露天礦高效開采新技術(shù)與設(shè)備分析

邢虎虎

（宏大爆破有限公司，廣東 廣州 511300）

露天礦具有安全友好，容易實現(xiàn)礦產(chǎn)開采與環(huán)境一體建設(shè)，生產(chǎn)集中，機械化、自動化程度高，開采成本低，資源的回采率較高等特點[1]。西方發(fā)達國家露天開采量占全部煤炭產(chǎn)量的比值均在50%以上，由于我國煤炭賦存條件復(fù)雜，我國露天礦煤炭產(chǎn)量僅僅占到煤炭生產(chǎn)總量的5%。我國露天開采的礦井采用的開采工藝及設(shè)備與西方發(fā)達國家均有一定的差距，基于此，筆者對西方發(fā)達國家采用的拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囘M行分析闡述，以期能更好的促進我國露天礦開采技術(shù)的前進。

1 露天開采工藝對比

近些年來，我國露天礦井的建設(shè)及開采步伐有所加快，露天礦井的產(chǎn)量不斷增加。我國露天礦井開采的煤層多少近水平的厚煤層，煤層埋深相對較深，煤層層數(shù)多[2]。現(xiàn)階段，我國露天礦開采多少采區(qū)單斗～卡車生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率較西方采煤發(fā)達國家普遍的采用的拉斗鏟工藝低，具體的不同采煤工藝對比如表1所示。

表1 露天開采工藝對比分析

拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囀墙┠陙戆l(fā)展起來的一種先進的露采工藝，集煤炭開采、運輸及排土三者為一體，并將煤炭開采剝離的廢棄矸石倒堆到開采的采空區(qū)內(nèi)。拉斗鏟無運輸?shù)苟压に嚲邆渖a(chǎn)設(shè)備少、作業(yè)效率高、噸煤成本低、生產(chǎn)能力大，安全可靠等特點，已成為國際露采先進過普遍采用的開采工藝。美國、俄羅斯、加拿大、英國等西方采煤發(fā)達國家都大規(guī)模運用拉斗鏟無運輸?shù)苟压に嚒?/p>

拉斗鏟無運輸?shù)苟压に噷弮A斜或近水平煤層適用性較強，對剝離矸石的力學性質(zhì)及外界環(huán)境氣候無特別要求，我國現(xiàn)階段開發(fā)的露天礦大多具備拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囘m用條件，拉斗鏟在我國具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 露天礦拉斗鏟無運輸?shù)苟研鹿に?/h2>

2.1 拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囂攸c

固體礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要方式有兩種：礦坑式開采及倒堆開采。礦坑式開采是將礦層上的覆蓋物從礦層上剝離開來，并通過運輸設(shè)備運送到遠處的排土場內(nèi)；倒堆開采是將礦層上剝離的覆蓋物直接堆砌到開采礦產(chǎn)產(chǎn)生的采空區(qū)內(nèi)，礦床僅僅暴露一部分，不斷的重復(fù)上述過程實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的開采。拉斗鏟是倒堆開采的主要設(shè)備[3]。

拉斗鏟設(shè)備規(guī)格一般較大，生產(chǎn)能力較強，生產(chǎn)過程中不易受到坑底積水或者外界氣候環(huán)境影響，盡管拉斗鏟單臺設(shè)備的投資高、輔助設(shè)備量大，對管理人員的綜合素質(zhì)要求較高，但是當資源賦存條件符合時，采用拉斗鏟可以有效的增加礦山產(chǎn)量，降低綜合生產(chǎn)成本。

2.2 拉斗鏟工作裝置

拉斗鏟是單斗挖掘機的一種，是用鋼絲繩連接鏟斗與懸臂對大型露天礦產(chǎn)資源進行剝離開采的機械設(shè)備。拉斗鏟有電力驅(qū)動，柴油驅(qū)動、油-電混合驅(qū)動等三種方式，現(xiàn)在常用的現(xiàn)代化拉斗鏟均為電力驅(qū)動方式。主要裝置有鏟斗、懸架、導(dǎo)向器、提升與牽引機構(gòu)等。

