完成单位:内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司
一、项目背景
中铁资源苏尼特左旗芒来矿业有限公司芒来煤矿位于锡林郭勒盟苏尼特左旗政府驻地满都拉图镇北西约 35km 处,行政区划隶属于苏尼特左旗赛罕高毕苏木。芒来煤矿为正常生产矿山,2020 年 11 月 10 日,内蒙古自治区自然资源厅为该矿颁 发了采矿许可证,证号 :C1500002011021120106041,有效期自 2020 年 11 月 9 日至 2050 年 11 月9 日,开采方式:露天开采,生产规模:500 万 t/a,开采标高:945m 至621m,矿区面积 15.6273km2。
二、编制目的
根据《国家发展改革委关于做好 2021 年能源迎峰度夏工作的通知》(发改运行〔2021〕1058 号)要求,鼓励赋存条件好、安全有保障、机械化水平高的生产煤矿,通过产能置换重新核定生产能力,持续增加有效供给。芒来煤矿从自然赋存条件、安全生产以及生产条件等方面,符合发改执行〔2021〕1058 号文件的要求。根据 2021 年 10 月 25 日,国家发展和改革委员会《关于调整煤矿项目建设规模加快释放先进产能有关事宜的通知》,将芒来煤矿产能由 500 万吨/年调整为 1000 万吨/年。
中铁资源苏尼特左旗芒来矿业有限公司加快了对芒来煤矿的开发力度,这样对缓解该地区煤炭市场供求紧张的矛盾具有重要的作用,也有利于当地经济发展和社会稳定。
我公司于 2022 年 9 月完成了《中铁资源苏尼特左旗芒来矿业有限公司芒来煤矿及选煤厂工程调整建设规模(10.0Mt/a)可行性研究报告》最终的编制工作。中华人民共和国国家发展和改革委员会于 2022 年 10 月 8 日对《中铁资源苏尼特左旗芒来矿业有限公司芒来煤矿及选煤厂工程调整建设规模(10.0Mt/a)可行性研究报告》进行了核准。
三、煤矿现状
1.采区现状
目前开采工作面位于首采区,工作线南北向布置,向东推进,截至 2021年年底,采场共有 12 个台阶。剥离台阶平均工作线长度 1000m,台阶高度10m、平盘宽度 30~45m;采煤台阶工作线长度约 800m,台阶高度 2~10m、平盘宽度 30~65m。
剥离采用单斗挖掘机—卡车间断开采工艺,采煤采用单斗挖掘机—卡车—地面半移动式破碎站—带式输送机半连续开采工艺。
目前,已形成两个外排土场、一处内排土场。北排土场已形成 960m、970m、980m、1000m,共计 4 个排土台阶,完成实方排弃量 30.65Mm3;西南排土场已形成 955m、970m、985m、1000m,共计 4 个排土台阶,完成实方排弃量 11.70Mm3。内排土场追踪排弃,主要形成 880m、900m、920m、940m 排土台阶。
2.水源
生活水源地已有水源 2 处,共 3 眼井,其中 2 眼位于矿区北侧 8.6km处,分别成井于 2007 年、2009 年,2 眼井相距 920m,1 眼井位于辅助设施场地办公区附近,成井于 2018 年,现状 3 眼生活水源井均运行良好,水源地来水经输水管道送至辅助设施场地生活蓄水池内,经净水设备处理后使用。保留现有三眼井,仍作为露天矿生活消防用水的水源。满足于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求,储量较丰富,开采后不影响周边生态及农牧用水,同时可满足露天煤矿用水要求。矿坑排水属于季节性水量,为节约用水,保护环境,矿坑排水经处理后排至露天矿坑旁生态水池内,作为露天煤矿生产用水水源。
3.电源
芒来露天矿选煤系统附近建有一座产业园区 110kV 变电站,现有一回110kV 电源进线引自东苏满都拉图 220kV 变电站,导线型号 LGJ-185/25,供电距离约 12.2km。
4.选煤系统
露天矿现已形成较完整的选煤系统。选煤系统共设有两个破碎站,即 1号破碎站和 2 号破碎站,共同承担 10.00Mt/a 的生产能力。1 号破碎站和 2号破碎站能力均为 1500t/h,输送系统能力为 3000t/h,火车装车系统能力为 5000t/h,汽车装车系统能力为 1500t/h。
5.总平面布置
芒来煤矿已有 2 处场地,分别为工业场地及选煤系统场地。
工业场地位于采掘场西北侧约 2km 处。工业场地自西向东依次布置有宿舍区、行政办公区、生产辅助设施区及仓库区。
选煤系统场地布置在环形装车线东侧,自西向东依次布置有综合楼、换热站、储煤仓、停车场、输煤走廊、转载点、汽车快装站、火车快装站等。选煤系统场地总地面积约 11.25hm2。
