陈再明，崔宏伟

（中煤平朔集团有限公司，山西 朔州 036002）

目前我国生产和在建的露天煤矿有430 余座，年产能约9.5 亿t，占全国煤炭总产量的16%左右。其中，生产规模1 000 万t 以上的大型、特大型露天煤矿30 余座，露天煤矿产量达到世界第一，年采剥总量约100 亿t，其中95%以上采用单斗－卡车工艺完成。

为了不影响内排土场的推进，绝大部分露天矿的原煤运输一般采用半连续系统，即单斗挖掘机－卡车－半固定破碎站－带式输送机工艺。半固定破碎机和带式输送机一般放置于露天矿地表，如中煤平朔集团安太堡露天矿、安家岭露天矿，国家电投霍林河露天矿，国家能源集团黑岱沟露天矿、哈尔乌素露天矿，胜利能源西一号、西二号露天矿等。国外的一些矿山如什普列耶塔利煤矿、费尔图纳煤矿、泽耶泽煤矿、加拿大Suncor 油砂矿也将破碎站置于地表。但矿山规模过大时，会造成卡车原煤运输运距过大。一般大型露天煤矿卡车运距都在3 km 以上，一些特大型露天煤矿由于工作线较长，卡车原煤运输距离甚至达到了4～5 km，而且随着内排土场的推进，运煤卡车道路也需要周期性的移设，筑路工程量较大。

为了解决这个问题，国内一些专家、学者对露天矿采用端帮巷道系统进行原煤运输开展了研究。20 世纪90 年代王喜富提出了露天矿掩埋巷道运输工艺[1]，杨树才等[2]对露天矿掩埋巷道进行了力学分析；任利明等[3]提出了端帮巷道运输半连续工艺的思路，煤炭在采煤工作面利用单斗挖掘机或前装机采掘后，由卡车从采煤工作面运输至采场端帮下部的它移式破碎站，经过破碎后通过端帮联络巷及端帮运输平巷、斜井巷道提升至地表运输系统。该种工艺的应用改变了传统卡车原煤运距远、高差大、费用高的缺点，但也会一定程度上影响内排土场的推进，造成剥离运距增加。

为了验证这项新兴的运输工艺，中煤平朔集团安太堡露天煤矿、东露天矿于2009 年和2011 年相续投运了端帮巷道运煤半连续工艺，取得了一些运行的经验，也遇到了一些设计之初没有考虑到的问题，如巷道过采空区、陷落柱时支护困难，影响内排土场推进、按井工矿模式管理复杂等问题，经对巷道原煤运输成本与地面带式输送机运输成本、以及减少的卡车原煤运输成本和增加的剥离运输成本进行了比较，得出了巷道运输工艺的经济适用条件。

1 端帮巷道半连续工艺实践

1.1 安太堡露天煤矿端帮巷道半连续工艺

安太堡露天煤矿总投资6.49 亿美元，是我国改革开放初期第一个中外合作露天矿项目，被誉为中国改革开放的“试验田”，设计规模1 533 万t/a，1985 年动工，1987 年建成投产，矿区面积24 km2，平均剥采比约为5.6 m3/t。

安太堡露天煤矿选煤厂位于工业广场东北部，原煤由电铲或前装机采装，卡车运输到半固定破碎站（破碎能力为1 800 t/h），破碎后通过带式输送机运至选煤厂。随着矿坑的推进，卡车原煤运距不断增加，2006 年已超过3.7 km，随着矿坑的推进，卡车原煤运距将达到5 km 以上，而且影响内排土场的排土空间。

为了降低生产成本，提高经济效益，安太堡露天煤矿于2009 年投运了端帮巷道运煤半连续工艺，该工艺系统主要包括井筒、运输大巷、端帮巷道，共有2 条主斜井、1 条辅运副斜井和1 条回风立井，4#煤带式输送机带宽1 400 mm、带速3.15 m/s、运输能力1 850 t/h；9#煤带式输送机带宽1 800 mm、带速4.5 m/s、运输能力4 500 t/h，辅助运输采用无轨胶轮车。项目总投资75 847 万元，其中：矿建工程费10 363 万元、土建工程费10 958 万元、设备购置及安装费用39 596 万元。巷道运输系统于2010 年投入生产；2011 年6 月进行补充地质勘探时，发现端帮运输大巷延伸方向赋存陷落柱（直径210 m），并且在南端帮下部发现了楼子沟与杨井沟矿采空区。2014 年8 月，9#煤大巷掘进至陷落柱70 m 时，大巷支护困难并随后发生了顶板垮落，致使南端帮运输干道出现大范围沉降，掘进被迫停止；2015 年10 月初，坑下端帮破碎站已经距离采煤工作线800 m 以上，影响南部内排量30 Mm3，导致内排运距增加超3 km，至少增加剥离运输成本3 亿元，2015 年12 月停运端帮巷道运输系统后恢复原有的原煤地面运输系统运煤[4-5]。

