提高露天礦山挖掘機鏟裝效率的途徑

周明安

(云南磷化集團海口磷業有限公司)

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提高露天礦山挖掘機鏟裝效率的途徑

周明安

(云南磷化集團海口磷業有限公司)

通過對某露天礦山挖掘機鏟裝效率影響因素分析，制定合理的開拓設計和生產組織計劃，采用合適的爆破方式及合理的車鏟匹配，提高挖掘機司機的安全意識、操作技能、職業素質，維持挖掘機良好的技術狀況，從而大幅提高露天礦山挖掘機鏟裝效率，為完成生產任務、降本增效提供了保障。

挖掘機 鏟裝效率 爆破質量 車鏟匹配

?？诹讟I有限公司是現代化露天磷礦采選企業，磷礦資源豐富，利用儲量為18 229.92萬t，礦區面積為12.74 km2，由4個采區組成，全區總剝離量為24 724.9萬m3，隨著生產量逐年加大，現生產剝離量為900萬m3/a，原礦開采能力為224萬t/a。磷礦層位于寒武系下統的底部，震旦系上統燈影組白云質灰巖之上，為一大型沉積層狀磷塊巖礦床，主要含磷層有2層，即上磷層和下磷層，其間有一夾層為含磷砂質白云巖。生產工藝為穿孔爆破(對部分頁巖及原生礦)→采裝→運輸→洗(選)加工→分級→運輸，采用由上往下單壁溝開拓，沿走向水平分層剝離運輸。鏟裝設備主要有2臺6.7 m3小松PC1250-7型反鏟挖掘機、各1臺4.1 m3的小松PC750-7型正、反鏟挖掘機、3臺4 m3的沃爾沃EC700BLC型反鏟挖掘機，用于上磷礦層上部白云巖、土層、上下磷層之間夾層的剝離和磷礦石的鏟裝。運輸設備主要有30臺載重37～39 t沃爾沃A40D(E、F)型鉸接自卸車，用于剝離物和磷礦石的運輸。在生產設備和地質條件不變的情況下，通過對挖掘機鏟裝效率影響因素分析，制定提高挖掘機鏟裝效率的措施，多完成自主剝離量，降低生產成本，保證礦山可持續發展。

1 挖掘機鏟裝效率影響因素分析

挖掘機生產效率是指在單位時間內挖掘機從工作面挖掘并裝到運輸車或卸至土堆中以實方計的土方量Q，計算公式為

Q=qnKzKwKt/Ks,

(1)

式中,q為鏟斗容積,m3；Kz為鏟斗裝滿系數,0.75～1.05)；Kw為土壤挖掘阻力系數,0.65～1.0；Kt為時間利用系數,0.7～0.85；Ks為土壤松散系數,1.08～1.45；n為每小時理論工作循環次數，n=3 600/T，T=t1+t2+t3+t4+t5，T為每一工作循環時間,s，t1、t2、t3、t4、t5分別為挖掘時間、滿載斗回轉到卸載所需時間、卸載時間、空斗回轉到工作面的時間、鏟斗下降到工作面的時間,s[1]。