四、项目功能目标
本次可行性研究报告结合煤矿生产现状,从市场需求,开采技术条件,外运条件,剩余储量和服务年限,各生产环节实际能力等方面论证了,芒来煤矿产能由 500 万吨/年调整为 1000 万吨/年。
1.按市场需求确定的建设规模
2021 年来煤炭市场供应较紧张,根据中华人民共和国国家发展和改革委员会《关于调整煤矿建设项目建设规模加快释放先进产能有关事宜的通知》,为深入贯彻落实党中央、国务院关于能源稳定供应的决策部署,加快释放煤炭优质先进产能,有效增加煤炭供应,经煤电油气运保障工作部际协调机制研究,山西省肖家洼等 35 处煤矿(含芒来煤矿)补充纳入今冬明春重点保供煤矿名单,在符合安全和环保要求前提下,可在接到此通知后先按调整后的规模组织应急保供生产。芒来煤矿建设规模 10.0Mt 按当地的市场总需求来看是比较合理的。
2.按开采技术条件确定的建设规模
本矿田走向尺寸富足,主要开采对象为 B 煤层,煤层倾角 8-9°,煤层平均厚度为 21.5m,按建设规模 10.0Mt 计算,当采区宽度为 1000m 时,其年推进度为 400m 左右时,本矿技术生产能力可达 1100 万吨/年,完全满足1000 万吨/年生产能力。
3.按矿区外运条件确定的建设规模
芒来煤矿南东距苏尼特左旗满都拉图镇约 35km,并与 S101(满都拉图-赛罕塔拉)及 S309(满都拉图-二连浩特)相连,满都拉图镇距二连浩特市 128km、距锡林浩特市 203km、距苏尼特右旗赛汗塔拉镇 160km。铁路方面,郭(郭尔奔敖包)-白(白音芒来)铁路 97km 于 2009 年建成通车,并于(集)集宁-二(二连浩特)连接;锡(锡林浩特)-二(二连浩特)铁路于 2016 年建成通车,该条铁路途经苏尼特左旗满都拉图镇和阿巴嘎旗别力古台镇到达锡林浩特市,在苏尼特左旗境内与郭白铁路交叉相连接。该区交通便利,有利于煤炭外运。
4.按露天矿设计服务年限确定的建设规模
从资源条件来看,按照白音乌拉矿区总体规划和矿业权设置方案,芒来煤矿规划矿田面积为 45.73 平方公里,地质资源储量约 9.1 亿吨。其中,一期面积 15.627 平方公里,二期面积为 30.103 平方公里。根据《内蒙古自治区苏尼特左旗白音乌拉煤区芒来煤矿(调整建设规模 10.0Mt/a)煤炭资源储量核实报告》,截止 2021 年 12 月 31 日,芒来矿田范围内煤炭(褐煤)总资源量 90987.7 万吨,其中保有资源量 85796.2 万吨,其中探明资源量(TM)57069.5 万吨;控制资源量(KZ)22610.2 万吨,推断资源量(TD)5945.4 万吨。露天矿可采储量为 611.9457Mt,按建设规模 10.0Mt/a(储量备用系数取 1.1)计算,调整建设规模后芒来露天矿剩余服务年限为 55.63a。满足《煤炭工业露天矿设计规范》(GB50197-2015)关于改扩建大型露天矿服务年限不小于 30a 的要求。
5.各生产环节实际能力
既有剥离设备采装总能力 58.36Mm3/a,运输总能力 64.11Mm3/a;采煤设备采装总能力 13.07Mt/a,运输总能力 13.71Mt/a;排土设备总能力13.95Mm3/a。
设计露天矿达产时年采煤 10.0Mt,年剥离 55.0Mm3,年推排量 16.50Mm3,既有采煤及运输设备均可满足露天矿生产需求,排土设备能力不足,排土设备需新增 320HP 履带式推土机。综上所述,本露天矿调整建设规模为 10.0Mt/a 是可行的。
五、节能措施
(一)节能措施编制原则
选择节能型新工艺、新技术、新设备,把节电、节油、节煤、节水作为本次设计的重点。在开采工艺选择方面进行重点比选,尽量减少卡车的使用,降低燃油消耗,推荐采用“以电代油”方案。工业场地及露天矿采掘场、排土场等各供电、供热、供水点网系统以节能为准则,集中与分散相结合,力求布局合理。认真贯彻执行国家对能源实行开发和节约并重方针,依靠先进技术,合理利用和节约能源。
(二)项目节能措施
1.开采工艺和开拓运输系统的节能措施
1)采用新工艺、新技术,确保开采工艺、装备、设施设计应符合安全、高效、节能和环保要求,主要工艺设备的能效指标,应优先选用电动设备,减少燃油消耗;
2)外排土场及地面储煤场沿采场就近设置,尽早实现内排,尽量减少汽车的运输距离及燃油消耗。
3)设备选型根据本矿煤层埋藏条件和设备的具体作业性质分别确定铲、车规格,并力求匹配合理,尽量选择燃油消耗量低的设备,并加强设备的维修和保养,使其保持良好运行状态。