1.2 平朔东露天矿端帮巷道半连续工艺

平朔东露天矿位于朔州市平鲁区榆岭乡，矿区面积48.41 km2，平均剥采比5.58 m3/t，建设规模为2 000万t/a，设计服务年限74.7 年。2008 年4 月经国家发改委核准，2011 年9 月联合试运转。剥离采用单斗-卡车间断工艺；采煤采用单斗-卡车-半固定破碎站-端帮巷道运煤半连续工艺，由200 t 级自卸式卡车运输至4#煤南端帮和9#煤南端帮的它移式破碎站（设计能力为3 000 t/h），将煤破碎至300 mm 粒度以下，由端帮带式输送机转运至4#煤和9#煤巷道带式输送机，最后运至选煤厂储煤仓。

东露天矿端帮巷道运输系统由4#煤运煤巷道、9#煤运煤巷道、辅运巷道组成，巷道由地面倾斜延伸至矿坑端帮深部之后，继续沿东露天矿首采区南端帮4#煤和9#煤层水平布置输煤及辅运大巷。4#煤斜巷部分斜长436 m，9#煤斜巷部分斜长594 m，倾角均为16°；辅运巷道至4#煤底板通道斜长847 m，倾角8°；由无轨胶轮车承担设备检修和材料运输；原煤运输系统由2 条带速4.2 m/s、带宽1 600 mm、生产能力3 000 t/h 的带式输送机组成。总投资48 100万元（已扣除巷道采煤销售收益）；一期、二期巷道共延伸3 170 m，计入生产成本。自2011 年8 月投入运行以来，已正常运行10 年[6-7]。

2 巷道运输系统存在的问题

2.1 安全风险较高和日常监管复杂

巷道运输系统掘进有可能要遇到复杂的地质构造如断层、陷落柱等，有的露天矿境界内存在关闭的小煤矿，但采空区情况不明，存在较高的安全风险。如2014 年8 月，安太堡露天煤矿端帮原煤运输系统因采空区和陷落柱影响，多次发生顶板垮落，后续运煤大巷的掘进被迫停止，坑下原煤破碎站移设滞后2 年，剥离运输成本大幅飙升，每年增加约3 亿元成本。东露天矿原煤运输巷道如继续使用，2021 年后将穿越北岭矿、红楼矿、东日升矿、周花板矿、二道梁矿、小西窑等已关闭小煤矿，采空区情况不明，安全风险高[8-9]。

根据地方安全监管要求，巷道运输系统按井工矿管理，需布置“六大系统”并配全相关的“一通三防”安全管理人员，额外成本增加，日常监管复杂。

2.2 投资较大和成本较高

1）投资较大。①掘进投资高：端帮巷道掘进比露天矿工作面推进速度慢，掘进1 m 煤巷成本约为1万元，相比之下正常生产矿井井巷每延米掘巷成本约6 000 元，造成掘进投资增加；②井巷设备要防爆，安全等级比露天矿设备高，增加了部分的设备投资。

2）运营费用高。端帮巷道运输系统成本为1.15元/（t·km），现在运行的地面运输系统成本为0.63元/（t·km），巷道运输系统成本比地面运输系统成本高0.52 元/（t·km），主要是维护等运营费用较高；其次是端帮巷道按井工矿模式管理，管理技术人员配备较多，管理费用较高。煤炭运输量按每年2 000 万t计算，平朔东露天矿巷道运输系统增加生产成本3 920 万元。

3）内排土场滞后增加卡车运输成本。原煤巷道运输系统的坑下破碎站不能实时移设，9#煤破碎站一般每年移设1 次，移设1 次约需1 周时间。以东露天矿9#号煤破碎口为例，2018 年4 月至2020 年2 月共搬移了4 次。由于坑下破碎站不能实时移设，导致露天矿每年约13 500 万m3剥离量运距增加0.8 km，每年增加5 400 万m3·km 的剥离运输成本。如果东露天矿原煤由巷道运输改为地面运输，将导致每年约1 600 万m3（2 000 万t）原煤运距增加2 km，即每年增加3 200 万m3·km 的煤炭运输成本。减少的剥离物和增加的原煤卡车运输成本相抵后，每年减少2 200 万m3·km 运输成本，根据平朔露天矿历年统计数据，卡车原煤运输单价为2.4 元/（m3·km）（不包括折旧），即巷道运输系统与地面运输系统相比，每年增加卡车运营成本5 280 万元。

3 结语

介绍了中煤平朔集团安太堡露天煤矿、东露天矿巷道运输系统工艺实践探索，得出了原煤巷道运输系统的经济适用条件：即在简单的地质条件能够保证安全的前提下，巷道运输系统成本+卡车运煤成本+增加的剥离运输成本小于破碎站设置于地表时的卡车运煤成本+带式输送机运输成本时，可以采用巷道运输工艺。