东露天矿半连续工艺作业规程xxxx10doc.docx

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东露天矿半连续工艺作业规程xxxx10doc

平朔露天矿半连续工艺

作业规程

二○一三年四月

第一章总纲

设计能力9000t/h的电铲-自移式破碎机-带式输送机-排土机半连续工艺，即将在中煤平朔集团公司东露天矿投入使用。

如此大能力的自移式破碎机半连续工艺，在我国是首次用于特大型露天矿剥离工程，在世界上也很少见。

为全面贯彻落实《安全生产法》、《矿山安全法》、《煤矿安全规程》，为科学地、安全地、有效地组织半连续工艺系统的生产，充分发挥半连续工艺系统的效率，保证安全生产，特制定本作业规程。

本作业规程是电铲-自移式破碎机-带式输送机-排土机半连续工艺系统生产作业的规范。

1.1本规程的作用

①是规范自移式破碎机半连续工艺系统生产技术管理，协调各工序、工种关系的重要依据

②是自移式破碎机半连续工艺系统贯彻安全生产方针的具体表现。

③是编制各时期自移式破碎机半连续工艺系统采矿作业计划的基础和依据。

④是建立自移式破碎机半连续工艺系统各项采矿生产责任制的先决条件。

⑤是自移式破碎机半连续工艺系统查明和分析事故原因和经过，划清责任的主要依据。

⑥是评价自移式破碎机半连续工艺系统采矿工程状况（超欠剥离等）的主要依据。

1.2编制本规程的依据

①《矿山安全法》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业技术政策》、煤炭部《爆破安全规程》《生产矿井质量标准》（露天部分），和本矿制定的《安全规程》及《操作规程》。

《东露天矿初步设计》、自移式破碎机半连续工艺系统设备生产厂家的设备使用、维修手册。

③本矿制定的各种规章制度，包括交通规则，交接班制度，设备维修保养制度等。

④本矿的环保规划。

本矿的临井关系。

凡本矿与自移式破碎机半连续工艺系统生产作业有关的所有人员，都要认真学习和执行本规程，从事自移式破碎机半连续工艺系统生产作业的人员，未通过本规程考试合格，不得发给岗位合格证书。

未取得岗位合格证书的人员，不得从事相关的岗位工作。

第二章矿区概况

2.1矿区地理位置

东露天矿田位于宁武煤田平朔矿区北端，平鲁区东北方向约10km处，距朔州市28km，行政隶属朔州市平鲁区管辖。

其地理坐标为：

东经112°23′58″～112°27′52″，北纬39°29′58″～39°35′33″。

东露天矿田勘探区南北长6.53～10.3km，东西宽4.42～5.47km，勘探面积48.73km2。

东露天矿田位于平朔矿区的东北部马关河与麻地沟之间，西部以马关河为界与安太堡露天矿扩采区为邻，北部是规划的梨园井田（张崖沟），东部为韩村井田，南部为马东井田。

东露天煤矿东、南部境界以矿田勘探边界线作为4号煤层开采的边界线；西部与安太堡、安家岭露天矿的分界以不损失4号煤层储量为原则，以东露天矿田勘探边界线为4号煤层的开采边界线；东北部境界以4号煤层风、氧化边界线为4号煤层的开采边界线；北部境界以矿田勘探边界线作为4号煤层开采的边界线。

东露天矿自移式破碎机半连续工艺布置在4煤顶板以上的岩石剥离平盘，即将安装的第一套自移式破碎机半连续工艺系统主台阶（上分台阶）布置在1290平盘，下分台阶布置在1275平盘。

2.2地形地质条件

1、地形、地貌

本矿田属于山西黄土高原朔平台地之低山丘陵，全区多为黄土覆盖，区内黄土台地曾经受强烈的侵蚀切割作用，加之区内植被稀疏，形成梁、垣、峁等黄土高原地貌景观。

沟谷发育，呈“V”字形，切割深度40～70m。

区内地形基本呈北高南低之趋势，中部高,两边低。

2、气象

（1）气温

气温一般较低，以年温差与日温差大为其特点。

年平均气温5.4～13.8℃，绝对最高温度+37.9℃，绝对最低温度-32.4℃，一般日温差也在18℃～25℃以上。

（2）日照度、湿度

日照期年最长为2883.1h，年最短为2444.5h，平均为2693.3h。

湿度年最小为0，年最大为80%。

（3）降水量

年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，年降雨量为345.3～682.2mm，年平均为428.2～449mm，最高为757.4mm，最低为195.6mm。

