平朔东露天矿车铲匹配数量分析

平朔东露天矿车铲匹配数量分析郭远超;赵俊;肖国强【摘要】通过对平朔东露天现有铲、车类型及数量的分析，利用露天采矿学知识及排队论原理，建立了车铲物流规划模型，并分析得出了最优车铲系统配置情况.该方法针对露天矿山具体的开采条件进行优化分析，对其他矿山具有重要的借鉴意义.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷)，期】2017(032)012【总页数】5页(P4-8)【关键词】电铲;卡车;数量匹配【作者】郭远超;赵俊消国强【作者单位】中煤平朔集团有限公司东露天矿仙西朔州036000;中煤平朔集团有限公司东露天矿仙西朔州036000;中煤平朔集团有限公司东露天矿仙西朔州036000【正文语种】中文【中图分类】TD824平朔东露天煤田处于山西省朔州市境内，宁武煤田向斜北端东翼，平朔矿区东北部。其地表大部分被新生界地层黄土覆盖，属典型的黄土丘陵地貌，沟谷发育，呈“V”字形，切割深度40-70m。北东部靠近煤层露头处以及区内各大沟谷的底部有零星基岩出露。区域整体上为一北东高、南西低的单斜构造，地形基本呈北高南低之趋势，中部高，两边低。地层基本走向为NW、SE向，倾向S45°W，地层倾角近于水平在2°~7°，大部分范围不大于5°。东露天矿田内主要可采煤层厚度大，煤层埋藏较浅。可采煤层共含煤7层，4#、9#、11#为主要可采煤层，且矿田北东部煤层露头附近，4#、9#煤层都有不同程度的风氧化。5#、6#、7#、8#煤为局部可采煤层。4#~9#煤层间距为20.10~55.99m，平均37.25m,9#~11#煤层间距为2.95~11.77m，平均6.19m。各煤层情况见表1。4#煤层为低硫分煤，以长焰煤为主，局部赋存少量气煤。9#煤为中高硫-高硫煤，以气煤为主，长焰煤为辅。11#煤以高硫煤为主，绝大部分为气煤，少部分为长焰煤。煤区煤层从上到下气煤分布面积逐渐增加，长焰煤面积减少。基岩以上黏土及黄土层的剥离主要选取外包小型设备作业的方式，4#煤顶以上岩石选取排土机半连续开采工艺，大型单斗挖掘机采掘-直接装入位于剥离工作面的移动式破碎站-将剥离物破碎至400mm粒度以下转入工作面带式输送机-经端帮带式输送机-出入沟带式输送机（内排时没有）-排土场带式输送机排弃。运输采用总沟固定沟道开拓方式。其它位置的岩石剥离选取大型单斗挖掘机-自卸卡车间断工艺，其运输系统采用工作帮移动坑线多出入沟开拓方式。煤层开采时4#和9#煤采用倾斜分层、顶板露煤、单独划分采煤台阶、单爆单采的开采方法。工作面选用单斗挖掘机采掘，由200t级自卸式卡车运输至设在南端帮的2套生产能力各为3000t/h它移式破碎站，将煤破碎至300mm粒度以下，经带式输送机系统运至地面二破，破碎后进入带式输送机输送系统，送往选煤厂原煤仓储存，然后进行洗选，洗选后外运。即单斗挖掘机采装-自卸卡车沿煤层底板运输-煤层南端帮它移式破碎站-端帮巷道带式输送机-主斜井带式输送机-地面带式输送机半连续工艺。11#、9#及11#煤之间的夹层岩石划分为1个台阶，混合爆破，将爆破后的剥离物用推土机推入采空区，然后将11#煤采出。11#煤运到设在9#煤底板南端帮的它移式破碎站卸载。5#、6#、7#、8#煤层，由于其分布无规律，仅局部可采，因此，不单独划分台阶，与岩石混爆混采。遇到厚度大于可采厚度的其它煤层时，一般用前装机或小型液压挖掘机等辅助设备进行选择性开采，然后直接装入运煤卡车，根据距离的远近运到4#煤或9#煤端帮它移式破碎站破碎，再与4#煤或9#煤一同运到选煤厂。根据设备选型原则，为了达到降本增效的目标，采掘设备在经济指标基本相等的状况下，应尽可能向大型化趋近。结合近几年挖掘机的制造水平以及挖掘机在矿山的使用情况，剥离选择斗容为60m3单斗挖掘机，采煤选择斗容为35m3单斗挖掘机。为了与选择的60m3单斗挖掘机配套，剥离物运输卡车选择载重300t级的自卸卡车。辅助生产设备在可能的条件下尽可能规格型号相一致，便于统一管理与检修。