哈爾烏素露天煤礦495HR電鏟雙側裝車研究

何　瑞,趙貴平（中國神華哈爾烏素露天煤礦,內蒙古　鄂爾多斯　010300）

哈爾烏素露天煤礦495HR電鏟雙側裝車研究

何瑞,趙貴平
（中國神華哈爾烏素露天煤礦,內蒙古鄂爾多斯010300）

495HR電鏟是哈爾烏素露天煤礦的主要采掘設備，從2008年生產至今，產量逐年提升。2013年產量達到峰值，但是仍然達不到設計生產能力，并且提升幅度非常有限。本文針對該情況，深入研究哈爾烏素露天煤礦電鏟操作過程中的實際運行情況，提出了雙側裝車的操作方法，并進行試驗。本文通過與單側裝車進行比對，研究雙側裝車的優、缺點及改進措施，為國內同類礦山提供參考。

495HR電鏟；效率；措施；雙側裝車

1　引言

哈爾烏素露天煤礦年設計生產原煤35.0Mt，土、巖采用單斗—卡車工藝，首采區剝采比4.71噸/立方米，擁有美國比塞洛斯公司生產的495HR電鏟7臺，395B電鏟1臺，太原重工生產的WK55電鏟3臺、WK35電鏟2臺，L950、L2350、液壓反鏟各2臺。其中495HR電鏟為主要采掘設備，斗容為60.4立方米，相匹配的卡車為MT5500，載重326噸，挖掘物料為巖石。

哈爾烏素露天煤礦成立于2008年1月，當時4臺495HR電鏟和2臺395B電鏟進行土巖剝離，年剝離量為2250萬立方米，495HR電鏟月最高生產能力為86萬立方米，單臺鏟平均月剝離62萬立方米。2013年，年剝離量為10418萬立方米,495HR電鏟月最高生產能力為108萬立方米，平均每月生產83萬立方米，而495HR電鏟月設計生產能力為112萬立方米，實際能力遠小于495HR電鏟設計生產能力。因此，對電鏟裝車方法進行研究，進一步提高設備生產能力，是很有必要的。

經過對坑下生產情況進行深入分析，發現影響電鏟效率的因素是多方面的，比如卡車入換、操作人員的技術、爆破質量、加減電纜、避炮等外障影響，其中卡車的入換時間是重要因素之一。尤其是對間斷式生產工藝使用大型電鏟的特大型露天煤礦而言，單側裝車卡車入換、電鏟等待時間占裝車時間的比重較高。而雙側裝車恰好可以克服以上困難，提高生產效率。

2　雙側裝車的方法

當使用雙側裝車方法時，電鏟位于工作平盤上，直接面對挖掘面；卡車位于電鏟的兩側。電鏟挖掘直到完成一個180度的半圓工作面或電鏟與運輸設備裝載回轉角任一側達到90度時，電鏟移動到下一個新的采掘工作面[2]。

電鏟沿著工作面從右向左移動。司機應首先啟動左邊的制動器，電鏟逐漸后退，直到與原來的挖掘通道形成45度的夾角，直到右邊的履帶通過挖掘半圓的圓角。鎖定左邊軌道，逐漸加速向前行走，回轉履帶和半圓的圓角一致時，向前移動至工作面前，開始向運輸設備裝載。

采用雙側裝車時，電鏟履帶正對著爆堆站立，電鏟直接對準爆堆進行挖掘，卡車折返進入電鏟的左右兩側裝載。一側卡車就位、準備裝車和另一側卡車倒車、裝載同時進行，可以較大的減少電鏟等待裝車時間。電鏟工作時間比例提高，純裝車時間增加，非生產時間比例減少，從而最大限度地提高電鏟效率。雙側折返裝車需在電鏟兩側為卡車提供進路，故須在電鏟后部架設電纜橋，電纜橋離開電鏟應超過50m，方便卡車的進入或離開。

3　雙側裝車試驗

2014年5月，哈爾烏素露天煤礦采掘隊在5#495上，對雙側裝車方法進行一個月的試驗。試驗中發現，與單側裝車相比，裝載回轉角度明顯減小，大大縮短了電鏟的待裝時間和裝車回轉時間，將電鏟的待裝時間降到最低程度，達到了提高生產效率的目的。

雙側裝車使得電鏟的回轉角度達到了最小化，這就大大節約了裝車時間，提高了效率。雙側裝車的回轉角度最大值只有90度，而單側裝車的回轉角度最大可達到140-160度。這樣的話根據計算，如果按同樣的滿斗率裝車的情況下，雙側裝車的平均回轉角度為60度左右；而單側裝車的平均回轉角度則達到90-100度左右。試驗中發現，雙側裝車降低了電鏟的移動次數，減少卡車的進車時間（一次8秒左右），縮短了工程設備清理工作面時間（一次大約7分鐘左右）等非生產作業時間；雙側裝車不留“角子”的特點實現了工程質量一步到位，降低了處理角子浪費的時間；電鏟的等車時間減到最低限度；電鏟總的裝載回轉角度小；推土機作業不影響電鏟裝車等特點。該月該鏟完成116萬立方米，創下495系列電鏟的最高紀錄。與上月相比，產量提高21萬立方米，由此可見雙側裝車的效率較單側裝車的效率可提高22%，排除其他影響雙側裝車的效率較單側裝車的效率至少可提高10%以上。

