一種新型露天采礦機的研發與探討

李曉紅

（唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 063000）

露天采礦機是一種用于露天礦山的采礦設備，可以廣泛應用于各種類型露天礦的無爆破化開采，包括石灰石礦、鐵礦、鋁土礦以及開采薄煤層、礦山平整場地、土建工程領域等場合。露天采礦機應用的主要領域就是各種不適用于爆破開采的露天礦山，如距離居民區較近的礦山，露天采礦機低噪音、無危險的開采特點將解決爆破開采的掣肘。目前中國正在進行生態文明建設，從安全環保的角度，從節能降耗的角度以及從提升資源利用率和用戶的實際需求出發。在安全角度，火工材料，爆破危險品的嚴格管理需要，安全生產的需要，社會穩定的需要，200m危險警戒范圍內的資源充分利用的需要。面對以上需要及要求，石灰石無爆破露天采礦機都能很好地解決，石灰石無爆破采礦機是未來發展的必然趨勢。

目前，唐山冀東裝備工程股份有限公司研發設計的石灰石無爆破采礦機在國內同領域里屬于第1臺，填補了國內露天采礦機領域的空白。國外相關產品有美國“威猛地平王”、德國“維特根露天采礦機”、意大利“泰斯美克碎巖金剛”等產品。這些設備各有擅長的領域和優缺點。由于露天采礦機受礦山巖石硬度及裂隙發育等特性影響較大，導致上述所有國外品牌的露天采礦機在石灰石礦山使用中，均存在不能穩定運行，產量波動很大的弊端。當巖石硬度小于100MPa，不夾雜或者少夾雜磨石性高的廢石，巖石存在均勻的裂隙，且巖石脆性較好時，露天采礦機運行平穩，而礦山特性千差萬別，上述條件很難滿足。通過對露天采礦機生產數據的檢測和總結，目前困擾設備運行的主要因素是設備受礦山場地影響嚴重，開采成本高，產量低，不能穩定運行。我們研發露天采礦機大大降低了設備集成成本，從而降低了設備折舊。

1 將動力源由液壓動力改成電液混合動力

此方案電氣元件維修方便，價格便宜，可節約50萬元左右，雙動力驅動，可接外部電源，訂貨方便，可模塊化，集成方便見圖1。

圖1 電液混合動力示意圖

2 增加物料收集功能

滾筒刀體中需間隔增加物料刮板，改變刀體布置使其呈螺旋線分布，同時滾筒四面需加擋板，防止物料飛濺，滾筒在工作過程中能使物料向中間集中，通過物料刮板將物料帶起一段距離，在這段距離內增加收集皮帶，物料被收集皮帶收集后再通過另外一條輸送皮帶輸送至裝載機或者移動破碎機，此方案在礦山開采工藝中，在原來露天采礦機技術的基礎上，又節省了裝載工序，節約了人工成本和裝載機設備成本，因此大大降低了采礦成本。

3 改善刀頭工作環境

采用液壓鑿巖機機構，其原理是用高壓油作為動力推動活塞沖擊釬子，附有獨立回轉機構的一種鑿巖機構，釬子材質為優質硬質合金鋼材。該設備為滾筒進行預破碎，通過多個液壓錘提前將巖層打裂，即對巖石進行預爆破，使巖石產生裂隙，減少地面壓強，改善刀頭的工作環境，進而提高刀頭壽命。

4 改善刀頭材質及刀體處理

刀頭材質屬于碳化鎢類硬質合金，分析刀頭損壞情況，有斷刀、磨損情況，綜合考慮其使用強度及沖擊抗震性和耐磨性，將露天采礦機刀頭材質由原來的YG8改成YG15。由于斷刀大多發生在軸肩處，所以分段調整刀體熱處理硬度，從刀頭到刀體，按照硬度由高到低調整，以提高刀頭耐磨性的同時改善刀體斷刀情況，刀體熱處理分成三段見圖2。

圖2 刀體熱處理示意圖（mm）

5 增加滾筒刀頭噴水機構

由于合金鋼在溫度達到一定高的程度時，其壽命會急劇下降，如果給刀頭加裝持續噴水裝置，使刀頭溫度得到相應的控制，會大大延長刀頭的使用壽命。在車體內部加裝2 000L的水箱，通過管路將水引出至滾筒處，經高壓噴嘴噴出以達到冷卻刀頭提高刀頭壽命的作用。