伊敏露天礦西端幫運(yùn)輸系統(tǒng)安全效益優(yōu)化

李 偉

（華能伊敏煤電有限責(zé)任公司 露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021134）

露天開采方式由于其安全性和高效性在煤炭資源開發(fā)中所占比例逐漸增加[1-2]。為滿足用煤需求，露天礦的生產(chǎn)能力不斷增加，在已有設(shè)備不能滿足生產(chǎn)能力的條件下，將部分土方量通過外委的方式進(jìn)行剝離，可以有效減少設(shè)備投資成本[3]。在外委施工的過程中，外委的安全性管理是影響露天礦發(fā)展的重要因素[4-6]。外委剝離運(yùn)輸系統(tǒng)是否安全可靠是外委安全管理的重中之重。因此，外委運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化是提高安全效益的重要途徑[7-8]。當(dāng)露天礦運(yùn)輸系統(tǒng)中存在橋涵時(shí)，橋涵的通過能力是整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的制約因素之一，對(duì)于橋涵的利用和優(yōu)化問題是露天礦亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

1 西端幫生產(chǎn)概況

露天礦西端幫作為外委剝離施工的重要工作區(qū)域，承擔(dān)著地表至16#煤層頂板區(qū)域的采掘范圍，其交通運(yùn)輸系統(tǒng)為由采場(chǎng)-跨膠帶橋涵-排土場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其中跨膠帶橋涵區(qū)域成為交通運(yùn)輸安全的控制難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在車量多、密度大、頻繁升降坡、皮帶巡檢車輛多點(diǎn)交叉等風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)均會(huì)造成交通運(yùn)輸事故。同時(shí)，此路段的交叉頻繁、升降坡不斷造成設(shè)備的啟停作業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益得不到最大提高。

2 運(yùn)輸系統(tǒng)流量?jī)?yōu)化

2.1 道路車流密度

1）理論運(yùn)行速度及時(shí)間測(cè)算。根據(jù)伊敏露天礦外委生產(chǎn)實(shí)際情況，端幫640 聯(lián)絡(luò)線通車線路外委運(yùn)行高峰期卡車150 臺(tái)，平均運(yùn)距3 km，卡車行駛速度為30 km/h，裝車平均時(shí)間3 min，待裝平均時(shí)間6 min，卸貨平均時(shí)間2 min，平均卡車車流密度為6.5 輛/min。橋涵長(zhǎng)度約為50 m，卡車駛?cè)霕蚝婉傠x橋涵的距離各為150 m，故橋涵路段長(zhǎng)度為350 m，卡車通過橋涵路段的時(shí)間約為42.2 s，經(jīng)計(jì)算，在橋涵路段350 m 范圍內(nèi)的平均車數(shù)為4.55 輛。

2）理論運(yùn)行距離測(cè)算。外委卡車長(zhǎng)度約為7 m，為保證行車安全，需要保證至少50 m 的卡車行車間距，則在橋涵路段最多可容納卡車6 輛。

3）實(shí)際運(yùn)行通過能力測(cè)算。外委作業(yè)高峰期時(shí)將有14 臺(tái)反鏟同時(shí)作業(yè)且在配車充足前提下14 臺(tái)車將同時(shí)通過640 橋涵，實(shí)踐與理論上相差甚遠(yuǎn)且車流密度巨大，卡車同時(shí)駛?cè)霕蚝范蔚那闆r發(fā)生頻率較高，為保證行車安全，當(dāng)卡車同時(shí)駛?cè)霑r(shí)，需在橋涵前停車等待，夜間生產(chǎn)時(shí)危險(xiǎn)性極具增加。

2.2 運(yùn)輸流量控制優(yōu)化

為減緩橋涵路段通過壓力，將原橋涵的單側(cè)通行改為雙側(cè)通行，2 個(gè)橋涵均設(shè)置空重車道，使得重車和空車均可從雙側(cè)通過。在其它道路及車輛參數(shù)不變的條件下，優(yōu)化設(shè)置后理論上單側(cè)橋涵的車流密度為3.25 輛/min，橋涵路段的平均車數(shù)降為2.275 輛。實(shí)際由14 臺(tái)同時(shí)通行卡車降為7 臺(tái)，基本滿足容納通行上限。大大緩解了卡車在橋涵路段停車等待情況，提高了運(yùn)輸效率，增加了安全系數(shù)。橋涵運(yùn)輸系統(tǒng)變更前如圖1，橋涵運(yùn)輸系統(tǒng)變更后如圖2，橋涵通過方式優(yōu)化前后對(duì)比見表1。

圖1 橋涵運(yùn)輸系統(tǒng)變更前

圖2 橋涵運(yùn)輸系統(tǒng)變更后

3 運(yùn)輸系統(tǒng)安全優(yōu)化的效益

640 橋涵作為西端幫剝離重要通道，受西排、采場(chǎng)等因素造成工作面推進(jìn)，此區(qū)域近年來(lái)始終處于重載下坡、空載上坡情況，安全風(fēng)險(xiǎn)大、效益差，為各級(jí)管理人員安全關(guān)注重點(diǎn)。2018 年開始隨著西排土場(chǎng)的不斷推進(jìn)，地表以下剝離臺(tái)階工作面逐步得到釋放。

表1 橋涵通過方式優(yōu)化前后對(duì)比

3.1 方法優(yōu)化的效益

為降低重載下坡、空載上坡帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸通道降坡削平方案被提出并實(shí)施成功。

1）安全效益。重載下坡受制動(dòng)、車距、車速等多種因素影響，發(fā)生碰撞的概率大幅度提升，通過采取降坡削平方法平坡通過橋涵交叉密集區(qū)域可保障安全風(fēng)險(xiǎn)大幅度下降，采礦技術(shù)的優(yōu)化帶來(lái)了安全上的效益與保障。

