布爾臺煤礦西南區輔助運輸方案設計

劉名陽

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司)

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布爾臺煤礦西南區輔助運輸方案設計

劉名陽

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司)

摘要為提高礦井輔助運輸效率、降低輔助運輸費用，結合布爾臺煤礦礦井生產接續計劃、煤層賦存條件等，提出了2種輔助運輸方案，并通過對初期可比投資、井巷工程量進行技術經濟比較，結合年運營費、設備更新費用，應用費用現值法計算了各方案的費用現值，最終提出了適合該礦井的輔助運輸方案，對于類似礦山有一定的參考價值。

關鍵詞輔助運輸方案初期可比投資井巷工程量費用現值法

神東礦區布爾臺煤礦生產能力20.0 Mt/a，采用主斜井+副平硐的綜合開拓方式，建成5條井筒，即主斜井、副平硐、回風斜井、松定霍洛井、回風立井。現回采一盤區的4-2上煤層和二盤區的2-2、4-2上煤層，井下各大系統均已形成。因礦井一盤區4-2上煤進入回采末期，預計2019年底回采結束，屆時將接續礦井西南區，西南區包括三、四、五盤區。依據工作面接續計劃，礦井自西南區接續開始10 a內，西南區布置1個綜采工作面和2個掘進工作面；10～15 a內，西南區布置2個綜采工作面和4個掘進工作面；15 a后，西南區布置3個綜采工作面和7個掘進工作面，西南區將成為礦井后期開采的重點區域。現有的副平硐與西南區最近工作面的距離約17.0 km，與最遠工作面距離已達27.0 km，輔助運輸距離越來越長，運輸時間長，運輸效率降低[1]。為提高該礦山礦井開采西南區的輔助運輸效率、降低輔助運輸費用，有必要對該區輔助運輸方案進行優化設計。

1方案提出

(1)新增副斜井(方案一)。新增的副斜井工業場地位于主井工業場地西部10 km處，自然地形標高1 370.0～1 372.8 m。副斜井工業場地主要布置礦井輔助運輸系統的配套設施及其他輔助生產設施。水平劃分與已有系統保持一致，副斜井井口標高1 372.0 m，傾角5.5°，凈斷面面積20.1 m2，井筒移交至一水平2-2煤(+950 m)，斜長4 783 m。副斜井井筒在西南區與現有一水平2-2煤輔助運輸大巷、4-2上煤輔助運輸大巷直接相連，并通過輔助運輸斜巷與各煤層連通，既不影響目前井下的正常生產接續，又提高了西南區的輔助運輸能力。考慮礦井后期的通風需求，西南區初期進風井為預留場地，暫將進風立井布置于西南區三、四、五盤區交界處的郭家畔風井場地。后期(15 a后)二水平開采時，施工進風立井井筒垂深420 m，井筒凈直徑6.5 m，凈斷面面積33.2 m2，井筒裝備梯子間兼作安全出口。

(2)新增副立井(方案二)。該礦西南區煤層埋深300～500 m，隨著開拓的延伸，新增1條副立井確保西南區輔助運輸能力。副立井場地布置于主井工業場地西南方約18.0 km處，自然地形標高1 290.0～1 310.0 m。副立井場地主要布置提升系統設施及其他配套設施，其中配套設施與方案一一致。井口標高1 294.0 m，設計垂深447 m，井筒移至二水平，落底于4-2上煤(+880 m)，直徑8.6 m，凈斷面面積58.1 m2。副立井裝備2套提升系統：①1#提升系統裝備1臺JKM-5×6(Ⅲ)型井塔式多繩摩擦提升機，提升容器選用1個特制六繩雙層寬罐籠+1個六繩平衡錘；②2#提升系統準備1臺JKM-5×6(Ⅲ)型井塔式多繩摩擦提升機，提升容器選用1個四繩單層多繩交通罐籠+平衡錘[2-4]。副立井既承擔西南區輔助運輸任務，又可兼作進風井和安全出口。副立井井下分2個水平布置輔助運輸大巷，一水平輔助運輸大巷布置于1-2煤層，通過聯絡斜巷與2-2煤層輔助運輸大巷聯系；二水平布置于4-2上煤層輔助運輸大巷，與現有4-2上煤層輔助運輸大巷直接相連。