降水多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的75%，有时达90%，日最大降水量87.0～153mm，连续最长降水时间13d。

（4）霜冻期

霜冻期每年九月下旬开始，初霜期最早为9月14日，终霜期为次年四月，个别年为五月上旬，最晚为6月7日。

冻结日期最早为10月18日，解冻日期最晚为次年的4月12日。

冻土深度一般在1.11m左右，最大为1.31m，无霜期107～175天。

（5）蒸发量

年蒸发量在1786.7～2598mm之间，一般为2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达580mm，一般年蒸发量是降水量的5倍左右。

（6）风

本区每年有风时间占全年总时间的70%，平均每年出现40天左右的大风，飓风天数2天左右，风沙日在29天以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，年平均风速2.3～4.7m/s，最大风速可达21.7m/s。

3、海拔高度

露天矿设备作业海拔高度1200m～1500m；第一台自移式破碎机作业平盘标高为1275m，1290m；排土机作业的平盘标高为1430m。

4、地震烈度

根据国家地震局《中国地震动参数区划图（2001）》，本区抗震设防烈度7度，基本地震加速度值0.15g；

5物料性质

（1）剥离物强度

东露天矿田岩石的抗压强度属于中硬岩类～硬岩类，各种岩石的抗压强度自弱至强依次为泥岩—粗砂岩—砂质泥岩—细砂岩—中砂岩—粉砂岩—泥灰岩；新生界松散土层属于软岩类。

有关物理力学性质指标详见表2-1。

根据勘查资料统计，露天剥离物各岩性所占的比例见表2-2。

半连续开采工艺主要用于开采二叠系下统下石盒子组（P1X）和二叠系下统山西组（P1S）岩石的剥离。

二叠系下统下石盒子组（P1X）由粉、细粒砂岩及中粒砂岩夹砂质泥岩、泥岩组成。

砂岩风化较强烈，胶结疏松，风化裂隙发育，强度低，一般为软至中等坚硬岩石，泥岩为软弱层，质软，性脆，风化后松散，不抗冻，遇水溃裂，塑性增强。

本组泥岩厚度大于0.5m的夹层为0～6层。

区内钻孔穿见本组不多，残留平均厚度46.66m。

根据安太堡露天煤矿资料，该组岩石属坚硬一半坚硬岩石，其中砂岩在自然状态下的单向抗压强度R=23.1～142.7MPa，饱和状态下R=10.2～34.3MPa；泥岩在自然状态下R=23.1～59.9MPa，内摩擦角φ=41°，凝聚力C=4.6MPa；在自然条件下砂砾岩R=14.22MPa，饱和状态下的砂砾岩R=9.71MPa，内摩擦角φ=20°，凝聚力C=22.27MPa。

表2-1岩石物理力学性质统计表

岩石名称

抗压强度（MPa）

抗拉强度（MPa）

抗切强度（MPa）

密度（t/m3）

新生界土层

0.03

泥岩

粗砂岩

砂质泥岩

细砂岩

中砂岩

粉砂岩

泥灰岩

37.2

2.19

2.12

2.70

表2-2露天剥离物岩性统计表

岩性

土层

泥质类

砂岩类

泥灰岩

煤层

合计

比例（%）

18.0

51.6

21.3

0.9

8.2

100.00

二叠系下统山西组（P1S）主要由砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，以砂岩为主，矿物成分为石英、长石、云母及少量岩屑，其坚硬性比下伏太原组及本溪组稍低，为软至中等坚硬岩石，节理裂隙较发育，RQD值一般为50%～90%，岩石质量为中等～好，岩体中等完整～较完整。

泥岩为软弱夹层，质软、性脆、硬度低，遇水溃裂，本组泥岩厚度大于0.5m的夹层为0～5层，RQD值一般为30%～60%之间，岩石质量劣～中等，岩体完整性差～中等完整。