2）經(jīng)濟(jì)效益。采排間的運(yùn)輸系統(tǒng)以同水平運(yùn)輸為最優(yōu)運(yùn)輸系統(tǒng)，卡車的頻繁升降坡不僅帶來(lái)油耗上的增加，同時(shí)間接影響著設(shè)備狀態(tài)、勞動(dòng)效率、運(yùn)維關(guān)系，司機(jī)疲勞程度遠(yuǎn)高于平坡運(yùn)輸。因此，降坡削平的運(yùn)輸方式同樣是經(jīng)濟(jì)效益的要求。理論上測(cè)算，坡道以8%坡度設(shè)計(jì)，卡車爬坡每提升100 m 大約消耗燃油9 L，在平路段行駛每行駛1 km 大約消耗燃油2 L；距離測(cè)算上，卡車爬坡每提升1 m 相當(dāng)于水平運(yùn)輸108 m，即每減少卡車1 m 的提升高度相當(dāng)于節(jié)省運(yùn)距108 m。伊敏露天礦的通過640 橋涵截止到2020 年為外委剝離量為3 500 萬(wàn)m3，橋涵爬坡高程5 m，卡車運(yùn)輸能力27 m3/車，每減小1 m的卡車提升高度可省油0.088 L，年節(jié)約燃油570 370 L，按照柴油價(jià)格6 700 元/t 計(jì)算，年節(jié)約燃油成本316.9 萬(wàn)元，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2，降坡優(yōu)化對(duì)比表見表3。

表2 運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表3 降坡優(yōu)化對(duì)比表

3.2 線路交叉實(shí)現(xiàn)分流

640 橋涵實(shí)現(xiàn)4 車道、橋涵西側(cè)降坡削平工作的實(shí)現(xiàn)，在設(shè)備交叉上得到緩解。2 車道通行時(shí)，電廠運(yùn)行檢修、露天礦生產(chǎn)指揮車因道路通行車流密度大經(jīng)常出現(xiàn)待車情況特別是夜間視線不好時(shí)，因車流密度大瞭望不及時(shí)極容易出現(xiàn)交通運(yùn)輸事故。

橋涵4 車道的通行，在橋涵及東西兩側(cè)徹底實(shí)現(xiàn)了分流，此區(qū)域正式指揮車、通勤、巡檢車必經(jīng)之路，車流量的大幅度下降、道通道路設(shè)置車輛順流行駛給通行安全及通過時(shí)限增加了安全系數(shù)、減少了通行時(shí)間，風(fēng)險(xiǎn)隱患大幅度下降。在特殊情況下緊急避險(xiǎn)能力得到保證。

3.3 設(shè)備可靠性提升

640 橋涵四車道的通車及降坡削平工作的順利實(shí)現(xiàn)，在技術(shù)控制手段上得到了提升，制動(dòng)、剎車裝置隨著車流密度、升降坡的減少易損件磨損程度隨之降低，設(shè)備的安全可靠性得到保障。同時(shí)，司機(jī)在操作設(shè)備過程中疲勞程度隨之降低，班中作業(yè)精力上能夠更充沛，安全形勢(shì)得到提升。

3.4 安全標(biāo)準(zhǔn)化

1）出入溝改線。超降井防洪管路改線后，沿著年界601/701 帶式輸送機(jī)方向制作嵌入式出入溝，形成了相對(duì)永久出入溝并預(yù)留防汛通道（待2020 年帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)改造后仍可使用），原始出入溝作為工作幫同時(shí)廢除，減少因采場(chǎng)內(nèi)設(shè)置溝道后出現(xiàn)壓位情況并能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化幫齊底平工作。

2）采區(qū)內(nèi)溝道優(yōu)化。2018 年西端幫2 個(gè)外委標(biāo)段各自留取1 個(gè)出入溝，導(dǎo)致采場(chǎng)存在1 條地表至剝離六臺(tái)階的聯(lián)絡(luò)坡道，既對(duì)下部推進(jìn)產(chǎn)生影響，同時(shí)將采場(chǎng)南北一分為二，平盤不貫通，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化水平；采場(chǎng)防洪管路移位后，可同時(shí)將壓位臺(tái)階按660、653、641 m 3 個(gè)水平進(jìn)行平行推進(jìn)，在采掘完成后的開段溝制作平行坡道方式置換折返坡道方式，采場(chǎng)工作線長(zhǎng)度可增加200 m，以克服外委設(shè)備密集集中的弊端。同時(shí)2 家外委施工單位可共用1 條出入溝，只在作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)點(diǎn)、線交叉，克服了溝道多、折返交叉、升降坡交叉風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

露天礦外委剝離施工在安全生產(chǎn)上交通運(yùn)輸是重點(diǎn)、人員操作水平是難點(diǎn)、設(shè)備可靠性是關(guān)鍵點(diǎn)。通過列舉端幫運(yùn)輸系統(tǒng)的核心區(qū)域改造，在車流密度、設(shè)備穩(wěn)定可靠性、操作人員精力、設(shè)備交叉防刮碰等方面均有促進(jìn)作用，是管理人員的共同努力下完成的重要舉措。以點(diǎn)帶面強(qiáng)調(diào)的交通運(yùn)輸技術(shù)優(yōu)化、技術(shù)改造的重要性。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是個(gè)動(dòng)態(tài)管理，管理人員要審時(shí)度勢(shì)，根據(jù)采場(chǎng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)的變化隨時(shí)優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)，只有現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員使用方便、刮碰事件不發(fā)生才能最終在技術(shù)上得到認(rèn)可。