淺談大型露天礦山設(shè)備選型與優(yōu)化配置的重要性

周靜平 周思亮

云南金鼎鋅業(yè)有限公司資源管理部 云南 怒江 671401

1、工程現(xiàn)狀情況

云南金鼎鋅業(yè)有限公司所屬蘭坪鉛鋅礦床由北廠、架崖山、蜂子山、西坡、南廠、白草坪及跑馬坪七個礦段組成，截止2018年9月30日北廠、架崖山礦段礦權(quán)內(nèi)保有資源儲量為：工業(yè)礦礦石量7927.12萬t，鉛金屬量876381t，鋅金屬量5714929t；低品位礦礦石量6353.11萬t，鉛金屬量120102t，鋅金屬量912216t。

年計劃采剝總量530萬m3(剝離420萬m3，采礦110萬m3)

2、開采技術(shù)

云南金鼎露天鋅礦臺階高為12m，臺階邊坡角550，采用自上而下，分臺階開采，運用毫秒微差起爆網(wǎng)絡(luò)進行起爆，考慮到挖掘機的挖裝高度并要求爆堆集中，只能采用松動爆破，同時考慮到破碎站和挖掘機對塊度的要求（塊徑≥80cm的大塊率≤10%），為此礦山工程師們經(jīng)過反復(fù)試驗、研究后確定，根據(jù)圍巖硬度系數(shù)f值調(diào)整爆破參數(shù)，當f≤5時，孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計為8.0m×5.0m,炸藥單耗設(shè)計為0.35kg/m3。當f≥7時，孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計為7.0m×4.0m,炸藥單耗設(shè)計為0.45kg/m3。孔外微差延時間間隔為25毫秒，單段起爆孔數(shù)不得超過4個，單段起爆炸藥量不得超過700kg，孔口壓40kg水袋以控制爆破揚塵。采用上述技術(shù)措施后，爆堆較為集中，大塊率均控制在10%以內(nèi)，爆破沖擊波、震動、揚塵、飛石均控制在設(shè)計范圍內(nèi)，挖掘機的挖裝效率得以充分發(fā)揮，日立EX1200挖掘機的效率可達4500m3/天，日立ZAXIS490型挖掘機的效率可達2800m3/天。

值得注意的是，不可單純追求炸藥低單耗而增大孔網(wǎng)參數(shù)和減少裝藥量，從而導(dǎo)至大塊率明顯上升，根底增多而降低了挖掘機的挖裝效率，合理的爆破參數(shù)是以降低總體的生產(chǎn)成本為最終目標。

3、生產(chǎn)工藝流程

潛孔鉆機穿孔→混裝車制藥 裝藥→非電起爆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)微差起爆→挖掘機挖裝→自卸汽車運輸→排土場堆排。

4、露天礦山主要設(shè)備配置

4.1 設(shè)備選型原則

露天礦山所使用的設(shè)備包括：剝采設(shè)備，道路開拓與維護，排土場卸土堆排，設(shè)備維護保養(yǎng)，人員運輸?shù)戎鬏o設(shè)備，主要用于露天礦山生產(chǎn)的穿孔爆破，礦石、廢石挖裝，運輸，排土場堆放主要設(shè)備，及用于道路開拓維護，設(shè)備維護保養(yǎng)的輔助設(shè)備。

選型與配置原則：力求少而精，技術(shù)先進、高效，機動靈活，互補性強，節(jié)能環(huán)保，便于維護保養(yǎng)，操作簡單、安全適用。

4.2 礦山主要設(shè)備選型配置表

5、設(shè)備選型配置評估

目前，隨著露天礦山開采規(guī)模的大型化，為了提高礦山生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，礦山工程設(shè)備都以大型化，高效化為唯一追求目標，但隨著礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟價值在不斷上升，經(jīng)濟剝采比的變動，對礦石損失、貧化控制要求也越來越高，特別是對礦體賦存條件較差（礦體較薄，夾層多，品位變化幅度較大等），礦體頂?shù)装鍑鷰rf系數(shù)變化較大的露天礦山，對穿孔、挖裝、運輸設(shè)備的選型與優(yōu)化配置則不可一概單純的追求大型化，此時的設(shè)備大型化并非等同于設(shè)備運行高效化。大型設(shè)備挖裝效率高，中小型設(shè)備靈活高效。所以本文僅以云南金鼎露天鋅礦為例對設(shè)備選型與優(yōu)化配置進行論述。

5.1 潛孔鉆機評估

大型露天礦山多以移動式鉆機配置移動式空壓機為主，淘汰鉆進速度低、噪聲大、能耗高，以及需要敷設(shè)固定管道電纜的老式鉆機設(shè)備，選用的JK730-3型全液壓潛孔高風(fēng)壓鉆機比中風(fēng)壓鉆機的鉆進速度提高了3-4倍，且自動化程度較高，操作人員的勞動強度較低，除塵效果好，功效高（600m/天班），比其它鉆孔設(shè)備性價比高，僅需3臺就能完全滿足20000m3—30000m3/天剝采生產(chǎn)量。

