基于復雜系統薄礦體機械化開采的研究與應用

李國清 王奇

摘要：針對某礦山企業新老中段同時開采，生產系統復雜多變，礦體薄，施工單位勞動力結構日趨老化，社會勞動生產成本逐年上升，機械化水平低，生產能力低下，安全形勢日益嚴重等問題，合理選擇機械化開采代替以前人力開采出礦方式，在新生產的作業中段采用軌道運輸，減少高體力作業人員，降低生產成本，提高了安全本質化水平，在復雜系統薄礦體新老交替開采礦山解決類似問題具有很好地創新應用價值。

關鍵詞：無軌運輸;鏟運機;溜礦井;復雜系統;薄礦體

1現狀及問題

1.1現狀

某礦山企業320m標高以上各中段大部分采用無軌運輸加人力裝運及人力膠輪車運輸的方式出礦，這一傳統運輸系統對高強度勞動力要求極高，核心工種為推車工，年齡普遍在50歲以上。隨著電瓶牽引車的引進，解決了運輸過程中過度依賴高強度勞動力的問題，但是人員未減少，運輸效率扔極低。一直以來都存在采掘運輸系統多且復雜，礦體薄，機械化水平低的特點，導致生產效率低下，生產成本高，安全風險大。

針對企業采掘運輸系統存在的問題以及上部中段“探邊掃盲”的采礦政策以及繼續加強機械化水平達到機械化減人降低生產成本的要求， 2018年開始對復雜系統薄礦體機械化開采研究。主要是小型機械化在老中段中的應用、無軌設備與有軌設備加溜井相結合的采掘模式以及小型鏟運機在無軌中段的應用，以達到提高采掘機械效率、提高采掘作業安全性以及機械化減人降低生產成本的目的。

1.2問題

企業老系統多，巷道段面小且復雜，市面上大型機械化設備無法使用，新開中段與上部中段，段面不同，機械化水平不同，不能做到統一高效開采，軌道運輸及無軌運輸同時存在，機械化設備難以選擇。

2解決思路

礦體薄、運輸距離長、巷道斷面窄的中段，為了減少生產成本，降低體力勞動需求，采用無軌蓄電池機車（SD6000/72-QY型）或者直接采用礦用三輪車運輸至溜井，裝載設備選用小型扒渣機、小型鏟運機。

3機械化效率提高研究

3.1無軌運輸設備與有軌運輸設備通過溜井結合提高生產效率。

該方式主要解決上部中段為老中段，無軌，下部中段為新開中段，有軌，豎井提升方式為礦車提升的生產系統的采掘運輸問題。上部生產中段采用小型扒渣機出礦到三輪車上，三輪車運輸礦石到系統溜井，通過振動放礦機溜到底部中段。下部中段采用0.5m?礦車及有軌電機車運輸，極大提高生產效率。該方式最大限度解決了上部中段采掘、運輸人力成本高的問題，解決了上部中段巷道擴幫、拉底及鋪設軌道的費用，統一集中到一個中段出礦符合現代礦山出礦方式，提高提升效率。

3.2鏟運機在上部無軌中段的高效應用。

鏟運機出礦能力計算：

鏟運機出礦能力可按下式計算：

式中：Q——鏟運機出礦能力，t/h，即每小時出礦能力。

TA——每小時運行時間，min/h，指地下鏟運機作業在每小時內，由于生產中各種不可避免的耽誤，包括從一個地點移動到另一個地點、定期車輛檢修、加燃料和水、或操作著需要休息而停車的等，取TA=40min。

QH——鏟斗每一循環有效載重，t。

K——裝滿系數，取K=0.9。

t——每一循環固定工作時間，min，指停車、調車、裝載和卸載時間，取t=2.5min。

Tv——裝載點與卸載點間行車所需的總時間，min，Tv=2S╱V，S為單程運輸距離，m;V為平均速度，取V=2km/h。

當采場礦石裝運方式是鏟運機時，其裝卸礦路線是經出礦穿裝礦后，運至脈外中段運輸巷一側的裝車硐室，然后倒入至中段運輸巷內的礦車內，經計算，出礦穿到裝車硐室的平均運礦距離S=35m。

以單個中段礦廢運輸總量約5萬t，約2年回采時間計算，按班工時利用率約70%，每年300d工作制度，每天平均出礦2班，則一天出礦時間約11h，則要求的鏟運機出礦能力Q=10.8t/h，以此反算QH。

QH=10.8×（2.5+2.1）╱（40×0.9）=1.38t。

按礦石密度為3.62t/m3，松散系數1.6，裝滿系數0.9計算，經計算要求的鏟運機斗容是0.6m3，基于此，鏟運機標準斗容取0.6m3。因此該中段選擇WJD-0.6型電動鏟運機，標準斗容是0.6m?。

合理科學選擇鏟運機，上部中段采掘設備由原來的小型挖掘機、自制礦車改成了鏟運機裝礦，自卸式三輪車運輸，裝卸礦效率提高1倍，裝卸礦人員由原來的4人/班，降到2人/班，達到機械化減人的目的以及改善了工人的作業環境。

4經濟效益及社會效益

4.1經濟效益

機械化開采的運用，減少采掘運輸人員16人，年機械化減人節約資金=16人×8000元/月×12個月=153.6萬元。機械化提高了生產效率，年生產效率提高20%;設備投入資金67萬元;經濟效益顯著。

4.2社會效益

1.該項目的實施，提高了礦山機械化水平，降低了勞動強度，提高了技術人員的技術水平和綜合素質;

2.項目的成功應用，不僅可以產生直接的經濟效益，更節約了大量的人力、物力和財力、提高了運輸效率，降低了運輸風險，提高了企業本質化安全水平，帶來了良好的社會效益;

3.降低了工人在采場作業的安全風險;

4.該項目的實施，解決了復雜系統、薄礦體窄斷面機械化無法實施或者小型機械化應用過程中效率低的難題，小型設備的改造更加滿足了復雜多變礦山結構的不確定因素。

5結論

復雜系統薄礦體機械化開采的研究與應用完善，在復雜新老交替生產系統背景下，相較上部中段大面積巷道改造有不可比擬的優勢，在井下勞動力日益匱乏，勞動力成本增幅大的社會發展背景下，更有它推廣的應用價值。總結發現其解決了（1）解決了企業持續深化改革過程中的機械化水平低問題;（2）解決實行“探邊掃盲”過程中的上下部中段機械化銜接問題;（3）解決礦山高效采掘設備在多系統薄礦體老中段的應用問題。降低了出礦成本、提高了企業裝備水平、提高了企業經濟社會效益。

參考文獻：

[1]鄭林第.無軌運輸在陜西鉛硐山鉛鋅礦井下的應用及推廣.科技展望.2014（1）