结其原因主要是因为我国半连续工艺技术落后，国内相关设备的能力相对比较小，另外当时单斗-铁道工艺组织管理比较简单，机动灵活，生产能力适应露天矿山的规模，技术也相对比较成熟。随着矿山规模的发展，开采深度、剥采比以及运输距离的发展，使用单斗-铁道工艺很难实现开采工艺的经济效益，所以必须向连续开采工艺和半连续开采工艺发展，半连续开采工艺采用的设备国产化程度比较高，设备投资较少，并且半连续开采工艺适用于中、硬矿石的开采，很容易从单斗-卡车工艺中过渡，所以半连续开采工艺在我国的应用逐渐广泛。其中中煤平朔集团东露天矿4号煤层以上30米岩石剥离采用单斗挖掘机-自移式破碎机-带式输送机-排土机的半连续生产工艺，通过采用半连续生产工艺，利用较小的投资获得较大的经济效益。通过半连续开采工艺的设计和对应用情况进行分析和归纳可以概括为以下发展趋势：（1）应用范围越来越广泛，80年代以前几乎没有半连续开采工艺，到现在，结合矿山实际情况，基本采用半连续开采工艺技术，从最开始在煤矿开采和运输上逐渐发展到剥离物的运输上。（2）形式多样化，结合最近几年煤矿生产实际情况来看，半连续开采工艺呈现出各种各样的形式，例如中煤平朔集团东露天矿结合矿山实际情况不断发展半连续生产工艺，从单斗-卡车-半固定破碎站-带式输送机-推土机发展到自移式破碎机-带式输送机-排土机的半连续生产工艺，对半连续生产工艺不断改进，充分符合矿山生产实际情况。（3）设备逐渐大型化和国产化，开采能力大和规模大是露天煤矿最显著的特点之一，与之相对应的是半连续开采工艺设备也具有大型化的特点，矿山使用的破碎机小时能力都在3000-5000t/h，有的甚至达到10000t/h，带式输送机的宽度也从1000mm提高到1800mm，在半连续开采工艺中，中小型单斗挖掘机和自卸车基本实现了国产化。

3、半连续工艺的特点及应用准则

半连续生产工艺具有连续工艺和间断工艺的优势，其主要优点有：（1）对坚硬矿石，露天矿可以采用连续运输，可以提高挖掘机的效率；（2）通过大型单斗挖掘机和高速宽度胶带输送机的配合使用，可以扩大生产规模，露天矿年矿岩石开采量可以达到近易立方米，深凹露天矿的降深速度可以达到20-30m；（3）深露天矿利用胶带陡沟开拓可以克服大的坡度，缩短运距，减少汽车的需要量以及燃油消耗，在相同规模条件下，汽车只限于工作面的运输，而半连续生产工艺方案可以减少汽车需要量；（4）在露天矿边帮铺设胶带输送机可以减少开拓工程量；（5）生产费用比间断式运输方式低，可以降低运输成本15%-40%；但是半连续工艺系统比较复杂，也存在一定的缺陷，主要有：（1）由于胶带运送矿岩时，对坡度有较高的要求，另外对穿爆工作要求也比较高；（2）为了保证块度的均匀性，必须要设置破碎机或者筛分设备，所以增加了生产环节，使生产系统更加复杂化；（3）在采场中如果采用半固定式破碎站时，破碎站随着开采深度而不断下降，当移设到下部水平时，生产和基建之间会相互干扰，作业更加复杂化；（4）在边帮上使用胶带运输机时受气候影响较大；（5）对生产管理要求比较严格，胶带输送机一旦出现事故，就要停运，从而影响生产的进行；在坚硬煤岩条件下半连续工艺的应用准则为：（1）在各种情况下，原煤需要经过分级和洗选后才能作为商品煤进入到市场，所以采用半连续工艺后对煤岩的粗破碎不成为额外支出，只是把破碎过程变换成了作业布置，在卡车不超过运距条件下，采用半连续生产工艺都是合理的；（2）在中硬、坚硬剥离岩石中采用半连续生产工艺，破碎费用和排土机费用都是额外支出，通过胶带运输节省下来的运输费将额外支出抵消，所以在一般条件下，只有在剥离物运量大、运营时期长、提升高度大以及运距足够长时采用半连续生产工艺是有效的。

4、半连续工艺的关键技术

从最近几年半连续生产工艺生产实践来看，半连续生产工艺的关键技术主要包括以下几个方面：（1）半连续生产工艺系统的优化选择，露天矿设计工作的核心是工艺系统的选择，露天矿建设过程中的决策都要以生产系统为核心，所以半连续生产工艺系统的选择和优化是半连续工艺系统中首要考虑的问题；（2）半连续生产工艺系统要和设备选型相匹配，由于半连续生产工艺是一种组合式的开采工艺，构成该工艺的环节比较多，对常用的简单半连续工艺系统来讲，至少要有5个环节：采装、运输、连续运输、转载和排泄。从设备方面来看，如果把每台设备作为一个子环节，单一子环节的数量会更多，所以系统中各设备之间的相互配合是非常重要的。配合好系统中各环节之间的工作，可以提高半连续工艺系统的效率，从而提高整个系统的总产出量。繁杂的生产环节和各种繁多的开采设备，增加了半连续生产工艺设备选择的复杂性。（3）半连续生产工艺开拓运输系统的设置，在倾斜矿层中，胶带输送机系统可以分为倾斜和伪倾斜两种布置方式，在水平和倾斜矿层中，如果采用内排土方式，煤层底板的废石会被占用，胶带输送机的布置方式只能采取明哲沟方式、置于煤层底板上的人工构筑坑或道或端帮大倾角胶带机等。（4）破碎转载站的设置，破碎转载站是半连续生产工艺中一个重要环节，是矿岩转载、汽车调车以及破碎机布置的重要场地，合理确定破碎转载站的形式、布置方式以及移设的步距，是充分发挥该系统综合能力和降低开采成本的重要途径，也是保证露天开采实现半连续生产工艺有效性的重要条件之一。破碎站的布置方式、移设步距和破碎站的型式有着直接关系，破碎站的型式又和破碎机的类型有直接联系，合理进行破碎站的布置和移设步距的确定取决于煤矿开采工艺和矿山工程条件，所以要结合矿山的实际情况合理布置破碎站以及破碎机类型的选取。

5、结语

随着科学技术水平的发展，露天矿山逐渐向设备大型化、开采工艺合并化、连续化、集中化、简化化方向发展，目前半连续生产工艺已经具有一定规模，随着对关键技术的不断探究，整个生产工艺也日趋成熟。

参考文献

[1]刘昱.全移动破碎机半连续工艺系统类型的优化选择[J].露天采矿技术，2012（1）：17-20.

[2]王喜福.露天矿半连续开采工艺系统若干关键技术问题研究[D].中国矿业大学采矿工程系.2000.