淺析露天采礦機在我國露天煤礦的實際應用效果

曹忠清

（大興安嶺古蓮河露天煤礦，黑龍江 大興安嶺 165308）

露天采礦機是從道路機械和井下綜采機組移植開發(fā)的一種新型露天采礦設備，自1981年在一些國家露天礦開始使用以來，在開采薄礦層及復合層狀礦床的選采方面日益顯示其優(yōu)越性。我國在開發(fā)的大型露天煤礦（產(chǎn)量規(guī)模10Mt以上）有平朔、霍林河、伊敏河、準格爾等10余個，探討露天采礦機在我國露天煤礦的應用具有重要意義。

1 資源條件

我國現(xiàn)開發(fā)的大型露天礦開采的均為結構復雜的近水平或緩傾斜復合煤層，煤層特征見表1。

表1 露天礦煤層特征

我國露天礦煤層賦存具有如下特點：

礦區(qū)煤層多，主采煤層只占可采煤層總數(shù)的1/2～1/6，而且煤層結構復雜。

常溫條件下煤及圍巖的硬度都不大，但由于大部分露天礦處于東北嚴寒地區(qū)，冬季物料凍結后硬度急劇增加。

圍巖中存在空間分布不規(guī)則的硬夾層。

2 生產(chǎn)條件

現(xiàn)階段，我國露天煤礦普遍采用不同規(guī)格的單斗挖掘機用于工作面采煤作業(yè)。大型單斗挖掘機具有可靠性好，機動性高，生產(chǎn)能力大，可匹配的運輸設備多等優(yōu)點，但選采效果差。應用單斗挖掘機采掘時，小于1m的薄煤層很難實現(xiàn)分采分運，致使煤炭采出率降低；同時損失的煤炭作為剝離物排棄，堆積造成煤的自燃，污染環(huán)境。另一方面，薄層的夾矸無法剔除，開采過程中矸石混入原煤降低煤質，影響企業(yè)效益；而且增加了無效運輸及電廠的灰渣和矸石處理量，造成社會資源浪費。即使厚度大于1m的煤層和夾矸層選采，也因為臺階高度過低而嚴重影響大型單斗挖掘機的效率。

3 露天采礦機

3.1 作業(yè)方式

露天采礦機一般采用分層銑削方法開采，即露天采礦機在一個平整的場地工作，通過一層接一層地銑削地面物料完成施工，如圖1所示。如果每一層切削深度相同，則只需在設備上設定一次即可連續(xù)的完成全部開采作業(yè)（機器在銑削彎道時也是連續(xù)的）。根據(jù)開采臺階劃分和推進方向不同，露天采礦機的開采方式可分為4種，如表2所示。

圖1 分層銑削開采方法示意圖

表2 開采方式分類

3.2 開采工藝

露天采礦機應用靈活，既可與礦用自卸卡車配合，也可直接與帶式輸送機配合組成連續(xù)開采工藝系統(tǒng)。露天采礦機-卡車工藝靈活性高，且露天采礦機挖掘的工作面無需平整就能滿足汽車行駛的要求，因此特別適合于選采復合薄礦層，工藝系統(tǒng)布置如圖2所示。露天采礦機-帶式輸送機連續(xù)工藝能充分保證采礦機生產(chǎn)效率的發(fā)揮，而且能夠在0°～15°的縱坡上作業(yè)，使用范圍較廣，工藝系統(tǒng)布置如圖3所示。

圖2 露天采礦機-汽車工藝作業(yè)示意圖

圖3 露天采礦機-轉載機-帶式輸送機工藝作業(yè)示意圖

3.3 適用條件

露天采礦機集“穿、爆、采”功能于一身，幾乎所有的采礦機都具有很高的切割力，適用于露天礦選采作業(yè)，可廣泛應用于如下情況：

（1）復雜條件下煤層的選擇開采及殘煤的回采。

（2）可維護煤層底板的完整性，避免穿孔、爆破情況下的采煤作業(yè)。

（3）可對長期需要進行選采作業(yè)的薄煤層及需要剔除的矸石進行連續(xù)作業(yè)。

（4）露天采礦機的生產(chǎn)能力與中型輪斗挖掘機相當，因此適用于厚度不大、賦存較為穩(wěn)定但物料強度較大的礦床開采。

3.4 古蓮河露天煤礦應用實例

由于5＃煤層結構復雜，夾矸多、含矸率高、發(fā)熱量低，在露天礦生產(chǎn)初期此煤層年產(chǎn)量占露天礦年產(chǎn)量的比重大。5#煤選用液壓挖掘機配合91t卡車選采，選采難度大，煤炭含矸率高而且回收率比較低。2009年3月開始采用維特根2200SM露天采礦機選采，采礦機預對選采煤分層和夾矸分層進行切割、破碎，煤直接裝入電廠車輛運出工作面，夾矸直接排棄。此選采方案相對于液壓鏟選采方案節(jié)省露天礦費用10元/t。維特根2200SM露天采礦機選采精度可達到0.2m，其選采后含矸率為7.74%，較選采前含矸率降低17.67%。極大的提高了煤炭發(fā)熱量和回收率。

結論

由以上分析可以看出，露天采礦機采用分層的開采方式，可以適應我國露天煤礦煤層結構復雜、選采要求高的資源條件，在我國擁有較廣泛的應用前景。國外應用經(jīng)驗表明，露天采礦機可實現(xiàn)連續(xù)開采，大幅度提高勞動生產(chǎn)率，增加礦山生產(chǎn)能力。在復合煤層和薄煤層的選擇開采中，可提高原煤質量，節(jié)省選煤和矸石運輸費用，減少資源損失，提高礦山經(jīng)濟效益。因此在我國推廣應用露天采礦機有望改變露天煤礦的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，大幅度提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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