该层平均厚度为49.00m，其中砂岩占47.55%，泥岩和砂质泥岩占50.96%，煤占1.49%。

东露天岩石平均容重（实方）：

2.5t/m3

岩石松散系数：

1.35～1.4

岩石台阶坡面角：

65°

根据东露天矿地质资料，半连续工艺系统服务的岩层其硬度钻孔试验数据最大62.5mpa，而根据同矿区安太堡露天矿资料显示最大有140mpa，东露天矿半连续工艺系统的自移式破碎机能处理强度120mpa的剥离物。

2.3采区开采总平面布置

本采区开采总平面布置，参考东露天矿初步设计采区平面划分图。

东露天矿田勘探区南北长6.53～10.3km，东西宽4.42～5.47km，勘探面积48.73km2，开采深度160～270m；首采区底部宽度1400m,地表宽度约2200m。

煤层倾角一般在10°以下，矿田几何形状不甚规整，覆盖层厚度和煤层厚度也不甚稳定，参考东露天初步设计。

为经济合理地开发本矿田，需将矿田划分为若干条区，实行分区开采并合理安排开采顺序。

首采区选择在东露天矿区范围中东部，由东向西推进开采，拉沟位置为麻地沟。

采出的原煤，经矿坑运煤干道运到4#煤、9#、11#煤层破碎站受煤口，经破碎后，由原煤皮带系统运到原煤储煤堆或选煤厂。

各排土场永久到界区的顶部和边坡，均使用剥离表土进行覆土复垦。

采掘场排水采用坑底集水坑汇水，用移动水泵和洒水车抽水的排水方式进行排水。

在雨季到来前，在坑底结合采矿工程预先形成集水坑，设置水泵，铺设水管，以便将水排出坑外或用于坑内洒水。

2.4半连续工艺平面布置

东露天矿单斗挖掘机—自移式破碎机—带式输送机-排土机半连续工艺系统布置在4号煤层以上岩石剥离平盘。

系统设备组成：

单斗挖掘机、自移式破碎机、皮带桥、采掘工作面移置式带式输送机、端帮半固定带式输送机、固定提升带式输送机、排土工作面移置式带式输送机和排土机组成。

外排时的半连续工艺系统布置，参照东露天矿初步设计中的过渡第一年时的开拓运输系统图；内排时的半连续工艺系统布置，参照东露天初步设计中的全内排时的开拓运输系统图。

2.5采区供电

东露天矿110kV供电系统如下：

在东露天矿工业场地、采掘场附近分别建一座110kV变电站，考虑采掘场110kV变电站要向安太堡、安家岭露天东扩后矿坑及930E维修车间供电（负荷约39850KW）,工业场地110kV变电站要向东露天选煤厂、工业场地供电，所以设计东露天矿工业场地、采掘场110kV变电站电源分别以二回110kV线路引自向阳堡220/110/35kV变电站。