由此得出露天礦山挖掘機鏟裝效率影響的因素：①每小時工作循環次數n，其值與挖掘機技術性能、挖掘機司機的操作水平、爆破效果、礦巖或土壤的性質、車鏟匹配、挖掘機裝車方式等有關；②鏟斗裝滿系數Kz,為鏟斗內松散礦巖的體積與斗容之比，其與司機的操作技術水平、爆破效果、礦巖或土壤的性質有關；③土壤挖掘阻力系數Kw,考慮土壤挖掘阻力對工作循環次數的影響，其與爆破效果、礦巖或土壤的性質、鏟斗的構造形式、挖掘軌跡、切削的形狀等有關；④時間利用系數Kt,考慮設備的保養、維修和在工作面中移動所損失的時間；⑤土壤松散系數Ks，指物料在挖松以后的體積與原來密實的體積之比，與物料等級和鏟斗容積有關。地質條件(礦床構造、礦巖或土壤的性質)和挖掘機參數是客觀的，無法改變，而生產組織管理即露天開采工藝、開拓工作面參數設置(其中作業臺階高度過高或過低都會影響鏟裝效率，尤其是作業臺階高度過低會使采裝效率降低15%～30%)[2]、作業場地布置、裝車方式影響挖掘機鏟裝效率；爆破效果不好，塊度不均勻，爆堆分散，大塊和根底較多增加挖掘裝車時間，降低滿斗系數，增加土壤挖掘阻力系數等；車鏟匹配不合理(車不足)，出現挖掘機等車現象，增加循環時間；挖掘機司機的操作水平不同，在同樣的設備和類似的鏟裝條件下，裝車速度、時間不同，每小時工作循環次數、鏟斗裝滿系數、土壤挖掘阻力系數、時間利用系數不同，完成的生產量卻差別很大；挖掘機的技術狀況對生產率有較大影響，如發動機動力下降，液壓系統壓力下降，造成挖掘機工作無力，挖掘機作業循環時間增加，斗齒發生磨損，增大土壤挖掘阻力系數，鏟斗切削阻力將增加60%[3]，增加挖掘裝車時間。綜上所述，生產組織管理、爆破效果、車鏟匹配、挖掘機司機的操作水平、挖掘機的技術狀況及維修質量等是影響挖掘機鏟裝效率的主要因素。

2 提高鏟裝效率的措施

2.1 組織管理

強化管理人員的素質,提高組織管理水平，優化采礦方案。按高程水平劃分臺階，設計高度為10 m，采幅寬8～10 m，最小工作平盤寬20 m，采場靠幫時每個臺階留6 m寬安全平臺，每隔2～3個臺階留8 m寬清掃平臺，休止臺階坡面角為65°。小松PC1250-7型反鏟挖掘機最大挖掘深度為7.9 m，與挖掘機配套的沃爾沃A40D(E、F)型鉸接自卸車貨箱高3.55 m。根據開采參數，分2次開拓，每次開拓臺階高度為5 m。自卸車裝車方式：①單車裝車法，受采場裝載地點限制，一輛車裝滿后駛出，另一輛車開進或倒車至地點裝車；②雙車裝車法，當其中一輛車裝土時，另一輛車同時開進或倒車至地點；③雙放裝車法，2輛自卸車分別停放在挖掘機鏟斗卸土所能及的圓弧線上，挖掘機裝滿一輛，緊接著又裝下一輛[4]。挖掘機裝車方式：①平地裝車,挖掘機和自卸車停在同一水平地面上作業，挖掘機司機不一定能看到自卸車車廂情況，容易裝偏；②平(高)臺裝車,挖掘機停在高處，自卸車停在低處，按照土方量、臺階設計高度來確定挖掘機停放的平(高)臺高度(5 m)，隨時調整挖掘機的位置，設置兩車道，一輛車剛裝滿可以接著裝下一輛車。實測2#小松PC1250-7型反鏟挖掘機裝載沃爾沃A40型鉸接自卸車的方式及效率見表1，2臺PC1250-7型反鏟挖掘機作業效率及剝離量見表2?？梢钥闯觯孩匐p放裝車法比雙車裝車法效率高，雙車裝車法比單車裝車法效率高；②平(高)臺裝車比平地裝車效率高；③挖掘機小回轉角度比大回轉角度效率高；④挖掘機短工作循環時間比長工作循環時間效率高。因此，提高露天礦山挖掘機鏟裝效率的有效途徑：①滿載，提高滿斗程度；②在保證工作安全的條件下，車輛停放的位置應有利于縮短工作循環時間(挖掘機挖掘、鏟斗轉向卸載點、鏟斗對位和卸載以及空斗轉回工作面至挖掘點4項工序時間)，充分利用等車間隙做好裝車前的準備工作(松動、倒堆和清理工作面的礦巖，挑選不合適的大塊等)，將工作面的礦巖倒至靠近汽車停放的位置，挖掘機回轉角度不大于90°，減小挖掘機回轉角度;③減少非工作時間，提高時間利用率;④制定合理的開拓設計和生產組織，設置合適的平(高)臺高度，盡量采用平(高)臺雙放裝車法。