4)合理选用道路坡度、曲线半径、路面类型及结构等技术参数,建立合理的开拓运输系统,配备完善的道路维修设备,加强道路养护,提高路面质量,保证设备运行顺畅,减少动力消耗。
5)根据矿山工程发展需要,合理并及时移设或调整半移动式破碎站位置、卡车出入沟位置、采掘场斜坡道等,减少不合理的物料运距。
2.选煤系统的节能措施
1)在工艺设备选型时,充分考虑设备的实用性、适用性、先进性、可靠性且选用国家推荐的高效节能产品。并注重设备的通用性,以提高设备的利用率,减少设备台数,避免设备空转。
2)带式输送机计算参数和设备选型合理,避免“大马拉小车”现象;
3)工艺平面布置充分考虑物流和人流的顺畅,在完成生产任务的前提下,尽可能减小建筑体量。
3.供配电系统的节能措施
露天矿配电变压器的能耗
变压器容量的选择应在满足正常用电与事故用电的条件下考虑使变压器正常工作在经济运行区,在此区域内工作,主变的铁损与铜损最小,运行费用最低。变压器尽量接近露天矿负荷中心,减少了向各负荷供电的电缆长度,减少了线路电能损耗及线路电压降。
经统计,本露天矿设备年耗电量:3690×104kW.h
露天矿总耗电量为:(133.76+19.15+3690)×104=3842.9×104kW.h露天矿吨煤耗电量约为3.85kW·h/t,折算吨煤标准煤耗为 0.47kgce/t(折算系数为 0.1229)。露天矿电力单耗为 3.85kW·h/t,本指标与《清洁生产标准煤炭采选业HJ466-2008》中一级电耗指标 15kWh/t 的指标对比,小于其标准,满足要求。变压器符合《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》(GB20052-2013)要求。根据《电力变压器能效限定值及能效等级》(GB24790-2016),露天矿变压器能效等级达到了 2 级,属于节能型变压器。
4、供配电系统的节能措施
在确保生产的前提下,降低露天矿内部总高峰负荷;
调整大容量用电设备的用电时间,避开高峰时间用电;调整各区队的生产、检修班次和工作时间,实行在电力系统高峰时间让电;实行计划用电,高峰期电力指标下达到区队、班组等,严格控制高峰时间的电力负荷;安装电度表计等,合理的分配高峰电力指标等等。
调整负荷,提高负荷率是具有全局性的一项工作,它不仅使用电单位的用电达到经济合理,而且也为整个电网的安全经济运行创造了条件,这是一项具有重要意义的工作。
(2)供电系统,电网系统结构合理,与矿规模、用电负荷相适应,采场移动变、地面箱变均靠近各自负荷的中心。高压供电深入负荷中心,排土场工作面等均采用移动变电站供电,减少了低电压电缆数量,节省了投资、减少电能损耗、提高了供电质量。
(3)露天矿供电电源线路,为降低线路电压损失,导线截面按经济电流密度及电压降选择并校验。工业场地内所有供配电线路均按经济电流密度选择导线截面,并按载流量及电压降进行校验。
(4)各级变电站均选用高效节能设备。
合理选择各级变电所的变压器容量,变压器负荷率在国家规定的规范要求范围内。电力变压器三相负载保持平衡,合理分配负载。对地面建构筑物合理布局配电系统,尽量缩短配电半径,从而减少了线路电能损失。
(5)为了节约能源,设计对各主要生产、生活环节采取了相应措施,优先选用节能效果好的设备,采用先进的节能工艺和变配电设备。各级变压器均选用技术、材料先进的高效低耗节能产品,以减少电能损失。
(6)全矿照明均采用高效节能照明灯具;公共场所照明加装光电或定时自动控制装置,以节能电能。室外照明采用定时或光电控制装置;厂区、车间等公共场所的照明,设计中严格按照节能型民用建筑标准进行设计,并采用高效照明节电技术及设备,并采用集中管理。本工程主要道路照明采用太阳能照明灯具。
(7)负荷变化大的机电设备例如胶带运输机、部分仓下给煤机等设备,采用变频等调速技术。应用电源污染治理技术,消除高次谐波,抑制瞬流浪涌,调节无功功率,提高功率因数,露天矿平均功率因数为 0.96。
(8)控制系统节能措施
电机系统具有速度控制、电压控制、电流控制、力矩控制、惯性补偿、故障诊断和显示报警及电机保护等功能,并能通过网络与上级控制设备通讯。尽可能设置远程 I/O(ET200),其中主要在操作台、操作箱、MCC 柜以及单体设备较集中区域设置必要的远程 I/O 站,实现自动控制功能。

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