機械化作業線在張莊鐵礦二期施工中的應用

張洪磊

中煤第五建設有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221000

1 工程概況

張莊鐵礦1#副井井筒凈直徑Ф7.3m，井筒全深508m，共設計-270m、-330m、-360m、-390m、-450m、-480m六層馬頭門，現開拓-390m、-450m、-480m三個水平巷道，1#副井井區三水平巷道開拓量16986.456m，掘進量228611.328m3，以巷道掘進為主，另有相配套的硐室，斷面形狀均為直墻三心拱，掘進斷面分11.79m2、16.52m2、21.32和20. 5m2四種規格。

2 地質概況

三水平主要為片麻巖和磁鐵礦兩種，片麻巖硬度系數f=8～11,磁鐵礦硬度系數f=12～15，片麻巖密度為2.97t/m3，磁鐵礦品位密度為3.6t/m3。

3 機械化配套方案

綜合考慮巖（礦）石硬度系數、密度、工程量和工期要求等條件，采用瑞典產阿特拉斯281型鑿巖臺車鉆孔，全斷面一次爆破，斗容為2m3的XYWJ-2型鏟運機裝載，配4m3自卸式無軌膠輪車運輸，井筒內采用兩個4m3的箕斗配單車單層的混合式提升方式。-390m，-450m兩個水平矸（礦）石分別徑直徑為Ф2.0m的溜矸（礦）井溜至-480m水平，在-480m水平溜矸（礦）井底均安裝有振動放矸機，分別將矸（礦）石放至自卸式翻斗車，轉載到-480m水平馬頭門徑溜矸槽，直接入箕斗，后提升到地面，在地面井架裝有卸載曲軌，箕斗進入曲軌后自動傾翻到地面矸石倉。

3.1 鑿巖機（鉆孔）

由于鐵礦、巖石硬度系數大，普通鑿巖機鉆進速度慢，效率低，采用阿特拉斯281鑿巖機，采用柴油驅動，電纜自動收方，液壓鉆孔，配3.7m×36mm鉆桿、Ф45mm/Ф76mm球齒鉆頭，鉆孔深度為3.3m，單孔用時90s～110s，掘進斷面11.79m2，平行空孔直線掏槽，布孔約54個，全斷面鉆孔用時3個小時00分，具有鉆孔速度快，精度高，便于控制角度和深度等優點。且操作人員在距開口位置5m左右的操作室內操作，能更好的保證作業人員安全。

3.2 鏟運機（裝載）

由于采用直孔掏槽方式，矸堆較集中，塊度較均勻，采用斗容為2m3的前翻式XYWJ-2型鏟運機能實現快速裝載，該鏟運機采用柴油驅動，外觀尺寸：長×寬×高=6850mm×1770mm×2050mm。較適合10～20m2的掘進斷面裝載，且轉彎半徑小，爬坡能力強，最大行駛速度19.4km/h，操作方便，靈活，鏟斗最大舉起高度1740mm。

3.3 自卸式翻斗車（運輸）

-480m水平各掘進工作面的爆破矸（礦）石由XYWJ-2型鏟運機裝入自卸式無軌翻斗車，直接運到馬頭門裝入箕斗；-390m、-450m兩水平各掘進工作面的矸（礦）石經鏟運機裝入自卸式無軌翻斗車，矸、礦石分別卸入矸石溜井及礦石溜井，溜至-480m水平后，集中裝入箕斗（矸、礦石溜井如下圖所示）。運輸采用4m3礦用自卸式無軌翻斗車，該車機動靈活，操作方便，行駛速度快，運輸能力強，一翻斗（4m3）可容鏟運機兩鏟斗，與鏟運機能較好的配套作用，正常情況下，每炮矸石量約56.1m3（掘進斷面11.79m2，每炮進尺按2.8m計算，每炮約實方33m3，該礦體松散系數為1.7，折合虛方為56.1m3），在16車左右，一般每臺鏟運機配4臺自卸式翻斗車，共同作業，每個掘進工作面裝運時間在2小時30分左右。

3.4 混合式提升

采用雙箕斗配單罐籠混合式提升方式，一臺2JK-3.5/20型絞車配4m3側翻式箕斗互為配重，專門提升矸（礦）石。另安裝一臺JKZ-2.8/15.5型單筒絞車配一個單層罐籠作為提升人員及上下物料，由于人員及抅料上下不占用矸（礦）石提升時間，可以最大限度地發揮箕斗提升能力，因4m3箕斗與4m3自卸式翻斗車配套使用，可減去中間計量環節，能實現快速裝載與提升。

4 達到的效果

4.1 安全性能高

從鑿巖到裝載、運輸、提升等各個環節均實現機械化作業，采用機械代替人工；施工中且各環節能很好地配合作業、各工序能很好地銜接，安全系數高，能較好地保證施工安全。

4.2 施工速度快

自2013年5月20號該機械化作業線形成以來，共完成巷道掘進 980.96m，掘進量14230m3，月平均進尺245.24m，掘進量3557.5m3，單巷月平均進尺150m，月平均掘進量1768.5m3，7月份單巷月進尺達190m，現各機械化掘進隊即將轉入采場進行采準工程施工，比建設方計劃采礦工期提前7個多月。

4.3 設備投資少

經與軌道運輸相比，采用該套無軌機械化作業線，三個水平需鋪設10000m軌道，U型礦車需220個（總價值約為2410萬元，還未考慮相配套設備），而采用該作業線共投入鏟運機4臺（-480m水平一臺，-290m，-450m水平各一臺），自卸式無軌膠輪車10臺，共計費用940萬元，比軌道設備節約1470萬元，且該無軌設備后期維護簡單，保養費用低，可靠性好，故障率低。

總結：

1）張莊鐵礦巖石比重2.97t/ m3，礦石比重3.39t/ m3，由于礦（巖）石密度較大，限制了箕斗的容積，若該套機械化設備在煤礦、鋅礦等密度小的礦山使用，井筒直徑不小于Ф7.0m的情況下，可使用4～6m3的箕斗提升，自卸式膠輪車及鏟運機的斗容均能相應增加1～2m3，提升能力將會更大，施工速度還會提高，在煤礦及其他金屬非金屬礦山會有推廣使用的空間。

2）由于該套機械化作業線所配套設備體積大，質量較重，在立井巷道施工時，各設備下放到井底各水平必須解體，分塊下放到井底后再組裝，一般下放設備占用時間較長，入在斜井或斜坡巷的礦井采用該套機械化作業線，各設備可直接通過斜井或斜坡巷開到井底水平，將更能發揮該套機械化作業線的優點，更有推廣的價值。