东露天煤矿剥离半连续工艺移动式破碎站，是在剥离工作面与挖掘机配套使用的，移动比较频繁，故选用移动灵活的履带式行走的移动破碎站。根据剥离系统生产能力和开采推进强度的要求，与选择的剥离60m3单斗挖掘机配套，剥离移动破碎站的生产能力选用4000m3/h的移动式破碎站。剥离工作面移置式带式输送机的输送能力为10000t/h，选用带宽1800mm、带速5.6m/s的带式输送机。主要依据东露天矿的现场实际数据进行模拟模型分析，在分析过程中主要研究在现有设备型号及数量的前提情况下，如何更好的将设备进行配置，以达到降低生产成本及高产高效的目标，而不模拟设备选型［1-5］。以东露天矿近1年的采掘和排弃计划为例进行计划。自营各水平剥离工程量见表2,排弃计划见表3。加权运距为2730m。整理得到运输模型表格见表4一表6。从上述数据可以得出，东露天矿采装作业面为12处，由于5#煤顶板岩石和11#煤顶板岩石厚度较小，所以其由采煤电铲辅助开采，将其剔除。剩余10个采装作业面由P&H4100XPC-930E、WK35-789C、BE395BI-170D和P&H2800XPC-MT3700AC4类车-铲系统进行剥离，每个采掘作业面布置1套车-铲系统。而排卸土场1200用于11#煤顶板岩石的堆排，没有形成完整排土线，故将其排除，一共有6个排土线。其中参考剥离经济概算及国内同类型矿山平均值，卡车吨公里运费取为2元/(t・km)。建立如下车铲物流规划模型：得到该年物流规划结果如下：车铲系统的配置以此规划结果为依据。电铲装载时间统计见表7，电铲装车时间统计频率直方图及趋势线如图1,卡车达到电铲间隔时间统计表见表8，卡车达到间隔时间统计频率直方图及趋势线如图2。东露天矿用于剥离电铲为P&H4100XPC、WK35、BE395BI和P&H2800XPC共计4类大型单斗挖掘机，匹配的自卸卡车分别为930E、789C、170D和MT3700AC。因为东露天煤矿P&H4100XPC电铲配置台数多，且单台电铲的生产能力较大，承担本矿大部分的剥离任务，因此研究时主要以P&H4100-930E车铲系统为研究对象，对其作业数据进行以下统计分析：依据上述统计分析结果得到的图表可以假设，电铲采装时间服从正态分布，并采用最大似然法计算期望与方差，以x2检验法检验。得到在显著水平a=0.05的条件下，电铲装车时间表示为tz~N(135,2022)，记为。同理，假设矿山自卸卡车运输时间服从负指数分布。采用上述计算方法得出在显著水平a=0.05的条件下，卡车到达间隔时间服从负指数分布，表示为tj~E(0.24)，记为tj=0.24e-0.24t。综上所述，电铲装车平均时间2.25min，卡车装载、运输、排弃平均时间为40min。。同时依据统计维修车间数据，电铲P&H4100XPC的故障间隔均值时间为800min，修复均值时间50min，且都服从指数分布。进而得出：进一步：由，即minP10(t),计算得到最优车铲比。根据P10(t)表达式的特点，假定，当O(K)取得极大值时，P10(t)便得极小值，从而让K得到最优结果。令，K=6为所求得的最优取值。由上述现场实践和数理统计分析计算过程可得到，当东露天矿自卸卡车的平均运输距离于2.8km左右时，每个采掘作业面布置1套车-铲系统，且车铲比配置为6时，从而可以达到降低生产成本及高产高效的目标。在分析了东露天矿开采条件、生产工艺系统以及设备配置现状的基础上，结合矿山采排计划和现场设备实际作业时间统计，建立了车铲物流规划模型，并通过数理统计分析得出了每个平盘剥离岩石工作线上分别布置1套铲-车作业系统，且车铲比值为6，是目前条件下东露天矿最优的工艺系统配置。该方法针对露天矿山具体的开采条件进行了优化分析，对同类型露天矿山具有较强的实用性。【相关文献】［1］王强，张莹，陈冲，等.露天矿卡车调度关键时间参数的概率分布［J］.煤炭学报，2006(6):761-764.［2］张继文，王青排队论模型中不同时间概率分布的计算精度问题