2方案比較

方案一有助于提高西南區輔助運輸能力及效率，滿足西南區開拓需求，井下開拓系統與現有開拓巷道連接簡單，對現有的生產系統影響較小，但副斜井井筒較長，井筒運輸時間長，后期運營費用高，后期需增設進風立井;方案二有助于提高西南區輔助運輸能力，滿足西南區開拓及進風需求，井下開拓系統簡單，井筒工程量小，副立井提升安全性較高，輔助運輸距離短，運輸效率高，副立井提升設備前期投資高，系統復雜，配套設施較多，后期運營費用低。

2.1投資比較

分別從礦建工程、土建工程(含提升設施、工業場地)、設備購置(含提升設備、車輛配備)及安裝工程等方面的可比投資，對方案一、方案二的初期、后期新增投資進行對比分析，結果見表1。

表1　輔助運輸方案初期、后期新增投資　萬元

2.2運營費用比較

礦井提升系統運營費用計算公式為年運營費用=工資及福利費+年動力費+年日常維修及材料費+年大修費+年其他費用。其中，方案一年運營費用主要包括燃料費、人工工資、車輛維護維修費、車輛備件費及其他費用；方案二年運營費用包括電費、人工工資、設備檢查費、設備備件及更換費、車輛維護維修費、車輛備件費及其他費用。經比較各階段的年運營費用可知：0～10 a，方案一比方案二節省132萬元/a；10～15 a，方案一比方案二年運營費用多64萬元/a；15 a后，方案一比方案二年運營費用多971萬元/a。由此可見，隨著工作面數量的增加，輔助運輸量的增大，方案一所需的車輛及人員較多，年運營費用越來越大，方案二在后期輔助效率高，提升系統人員基本不變，年運營費用相對較低。

2.3費用現值比較

費用現值法是一種通過計算各備選方案中全部費用的現值進行方案比選的動態經濟比較方法，以費用現值較低的方案為優。布爾臺煤礦輔助運輸方案費用現值比較法中全部投資除固定資產投資(固定資產投資僅指輔助運輸(提升)系統投資，不含其配套系統固定資產投資及其他費用)外，還應考慮設備更新投資；固定資產投資除考慮提升系統初期與后期增加投資外，還應考慮輔助運輸車輛的更新投資。無軌膠輪車報廢年限按5 a計算，計算期按0～10 a、0～15 a、0～30 a，基準收益率按8%考慮，各方案費用現值的計算結果見表2。

3結語

(1)前10 a方案一初期投資和運營費用均較少，10 a后方案二較優；方案二后期新增投資和運營費用均較少。經凈現值法比較可知，前10 a方案一較優，前30 a方案二總體較優。

表2　方案一、二費用現值比較

(2)方案二在安全性方面優于方案一，方案二具有運輸時間短、效率高的優點；方案一初期具有一定經濟和管理方面的優勢；中后期整體上看方案二較優。需要說明的是礦井在15 a后開采深度增加至410 m，工作面增加至3個，掘進工作面增加至7個，屆時其輔助運輸量將顯著增加，特別是在開采四、五盤區時，輔助運輸距離較長、效率低、車輛損耗大，此時，方案二優勢將更為明顯。

(3)方案一后期需增設進風立井及場地設施，礦井風井工業場地較多，不便于統一管理，同時工業場地的征地工作程序較多，時間長；方案二可一次性解決征地工作，可見方案二較優。

參考文獻

[1]李瑞鋒，候世占.象山礦井輔助運輸系統改造方案設計[J].煤炭工程，2013(7)：7-11.

[2]張彥祿，高英.無軌輔助運輸系統方案設計[J].煤炭工程，2011(2)：11-13.

[3]張鋒.黃玉川礦井副立井提升系統的裝備特點[J].煤炭工程，2010(3)：9-12.

[4]趙玉棟.紙房煤礦輔助運輸方式選擇及效能分析[J].煤炭工程，2013(3)：13-16.

(收稿日期2016-04-07)

劉名陽(1983—)，男，工程師，碩士，710075 陜西省西安市高新區高新三路財富中心。