采掘场110/35kV变电站拟建在东露天煤矿西部，其供电的负荷有功功率为56787.4kW。

本站主要供东露天矿采掘场内剥离系统的B1～B2胶带机、疏干排水系统、安太堡、安家岭露天东扩后矿坑及9301E维修车间的负荷用电。

工业场地110/35/6kV变电站建在东露天洗煤厂附近，本站主要供洗煤厂、工业场地负荷、驱动机房及采掘场输煤、采煤、剥离系统的挖掘、装载设备用电。

本采区内的用电负荷主要是采掘场电铲、钻机、排水水泵用电。

本采区采用沿矿坑境界设置固定环型35Kv高压供电线路，在端帮设置移动变压器和开关柜，然后采用移动支线和电缆向用电设备和地点供电的方式。

固定环型高压线路采用双电源（互为备用电源），中间设若干联络和隔离开关，以确保连续供电和进行局部分段停电检修或改造。

随着采矿工程发展需要，供电线路需作相应移设。

因采用露天开采，事故停电不会对安全造成威胁。

第三章半连续开采工艺的开采方法和采矿要素

3.1半连续工艺布置。

东露天矿用于岩石剥离的单斗挖掘机—自移式破碎机—带式输送机-排土机半连续工艺系统，其布置方式如下：

1、自移式破碎机计划在工业场地内安装，交接班室北侧临时建筑拆除后可改造为安装场地。

设备组装完毕后，自行移动，经南帮出入沟到达作业平盘。

移动破碎机横向布置，采用主台阶和下分台阶的工作面布置方式，上采1290平盘，下采1275平盘，与工作面带式输送机距离远时，使用皮带桥连接。

2、带式输送机计划放在作业平盘上组装，剥离半连续工艺系统有1101A、1101B、1201、1301、1401、1501共计6条带式输送机，分别布置在采场工作帮1290平盘、采场工作帮1275平盘、采场北端帮1290平盘、采场北端帮1290平盘、带式输送机出入沟（内排后取消）、北排土场1460平盘（后期内排土场1290平盘）。

其中1101A、1101B、1501为移置式胶带，布置在作业平盘上，随作业平盘推进，不断向前平行移设；1201、1301、1401为半固定式带式输送机，布置在矿坑端帮上，随着作业平盘推进，不断延伸。

3、排土机计划在北排土场东侧1430排土平盘安装，安装完毕后，设备自行移动，爬升至作业平盘。

排土机设计作业平盘为1460平盘，上排1475平盘，下排1460平盘。

3.2半连续工艺开采参数

半连续工作帮是指本采区在缓帮和正常推进过程中，由布置半连续工作面的各平盘组成的，随采矿工程发展而不断向推进方向推移发展的阶梯坡面，在各个作业平盘上，布置有大型采矿机械，进行穿孔、爆破、采装、运输等采矿作业。

1、台阶高度

4号煤以上基岩厚度一般在80～120m，采用半连续工艺开采。

挖掘设备为55m3级的大型单斗挖掘机，其最大挖掘高度为18.06m，工作面运输采用带式输送机。

4号煤以上基岩一般为砂岩、泥岩、石灰岩，硬度较大，需要穿孔爆破。

东露天半连续开采使用组合台阶，其主台阶高度为15m，其下分台阶高度也为15m。

2、采掘带宽度

根据半连续工艺特点，采掘带宽度越宽，在年推进度相同情况下，年工作面胶带移设次数就越少，系统效率越高。

但采掘带宽度增加会导致工作帮坡角变缓，从而使剥离工程量增加，同时要求组合台阶中转载设备的线性尺寸加大，增加设备投资。

综合考虑上述几种因素，特别是转载设备的线性尺寸因素，结合本矿其他作业平盘的采掘带宽度为40m，决定采用40m为一次爆破宽度，“一爆两采”，采完两个爆破宽度移设一次带式输送机，“两爆一移”。

3、最小工作平盘宽度

平盘宽度的选取主要考虑以下因素：

采掘带宽度，爆堆伸出宽度，运输通道宽度，带式输送机占用宽度，胶带输送机离下一台阶坡顶线的安全距离等。

半连续系统最小平盘宽度为105m。

半连续工艺最小工作平盘要素示意图见图3-1。

图3-1半连续工艺最小工作平盘要素示意图

4、台阶坡面角α

半连续开采岩石台阶坡面角为65°。

3.3半连续工艺作业方式及破碎站系统

半连续系统的作业方式是用东露天矿用于岩石剥离的单斗挖掘机—自移式破碎机—带式输送机或者单斗挖掘机—自移式破碎机—皮带桥—带式输送机，P&H4100电铲将爆量采掘后，送入自移式破碎机，破碎机破碎后送入胶带输送机，当破碎机和胶带输送机距离较远时，破碎后的物料需要经过皮带桥的转载再送到胶带输送机。