4　雙側裝車試驗反映出的問題

在測試中發現，雙側裝車試驗存在許多不足之處，主要有：

（1）工作面布置不合理。雙側裝車對工作面要求較高，本次試驗中采取和之前單向裝車同樣的端工作面，如下圖所示。由下圖看出當電鏟靠近臺階較近時容易導致電鏟靠近臺階一側無法裝車，若要堅持雙側裝車則無法將爆堆挖掘到臺階邊界，使留下部分爆堆。工作面的布置應滿足卡車安全倒入裝載位置，工作面的布置方式仍需探索試驗使其適于雙側裝車。

（2）卡車倒入裝車位置不熟練。由于雙側裝車處于試驗初期，卡車司機仍不能熟練的將卡車倒入裝車位置，時常需要電鏟勺斗的引導。很多情況下卡車提前倒入，但沒能進入正確位置，無法裝車，必須重新倒入，反而增加了電鏟的等待時間。

（3）推土機輔助作業不及時。根據測試，平均每小時需要推土機輔助清理工作面地表一次，每次5-10分鐘不等，此期間電鏟要停止裝車。這種方式是沿襲了單向裝車的工作面地表清理方式。雙側裝車時電鏟兩側地表都要清理，若采用單向裝車方式反而使電鏟等待輔助作業時間加倍。

（4）爆堆質量問題。由于大塊率高，爆堆質量不好，使得挖掘困難，并且滿斗率低，電鏟裝載MT5500卡車需要四斗。而在爆堆質量好的情況下電鏟裝載MT5500三斗即可滿載，相對增加一斗。根據測試數據，裝載一斗平均需要39s，四斗相對三斗裝載時間要增加33%，若考慮等待時間平均23.6s，單向裝車三斗一車平均時間為140.6s，四斗一車平均時間為179.6s，采用雙側裝車時，三斗一車的理論提高值為20.2%，而四斗一車的理論提高值為15.4%。因此挖掘時間增加，裝載次數增多導致裝車周期增大，而電鏟等待時間不變。電鏟等待時間占裝載周期比率變小，則導致雙側裝車的效率大大降低。

若上述問題得到解決，電鏟的實動率將得到更大提高，雙側裝車的效果將顯著提高。

5　改進措施

（1）露天煤礦應合理安排作業順序，確保主采設備平盤寬度達到雙側裝車的設計要求，充分發揮雙側裝車的生產效率。具體講生產過程主要包括穿孔爆破、電鏟采裝、卡車運輸、排土等多道工序，要提高露天煤礦的生產能力，除加強各道工序的組織管理、提高質量和各工序之間的相互配合外，最關鍵的是充分發揮電鏟和卡車的能力，提高采裝效率和運輸效率，其他各個工序積極配合為提高采裝和運輸效率創造良好條件，使各環節實現無縫對接。

（2）加強運輸道路的修筑和維護，我們在修筑道路時，在條件允許的情況下，盡量將道路的轉彎半徑與寬度增大，盡量減小道路兩旁的障礙物，保持視線暢通。運輸道路要經常維護，在距離較長的坡道中間設備緩和坡道；在交叉路中心設備隔離帶和隔離島，同時在卡車上安裝防撞預警電子設備，原理就是利用衛星定位技術和雙射頻以及電子標簽技術。衛星定位模塊可以使各種車輛的位置信息快速確定；射頻技術是將大型卡車和其他生產輔助車輛間的相對位置信息，通過無線通訊技術，達到相互傳遞的目的，在預警儀的彩色液晶顯示屏上，即時掌握卡車周邊車輛的活動情況，提前預警。預警儀設置有語音報警功能，可將卡車周圍其他車輛的動態，通過語音提示，即時提醒駕駛員，為卡車高效率運輸創造有利條件，為安全生產提供有力保障。

（3）大型設備在安全的狀態下發揮最大的功效，主要取決于設備操作人員[3]，通過創新培訓方式方法，比如，技能相對不熟練的司機先在電腦上練習，充分發揮3D動畫模擬器的作用，既提高了培訓效果，又節約了生產成本，更能避免練習過程中的小磕碰事故。司機的技術越熟練，每個裝車循環時間就越短，電鏟的采裝效率就越高。裝車循環時間包括挖掘、回轉、卸載的時間，要使每個動作的時間盡量少，就要求電鏟司機必須有較高的操作技能。同時在卡車的盲區內，加裝攝像頭，可以有效的減小盲區的范圍，更加開闊視野方便倒車，在這里就需要提醒駕駛員，一定要養成良好的衛生習慣，對所駕駛車輛的擋風玻璃，后視鏡以及攝像頭保護罩，要隨時保持清潔干凈，防止油污和灰塵阻擋視線，影響倒車安全，以上這些舉措都是有利于卡車司機能夠在特殊環境下進行作業，熟練掌握正倒車、反倒車的方法，在電鏟司機不加引導的情況下正確倒入裝車位置，從而減少電鏟待車時間，提高電鏟作業效率。