5.2 挖裝設(shè)備評估

現(xiàn)在露天礦山挖掘機的選型均以大型化、液壓化和進口化為主，但挖掘設(shè)備的選型與配置與以下幾方面的因素有關(guān)：

5.2.1 爆破果效

爆堆高度、根底、爆破塊度控制效果，礦巖硬度f系數(shù)等因素有關(guān)，當爆堆控制較好且集中，根底較少，塊度較小（塊徑≥80cm的大塊率≤10%），當?shù)V巖硬度系數(shù)f≤5的圍巖爆堆則適用日立EX1200型 斗容5.8m3的挖掘機挖裝，效率較高（可達5000m3/天），斗容23m3的自卸式汽車只需裝4斗便可裝滿，特別適用于采場南幫2660—2720標高段和北幫2636—2684標高段，相對于東北幫和東南幫硬度系數(shù)f≥7以上的圍巖，在爆破過程中易形成根底和大塊，且爆堆控制不太集中的地段更適宜采用日立ZAXIS490型 斗容2.1m3的挖掘機進行挖裝，效率可達2800m3/天，但在該地段用EX1200型 斗容5.8m3的挖掘機則其效率較低（僅達3000m3/天）。

5.2.2 臺階工作面的合理布置

為確保挖掘機能充分高效地運行，不至造成設(shè)備閑置，臺階爆破的進度與空間位置上的合理性均有直接的關(guān)系，在時間上必須滿足多臺階同時作業(yè)，在空間上必須進行交錯作業(yè)，則上分層臺階超前下分層臺階50m的安全距離，確保施工安全。讓所有的挖掘機均能充分發(fā)揮出更高的效率。

5.2.3 現(xiàn)場生產(chǎn)調(diào)度

對于一個大型的露天礦山生產(chǎn)來說，現(xiàn)場生產(chǎn)調(diào)度是關(guān)系到能否讓現(xiàn)場所有的挖裝和運輸設(shè)備發(fā)揮出其最大效率的關(guān)鍵。因為現(xiàn)場同時工作的臺階工作面最多時可達8—10個，若現(xiàn)場對自卸汽車調(diào)度不及時、不合理則會造成挖掘機和自卸汽車的閑置（有的臺階存在多臺汽車排隊等待裝載，有的臺階挖掘機長時間等待汽車而閑置），最佳的調(diào)度狀態(tài)則是每臺挖掘機作業(yè)的工作面1臺汽車正在裝載，另外最多只有1臺汽在臺階上等待裝載。其余的汽則均在采場—排土場的道路上運行。

6、運輸設(shè)備評估

自卸汽車運輸具有適應(yīng)性強，靈活機動性高，具有短途運輸?shù)慕?jīng)濟優(yōu)勢，有利于突擊性、強化性和選別性的開采，相對于小噸位汽車更有利于管理。其綜合能耗低，廢氣排放少，噪聲小的優(yōu)點，云南金鼎露天鋅礦選用的MT86D自卸式汽車經(jīng)過實地考察和現(xiàn)場驗證后，其性價比遠高于其它小噸位汽車，平均功效可達350m3/天。

7、基它設(shè)備評估

云南金鼎露天鋅礦配置的其它輔助設(shè)備有：推土機、壓路機、裝載機，平地機等，一方面為了確保臺面和道面平整清潔，另一方面可有效提高汽車運行效率，減少汽車維修率，降低汽車輪胎的磨損，延長其使用壽命，目前礦山上汽車輪胎平均壽命為2400h，高于2000h的正常壽命。

加油車和加水車：能確保挖掘機，汽車和潛孔臺車就地快速加油和加水，同時灑水車還可用于臺面和道路灑水降塵。

混裝炸藥車：能提高裝藥速度，具有安全高效，大大減輕了工作人員的勞動強度，同時混裝炸藥比成品炸藥的成本低2000元/噸，對生產(chǎn)成本控制較為明顯。

8、設(shè)備保養(yǎng)評估

堅持“保養(yǎng)重于維修，維修重于購買”的原則，制定并嚴格執(zhí)行各類設(shè)備的操作規(guī)程及維護保養(yǎng)制度，加強各類設(shè)備計劃性的檢修和預(yù)防性維護工作，嚴格執(zhí)行設(shè)備開機前的檢查保養(yǎng)和停機后的維護工作，重點設(shè)備，關(guān)鍵性設(shè)備重點保養(yǎng)，加強設(shè)備點檢和巡檢工作，建立各類設(shè)備維護保養(yǎng)臺帳，每臺設(shè)備的維護保養(yǎng)責(zé)任落實到個人。

9、結(jié)束語

為實現(xiàn)大型露天礦山生產(chǎn)成本的有效控制和生產(chǎn)效率的提高，云南金鼎露天鋅礦結(jié)合其生產(chǎn)規(guī)模，現(xiàn)場圍巖特性和技術(shù)水平等實際。設(shè)備選型配置以大型化、高效化、液壓化為主導(dǎo)方向；力求設(shè)備少而精，節(jié)能環(huán)保，安全適用和滿足生產(chǎn)需求為前提進行選型和優(yōu)化配置，其設(shè)備運行效率達到了預(yù)期的目標。但當今卻是科技飛速發(fā)展的時代，各類生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代的速度較快，在設(shè)備選型與配置時要與時俱進，接合科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向和生產(chǎn)實際而理性選擇。云南金鼎露天鋅礦的設(shè)備選型與配置方案值得同行借鑒和學(xué)習(xí)，以促進同行業(yè)的共同發(fā)展與進步。