东露天半连续工艺初步设计一爆两采，两爆一移，一次包破宽度为40m，移设步距初步设计为80m。

1、破碎机能力

东露天半连续工艺采用的是MMD公司的全移动式破碎机，破碎能力是9000T/H

2、单斗挖掘机和移动破碎站的配合

东露天半连续工艺系统中，移动破碎站与挖掘设备布置在同一工作水平上，带式输送机布置在主台阶和下分台阶，根据移动破碎站与带式输送机的远近而考虑是否需要皮带桥。

半连续工艺采用组合台阶开采，主台阶与下分台阶高度均为15m。

先采掘上部主台阶第一个采掘带，每个采掘带分两幅开采，第一采掘带的开切口由辅助设备来完成，开切口长度为15m—20m。

开切口之后，电铲进入作业，此时，移动式破碎机与工作面带式输送机距离较近，不需要皮带桥，移动破碎机直接向带式输送机卸料。

此时单斗挖掘机、移动破碎站和带式输送机布置方式见示意图3-2。

在挖掘机采掘第一采幅向前采掘一段距离后，在回转到端帮采掘第二采幅，这个时候皮带桥需要投入使用，接着挖掘机继续挖掘，采到和第一采副相同的位置时，继续开采第一采副，皮带桥虽然没有运送物料，但随着挖掘机向前移动。

主台阶第一采副采掘完成后，挖掘机和破碎站反向继续挖掘主台阶第二个采副，皮带桥投入使用。

此时，单斗挖掘机、移动式破碎站、皮带桥和带式输送机布置方式见示意图3-3。

如此接着开采第二个采掘带，同样，每个采掘带分两幅开采，当第二个采掘带第二采副将要结束时，用推土机准备出到下分台阶的坡道，如图3-4。

整个半连续系统移到下分台阶进行开采。

图3-2半连续工艺剥离作业程序图一

图3-3半连续工艺剥离作业程序图二

图3-4半连续工艺剥离作业程序图二

在系统进入到下分台阶开采时，已完成第一采掘带的爆量，电铲采采掘第一采幅，皮带机随着电铲跟进，同时进行上分台阶的胶带机移设，第一采幅向前推进，留下修端帮机头胶带输送机爬坡坡道量，再转向进行第二采幅的开采，皮带桥投入使用，同时推土机推出端帮机头胶带输送机爬坡坡道，完成第二采幅后，电铲和推推土机配合完成上下台阶连接坡道。

接着系统转向进行第三采幅的开采，第三采幅下修端帮机头胶带输送机爬坡坡道量，再转向进行第四采幅的开采，第四采幅开采完成后，电铲和推土机配合完成上下台阶联络坡道，最后电铲采掘旧的上下台阶联络坡道，整个系统移到上分台阶进行开采，整个系统完成一次循环。

3.4半连续工艺内外排土场参数

1、外排土场参数

东露天半连续外排土场称为北排土机排土场。

北排土机排土场位于采场东北部，距采场地表境界不小于200m，选定的北排土机排土场东西长约2.5km，南北宽约2.10km，占地面积311.11hm2。

场地内沟谷纵横，最大冲沟乔二家沟由西向东横穿排土场，被排土场截断后，需做疏水处理。

排土场内地表西北高、东北低，地形坡度除沟谷边缘外，一般4°～5°。

北排土机排土场的排弃参数如表3-1所示。

表3-1北排土机排土场参数

项目

单位

北排土机排土场

占地面积

hm2

311.11

最终排弃标高

m

1490

总排弃高度

m

120

台阶高度

m

30

最终稳定边坡角

°

22

排土场容量

Mm3

252.32

最大排土台阶数

个

4

排土台阶标高

m

1430

1445

1475

1490

2、内排土场参数

半连续内排土场参数如表3-2、3-3所示

表3.2内排土场主要技术参数表

序号

指标

单位

数值

备注

1

内排土场底部距采场最小安全距离

m

100

2

内排土场最大排弃段高

m

40

3

内排土场最小工作平盘宽度

m

80（90）

4

内排土场排土台阶坡面角

度

35

表3-3内排土场排土机排土主要排弃参数表

项目

单位

排土参数

备注

排土台阶高度

m

30+15

岩石滚动距离

m

20

台阶坡面角

°

35

最终帮坡角

°

22

最小工作平盘宽度

m

80

松散系数

1.1

3.5半连续工艺过采空区应采取的措施

东露天矿已经进入了小西沟煤窑的采空区，以后还会有更多小煤矿的采空区出现。

计划布置自移式破碎机半连续工艺系统的1290平盘和1275平盘距4煤顶板的最小距离分别为32m和17m，在自移式破碎机半连续工艺系统的安装及以后的生产作业中，必定遇到过采空区的问题。

