迈步搭桥式内排运距的研究

迈步搭桥式内排运距的研究

1端帮道路压煤采用两步式桥梁连接内排水道路，实现内排水道路与室外道路的周期性连接，有效缩短内排交通距离，降低运输成本，解决端条道路压煤问题，提高端条剩余煤回收率和经济效益。诸多的优点让迈步式搭桥贯通内排运输通路方案在露天矿得到了广泛的应用,并取得了较好的成果。但是对于这一内排运输系统的运距要进一步量化,并对每一条“桥”的合理服务范围进行研究,划定经济合理的服务境界,以提高每一条“桥”的服务价值。2下排断桥搭桥对于在推进的露天采场,其下部水平两侧端帮含煤台阶边坡按稳定条件开采靠界,下部水平的内排通路通过端帮预留的通路或横跨采空区的中间桥连接。搭桥的方式有3种:中间搭单桥、中间搭双桥、混合式搭桥。其中中间搭单桥和中间搭双桥是两种基本的迈步搭桥方式。混合式搭桥是在二者的基础上组合而来的。2.1分层开采,连接贯通下部水平内排土运输通路通过横跨采空区的一个中间桥和在采场下部水平两侧端帮含煤台阶,按边坡稳定条件开采靠界后回填剥离物交替连接贯通。当横跨采空区的中间桥连通后,采端帮含煤台阶并靠界,然后用剥离物回填,连接贯通端帮位置的运输通路;当端帮运输通路连通后,采横跨采空区中间桥所压的滞后煤。随着工作帮的推进,如此交替向前推进发展,见图1。2.2两侧端帮含煤台阶采靠界下部水平内排土通路通过横跨采空区的两个中间桥连接贯通。采场下部水平两侧端帮含煤台阶按边坡稳定条件采靠界后不回填。当左侧桥连通后,将右侧桥所压的滞后煤采出;当右侧桥连通后,将左侧桥所压的滞后煤采出。随着工作帮的推进,如此两中间桥交替使用向前推进发展,见图2。3双车道道路的改善迈步式搭桥贯通内排土通路,结合采场深部空间的限制情况,可以搭建单车道和双车道两种不同的桥体。由于中间桥(中间单桥和双桥)贯通时,往返的车辆都需要同时从此桥通过,因此,所有的中间桥都至少需要满足双车道的通行宽度要求。对于端帮通路,如果深部空间充足,则可搭建双车道的道路;如果深部空间过于紧张,则可压缩为单车道的基本宽度。对于不同的情况,其内排土的运距有明显的差异。3.1中间单桥的运营距离3.1.1中间桥运距及排弃对于中间搭单桥加端帮运输通路的基本形式,当端帮通路为单车道时,其基本运距可分为中间桥部分和端帮路部分进行分别计算。当中间桥贯通时,内排土运距全部通过中间桥来实现,按照运距最小原则,中间桥的服务范围应该自桥的端头就近圈定,见图3。对于中间搭单桥端帮单车道的运输系统,中间桥的服务范围是紧挨桥体两侧的对称区域,每一侧的宽度为LZ,中间桥的宽度为DZ,桥体的移设步距(即每次的推进长度)为Y,坑底宽度为Dk,按照规则几何体进行处理,一定区域内的物料移运按照重心的变动来计算运距,则中间桥所服务区域物料的整体运距分为重载和空载两个部分:1)重载运距:LZZ=LZ/2+DZ/2+Y/2+Dk-Y/2+DZ/2+LZ/2=LZ+DZ+Dk2)空载运距:LZk=LZ/2+DZ/2-Y/2+Dk+Y/2+DZ/2+LZ/2=LZ+DZ+Dk当中间桥断开,单车道的端帮道路连通时,内排只能采用单环运输线路,为了协调卡车之间的运距均衡,将1区的剥离物运送至4区排弃,2区剥离物运送至3区排弃(如图3(b))。端帮路宽度Dd,工作帮长度为L,对应的运距也分空、重载两个部分:1)重载运距:LDZ=Ld/2+Dd/2+Y/2+Dk-Y/2+L-Ld/2-Dd-Dd/2=Dk+L-Dd2)空载运距:LDk=L-Ld/2-Dd-Dd/2+Dk+Ld/2+Dd/2=Dk+L-Dd若整个工作线长度和一次移设步距所包罗的矩形范围内所含的剥离物总量为G,对于这种形式,其所需完成的运输任务Q可表示如下:3.1.2dz+dk2其他运输线路为了提高端帮道路的通过能力同时进一步减少运距,可将端帮道路也设置为双车道。