（4）為不影響生產任務的順利完成，建議給每臺電鏟配備一臺膠輪推土機，推土機司機應時刻觀察作業面情況，發現工作面掉塊，在電鏟裝載另一側及時處理干凈，不必等到掉塊過多無法裝車時才去處理，這樣可以有效避免電鏟停下來處理工作面耽誤生產時間，另外推土機在處理鏟位前，應停放在卡車的視線內，并與電鏟、卡車司機互相做好呼喚應答，確保安全生產。

（5）改善爆堆質量。如何提高露天臺階爆破質量是當前露天礦山增產中需要解決的重要問題之一[4]，也是提高電鏟生產效率的重要途徑之一。合理優化采礦方案，認真分析各平盤巖石種類、性質等參數，制定不同的爆破方案，要求穿爆隊嚴格按照爆破技術合理穿孔、裝藥、爆破，確保爆堆符合電鏟裝載要求。另外，工作面參數，其中作業臺階高度過高或過低都會降低采裝效率，尤其是臺階高度過低會使采裝效率降低10%-15%。同時，要求電鏟司機要留好壓炸量，給爆破創造良好的條件，能夠有效保證爆破質量。

（6）合理的車鏟配比，能夠保證雙側裝車發揮出最大效率。車鏟比標準車鏟匹配是否合理，直接影響車鏟效率的發揮程度5，露天礦確定車、鏟比的原則是以鏟為中心，以發揮電鏟最大能力為前提，給每臺電鏟配足夠的卡車，同時當電鏟或卡車發生故障時及時調配車輛，以保證車鏟能力的發揮3。在礦山安裝GPS卡調系統，GPS卡調通訊系統是由通訊硬件設備與通訊軟件系統構成，從而完成信息的上傳和下傳工作。具體作用如下：改變職工個人計量為系統計量，避免出現誤量；職工在生產作業中能夠及時了解電鏟作業情況以及故障延時，對采裝位置作出調整，提高生產效率；可以通過系統及時上報卡車故障，簡化了故障報告的環節，間接的縮短了設備維修時間，提高了設備的出動率；在卡車出現超速現象時，系統語音提示，避免了卡車因超速發生安全事故；在班末，系統可以匯總當班排棄位置等信息，并顯示信息明細，實現了機電管理的智能化與信息化，為整個礦山高效生產提供有力保障。

（7）電鏟與卡車雙向裝車作業規程，在采裝工作面，卡車排隊待裝的前后距離不小于20米，認真觀察電鏟電纜尾線是否影響卡車正常入換；電鏟電纜的拖拽工作由電纜工負責，其他非專業人員不能拖拽；卡車司機應密切關注電鏟動態，在電鏟走鏟時，卡車及推土機等輔助設備應停放在電鏟作業半徑外；電鏟司機與卡車司機作業應做好呼喚應答，同時應做好聯防互保工作，遇有特殊情況要及時發出連續、短促的鳴笛信號，在確認工作范圍內無異常情況時，方可作業；排隊待裝的卡車，必須保持順序統一，嚴禁亂停亂放；卡車在進入裝車位置前要觀察好裝車路況，如有無障礙物應清理干凈才能進入；卡車在倒入裝車位置前，應認真瞭望，確認安全后方可倒入；反向裝車的卡車必要時應在電鏟鏟斗引導下均勻倒入裝車位置，正向待裝的卡車，可以利用電鏟給反向卡車裝車的時間，觀察好電鏟引導裝置，選擇好安全距離，提前進入裝車位置待裝；正在裝車的卡車，司機不允許走出駕駛室，同時嚴禁其他人員上下設備檢查、維修車輛；卡車通過電鏟尾部電纜橋時，應減速慢行，注意觀察周圍環境避讓其他設備。

6　結語

根據試驗數據分析，雙側裝車理想情況下電鏟采裝效率較單向裝車可提高22%。由于各環節的配合和司機操作不夠熟練，排除其他影響雙側裝車的效率較單側裝車的效率至少可提高10%以上。爆堆質量問題影響效率的提高也不容忽視，若合理安排好工作面，加強司機操作水平和各生產環節的配合，同時改善爆破質量，加強設備保養和維修質量，雙側裝車將能發揮出更高效率。

[1]鄭智敏.雙側裝車在露天煤礦開采中的應用分析[J].內蒙古煤炭經濟,2013(02)：91-93.

[2]李強，秦濤.哈爾烏素露天煤礦雙側裝車應用分析[J].露天采礦技術，2013(07):7-8.

[3]陳國勇. 如何提高露天煤礦大型設備的運行效率[J].神華科技，2012(01):51-53.

[4]李向明，高毓山.提高中深孔爆破質量研究[J]金屬礦山，2009(04):175-176.

何瑞（1974-），男，內蒙古興和縣人，大專學歷，從事露天煤礦調度指揮工作。