一是要加强对采空区的勘探工作，落实采空区的位置、大小及对生产作业可能产生的危害，二是制定切实可行的采空区开采方案和安全生产措施，以指导安全生产。

目前，平朔集团公司已委托西安设计院和煤科院进行采空区的探测和煤层顶板以上空洞和火区范围，并提供火区治理和过采空区开采方案，跟踪、指导生产。

建议两家科研单位尽快探明近期可能遇到的采空区、火区，制定出切实可行的火区治理和过采空区开采方案，尤其是自移式破碎机半连续工艺过才空去的开采方案，跟踪、指导自移式破碎机半连续工艺系统安全生产。

第四章半连续工艺系统主要设备工作规格

本章列出半连续工艺系统中主要设备的主要工作参数，作为采矿设计、现场工作面布置和生产作业的参考，更详细的内容，可查阅《东露天矿设备技术参数与图册》。

4.1穿孔设备

本矿采用牙轮钻机穿孔。

主要有D245S牙轮钻机和CDM75牙轮钻机。

参数如表4-1和4-2所示。

表4-1AtlasCopcoCDM75技术参数

孔径

9.85-10.6英寸

228-270mm

液压加压装置

75000磅

34吨

最大穿孔孔深

175英尺

53.3m

估计重量

138600磅

63吨

表4-2山特维克D245S技术参数

最大钻孔孔深

45.23m

发动机

卡特彼勒C15发动机

总长

4.37m

履带板宽度

600mm

整机重量

38吨

接地比压

89kpa

4.2采装设备

半连续工艺系统的采装设备是P&H4100XPC，该电铲的主要技术参数如表4-3所示：

表4-3P&H4100XPC电铲的主要技术参数

项目

单位

单位

勺斗容积

立方米

60.6

最大挖掘高度

米

18.06

最大挖掘高度时挖掘半径

米

22.1

最大站立水平下挖深度

米

1.93

最大挖掘半径

米

23.65

最大卸载高度

米

10.44

最大卸载高度时卸载半径

米

18.59

最大卸载半径

米

20.85

最大卸载半径时卸载高度

米

9.5

站立水平最大清理半径

米

16

机尾回转半径

米

9.8

天轮顶部距地高度

米

22.215

天轮回转半径

米

18.9

机房加两侧平台宽度

米

14.4

动臂倾角

度

45

动臂长度

米

20.17

接地面积

平方米

39.58

接地比压

kpa

369.5

作业时允许倾斜角度

度

4.6

最大行走速度

km/h

1.6

工作重量

吨

1458

动力类型

电力

峰值功率

kw

2889

整机净重

吨

1265

4.3破碎设备

1、破碎机设备参数

表4-4破碎机的主要技术参数

型号

MMDQ3585履带横向布置破碎机

能力

9000TPH

物料性质

岩石剥离物

入料尺寸

不大于2500mm×2500mm×2000mm

出料尺寸

不大于400mm×400mm×400mm

总长

41700mm

总宽

12200mm

总高

13000mm

设备空载重量

925t

设备满载重量

1225t

平均最大对地比压

260kpa

最大移动速度

12m/min

最大工作坡度

1:

10

最大纵向坡度

±10

最大横向坡度

±10

破碎机电机功率

2×450KW

板式给料机电机功率

350KW

转载胶带机电机功率

250KW

排料胶带机电机功率

250KW

履带行走机构电机功率

2×350KW

2、皮带桥设备参数

表4-5连接设备主要技术参数

总长

67m

总宽

13m

总高

16.8m

生产能力

9000TPH

最大工作坡度

1:

10

履带走行速度

0～12m/min

皮带机主机

带宽：

1800mm，带速：

5.6m/s规格：

ST1250Φ5×（12+7）

电机功率：

2×200KW

主履带行走机构

履带间距：

13000mm履带板的接地长度：

3660mm履带的走行速度：

0~12m/min.电机功率：

2×55KW

副履带行走机构

履带间距：

6000mm履带板的接地长度：

3660mm

履带的走行速度：

0~12m/min.电机功率:

2×55KW