此时,中间桥仍保持必要的双车道宽度,中间桥部分的运距与前一种情况相同,即:1)重载运距:LZZ=LZ/2+DZ/2+Y/2+Dk-Y/2+DZ/2+LZ/2=LZ+DZ+Dk2)空载运距:LZk=LZ/2+DZ/2-Y/2+Dk+Y/2+DZ/2+LZ/2=LZ+DZ+Dk端帮路为双车道,为了减少运距,采用双环内排,空、重载往返相同的路线,其运输线路如图4所示。此时,1区的剥离物通过就近的端帮路运至3区,空车在沿原路线由3返回到1,2区到4区的排土作业采用相同的方案,则空、重载的运距分别为:1)重载运距:LDZ=Ld/2+Dd/2+Y/2+Dk-Y/2+Dd/2+Ld/2=Ld+Dk+Dd2)空载运距:LDk=Ld/2+Dd/2-Y/2+Dk+Y/2+Dd/2+Ld/2=Ld+Dk+Dd这种情况下的整体运输作业量为:对比以上两种情况可知,中间搭单桥时,端帮路双车道比单车道的运输作业量要少,因此,在深部空间充足的情况下尽量保证端帮道路宽度为双车道,以减少运距、降低运输成本。3.2左中间桥至排土场排弃中间搭双桥时端帮无道路,为满足运输需求,中间桥均应满足双车道。在迈步推进时,始终保证一个中间桥畅通,若将整个工作线按中间桥分为两部分时,则每个部分只能采用单环内排,运输线路见图5。如图5(a)所示,每条中间桥所服务的区域即为该桥所属一侧的工作帮区域。当右侧中间桥贯通时,右侧工作帮Lr为其有效的作业区间,所有的物料全部以单环形式从右中间桥至排土场排弃。则右侧中间桥通过的重载和空载运距为:1)重载运距:LRZ=Lr/2+DZ/2+Y/2+Dk-Y/2+DZ/2+Lr/2=Lr+DZ+Dk2)空载运距:LRk=Lr/2+DZ/2-Y/2+Dk+Y/2+DZ/2+Lr/2=Lr+DZ+Dk如图5(b)所示,当左侧中间桥贯通时,左侧工作帮Ll为其有效的作业区间,所有的物料全部以单环形式从左中间桥至排土场排弃。则左侧中间桥通过的重载和空载运距为:1)重载运距:LLZ=Ll/2+DZ/2+Y/2+Dk-Y/2+DZ/2+Ll/2=Ll+DZ+Dk2)空载运距:LLk=Ll/2+DZ/2-Y/2+Dk+Y/2+DZ/2+Ll/2=Ll+DZ+Dk对于整个工作线上一次有效推进宽度范围内,卡车的运输作业量为:对比这两种搭桥方式的总体运输作业量,可以看出中间搭单桥-端帮路双车道时的总体运输作业量最少,其次是中间搭双桥的总体运量,中间搭单桥-端帮路单车道的总体运输作业量最大。3.3桥连接部分的运距除了正常推进范围内的剥离物运距,还有桥体搭接部分的运距,这部分物料运输的特点是,总量不大且运距较长。3.3.1物料通过对称桥体运输对于中间搭单桥的基本迈步推进形式,其搭桥部分的物料必须通过对立桥体来运输,即端帮桥的物料通过中间桥运输,中间桥物料通过端帮桥运输。此时中间桥搭接部分和端帮桥搭接部分的运输作业量为:3.3.2相邻运输桥的运输中间搭双桥时,每个桥体搭接部分的运输任务通过相邻运输桥来完成,具体的运输作业量为:从桥体搭接部分运输量可以看出,中间搭双桥时,迈步推进过程中搭接部分的运输量较小。4合理划分服务区域为了提高迈步搭桥开拓运输方式的服务能力和整体经济效益,要对每个桥体的服务范围进行合理的划定。在进行服务范围圈定时,要协调每一个桥体的车流量,并对运输作业进行合理的组织与安排。为了量化不同搭桥方案之间的差异,要分别计算其运输费用,并以费用最小原则进行优选。4.1端帮路宽度异中间搭单桥迈步推进的基本形式存在着端帮路宽度的差异,前面的研究将端帮路宽度分为单车道和双车道两种情况进行讨论。运输成本也基于以上架构进行深入研究,令剥离物的单位运输成本为c0元/t·km。4.2端口路面和单车道的运输成本端帮路单车道,推进Y距离时的运输作业量为:运输成本为:4.3端龙道路和双车道的运输成本端帮路为双车道时,其运输成本为:4.4中间的桥梁运输成本中间搭双桥时的运输作业量为:运输成本为:5完善搭桥方式的计算公式本文根据迈步搭桥式内排的两种基本形式,分析了各种搭桥方式的工作原理,构建了迈步搭桥式内排运距的计算公式;并基于运距最短原则,研究了每一条桥的合理服务范围;建立了各种搭桥方式的运输成本计算公式。露天矿在满足采用搭桥的运输系