①鏟斗。用耐磨材料焊接而成，一般造得比較重，以便使鏟斗能靠自重插入土壤中，但重量要適當，否則會使摩擦損失加大。在斗前部斗唇上部焊有重的拱梁，用來連接兩側(cè)壁并加強其強度；斗上固定了提升鏈、牽引鏈和卸載鋼繩，完成挖掘工作；當鏟斗內(nèi)有料時，拉緊牽引鏈，卸斗鋼繩張緊，通過拱梁拉緊鏟斗，使其保持不撒料；當需要卸載時，松開牽引鏈，卸斗鋼繩松弛，頭部下沉，卸料。②懸架。懸架由懸臂和懸臂支撐結(jié)構(gòu)組成，懸臂的主要作用是通過懸臂頂部的滑輪將鋼絲繩與鏟斗連接為一個整體，同時支持拉斗鏟作業(yè)過程中產(chǎn)生的懸掛載荷作用；懸臂支撐結(jié)構(gòu)的主要作用承載懸臂自身及懸掛載荷的作用力，基本原理是通過主支撐鋼和中間支撐鋼絲繩，將拉斗鏟回轉(zhuǎn)平臺本體與懸臂形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的三角體。拉斗鏟挖掘時，懸架不受挖掘阻力，主要受提升力，所以拉斗鏟懸架可以做成較長而較輕的桁架結(jié)構(gòu)。③導(dǎo)向器。拉斗鏟工作裝置為撓性連接，為使鏟斗能適應(yīng)工作面的工況而設(shè)；從牽引卷筒來的牽引繩經(jīng)上滑輪、中空的導(dǎo)向架、下滑輪至鏟斗，導(dǎo)向架與下滑輪為一體，可繞垂直軸線轉(zhuǎn)動。④提升與牽引機構(gòu)。提升與牽引機構(gòu)是拉斗鏟的主機構(gòu)，主要用以完成工作循環(huán)中鏟斗的刨鏟裝料和鏟斗提升的功能，分別由各自的電機驅(qū)動，兩個裝置盡管完成的功能不一樣，但機構(gòu)基本相同。

2.3 拉斗鏟作業(yè)流程

根據(jù)國內(nèi)外拉斗鏟作業(yè)實施情況，可以將拉斗鏟的作業(yè)流程簡單的歸納為以下5個階段，流程如圖1所示，具體如下：①拋孔爆破：在倒堆臺階實行拋孔爆破前先完成穿孔，預(yù)裝炸藥等工作，檢查無誤后進行拋孔爆破；②堆砌作業(yè)：拋孔爆破后先對爆破區(qū)域進行檢查，然后用推土機將爆破堆進行平整，為拉斗鏟提供作業(yè)平臺；③輔助平臺拓展作業(yè)：在推土機整平一定寬度平盤的基礎(chǔ)上，運用單斗-卡車完成輔助平臺的拓展作業(yè)；④拉斗鏟倒堆作業(yè)：拉斗鏟就位后，進行高位下拉作業(yè)、擴展作業(yè)平臺，當平臺達到設(shè)計寬度是，進行正常的倒堆作業(yè)；⑤跨區(qū)移設(shè)：拉斗鏟完成本區(qū)域內(nèi)的倒堆作業(yè)后，移設(shè)至下一個作業(yè)區(qū)域。

圖1 拉斗鏟作業(yè)流程圖

3 結(jié)語

現(xiàn)階段我國露天礦的開采以單斗-卡車為主，開采工藝過于單一，礦井的總體經(jīng)濟效益有待提高，拉斗鏟無運輸?shù)苟压に嚲哂虚_采效率高、生產(chǎn)能力大，安全可靠等特點，在露天礦開采中具有明顯的優(yōu)勢。基于此，筆者對露天礦開采工藝進行對比，進而對拉斗鏟無運輸?shù)苟研鹿に囂攸c、拉斗鏟設(shè)備裝置及拉斗鏟的作業(yè)流程進行總結(jié)分析，以期更好的促進拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囋谖覈短斓V中的應(yīng)用。