表1 小松PC1250型挖掘機裝載沃爾沃A40型鉸接自卸車的方式及效率

表2 2016年3—5月2臺PC1250型挖掘機作業效率及剝離量

2.2 合適的爆破方式

選擇合適的爆破參數；合理選擇起爆位置；采用多點起爆，增大爆炸應力波參數，提高巖石的破碎度；采用分段裝藥，使臺階中、上部礦巖也能受到不同程度的破碎，減少塌落形成的大塊；采用微差爆破，減少對未爆巖體的破壞，降低大塊率和炸藥單耗，使爆堆的形狀和尺寸有利于挖掘機安全高效作業，提高鏟裝、運輸設備效率約10%～15%[5];另外，足夠的爆破量是保證挖掘機發揮最大效率的另一個重要方面。

2.3 車鏟匹配

車鏟匹配是自卸汽車車箱容積與挖掘機鏟斗容積的匹配，露天礦確定車、鏟的原則是以鏟為中心，自卸車的容量應為挖掘機的鏟斗容量的整數倍[4]。該礦外部排土距離為1.5～2 km，內部排土距離為0.5～1 km，小松PC1250-7型反鏟挖掘機斗容為6.7 m3，正常裝載容積為5.7 m3，沃爾沃A40F 鉸接自卸車載重為39 t，車箱正常裝載容積為17 m3，采用平(高)臺雙放裝車法。當距離為1.5～2 km，按自卸車運行循環時間11.3～14.4 min/趟，挖掘機以3斗裝滿自卸車，配置5臺自卸車最合理；當距離為0.5～1 km，按自卸車運行循環時間6.9～8.4 min/趟，挖掘機以3斗裝滿自卸車，配置4臺自卸車最合理，引導自卸車至挖掘機鏟斗易翻轉的位置，縮短挖掘機等車時間，提高挖掘機有效作業時間，充分發揮挖掘機和自卸車能力。

2.4 安全教育及技能培訓

首先強化安全培訓，加強“三級”安全教育和崗位安全教育，提高挖掘機司機的安全意識。其次，針對挖掘機司機進行日常的專業技能培訓、崗位練兵、技能競賽，使挖掘機司機熟練掌握設備操作技能，不斷提高司機的操作技術水平，充分發揮設備能力；最后對挖掘機司機進行經常性的思想教育和職業道德培訓，開展定期崗位評價、末位淘汰機制，加強工作責任心，充分發揮司機的積極性和創造性。

2.5 挖掘機維護

設備故障是影響生產效率的主要因素之一，日常維修工作做到點檢到位、及時維護、實時保養，保證故障維修質量；通過設備運行狀況分析，提出維修預警，有針對性地預防性檢修，從而降低維修成本；加強設備的維護保養，保證設備各部分性能良好，提高設備完好率。

3 結 語

通過對挖掘機鏟裝效率的影響因素分析，在生產設備和地質條件不變的情況下，加強各工藝組織、配合、管理，充分發揮自有人員及設備能力，采用平(高)臺雙放裝車法及合適的爆破方式，合理匹配車鏟，強化挖掘機司機的安全教育及技能培訓，加強挖掘機維護保養，以提高露天礦山挖掘機鏟裝效率。作為生產、設備的管理者，需要不斷學習先進的管理理念、管理經驗和管理技巧，及時了解設備,掌握設備動態，并且深入生產一線發現問題、解決問題,才能真正使設備發揮最大能力，為礦山降本增效提供有力支持。

[1] 武漢水利電力學院， 華北水利電力學院.工程機械使用手冊[M].北京：電力工業出版社，1980.

[2] 汪為平.論臺階高度對露天礦經濟效益的影響[J].金屬礦山，1994(10)：8-9.

[3] 黃紹威.提高采場鏟裝、運輸效率的途徑初探[J].酒鋼科技，2013(2)：113-117.

[4] 李 宏.挖掘機操作與維護[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

2016-07-28)

周明安(1966—)，男，工程師，650113 云南省昆明市西山區?？谔覙潴?。