有色金屬露天礦機修設施設計

吳軍輝，劉曉靜

(長沙有色冶金設計研究院有限公司， 湖南 長沙 410011)

0 引言

有色金屬露天礦開采規模大小不一，如湖南瑤崗仙裕新多金屬礦露采規模為3.5 kt/d；秘魯特羅莫克銅礦的露采規模則達到 170 kt/d。各類穿孔、鏟裝、運輸設備的出動率和工作時間是露天礦山能夠達到設計生產規模的基礎[1]。

以設計的西藏驅龍銅礦為例，該礦山為露天開采，設計生產規模為100 kt/d，工作制度為300 d×3班×8 h，總服務年限為24 a。根據礦區地形條件、礦體賦存條件以及礦巖物理性質，設計采用牙輪鉆中深孔穿孔爆破、電鏟鏟裝、坑內汽車運輸的采剝運輸工藝。為了達到設計生產規模，采用的采剝運輸設備主要有孔徑310 mm牙輪鉆機10臺；孔徑125 mm牙輪鉆機4臺；55 m3電鏟5臺；35 m3電鏟7臺；載重220 t自卸汽車37輛；載重330 t自卸汽車56輛。此外，還配備有載重25 t和100 t汽車，礦巖運輸車輛總量達到109輛。配備各類輔助車輛 24臺，主要為爆破器材運輸車、加油車、材料車、發電車等。配備各類工程機械 27臺，主要為推土機、裝載機、挖掘機、壓路機、平路機等。該礦山露天坑內配備的設備數量和種類較多，為了保證各設備的正常運行，需要在采場附近配備相應的機修設施，按需及時完成各設備的保養和維護。

1 現行標準規范

目前，對于有色金屬礦山而言，《金屬非金屬礦山安全規程》[2]和《有色金屬采礦設計規范》[3]兩大規程規范均未對有色金屬露天礦采礦部分的機修設施做出要求，可作為設計依據的標準規范只有《有色金屬礦山機修與汽修設施工藝設計標準》，由原昆明有色冶金設計研究院主編，并于 1992年發布并執行至今。該標準由機修和汽修兩部分內容組成[4]，機修設施主要承擔礦山機械設備（不含汽車）的日常維護和小修，以及部分設備的大修、舊件修復和備件制造。汽修設施主要承擔礦山汽車的維護和修理，以及內燃設備的發動機修理任務。

以該標準對礦用電動輪自卸汽車保養要求為例，其要求的保養周期、工時及平均在修時間見表1。

表1 電動輪汽車汽修保養周期及工時

以北方股份的 NTE360電傳動礦用自卸車為例，其保養周期及工時見表2。

通過表1和表2的對比可知，由于現行標準規范頒布的時間過于久遠，露天采礦機械設備已經發生了巨大變化，導致標準已經嚴重與實際脫軌。如標準中所述，電動輪汽車的最大載重量為154 t；而西藏驅龍銅礦所采用的最大車輛額定載重量為 330 t，遠超標準中的規格。

因此，現有有色金屬露天礦機修相關的標準規范已無法指導目前的設計工作。

表2 NET360電傳動礦用自卸車保養周期及工時

2 類似礦山的標準規范

露天煤礦與有色金屬露天礦山的開采工藝和設備類似，如神華哈爾烏素礦，其配套的主要設備為汽車99臺、穿孔設備12臺、電鏟13臺、工程機械50臺等，設備規格型號與西藏驅龍銅礦類似。由中國煤炭建設協會主編的《煤炭工業露天礦機電設備修理設施設計規范》對露天開采煤礦的機電修理設施做出了詳細的規定[5]，即露天煤礦機修設施宜由汽車和工程機械保養車間、發動機和機械部件總成修理車間、電氣總成修理車間、鉚焊修理車間、綜合輔助車間、外修隊基地、設備組裝場等組成。該規范對不同車間的功能及廠房參數等均做出了規定，如汽車和工程機械保養車間，其功能主要為擔負汽車和工程機械的日常維修、保養、總成更換及小修任務；廠房主參數由汽車的載重量決定，不同載重量的汽車對應廠房的跨度、柱距、起重機起重量和起重機軌頂高度均不同，規范中所指汽車載重量覆蓋范圍為20 t級至350 t級，與現有的設備參數相吻合。

3 機修設施設計

通過上述介紹可知，目前對于有色金屬露天礦山而言，如果依然參照《有色金屬礦山機修與汽修設施工藝設計標準》進行機修設施的設計，其結果很難滿足實際生產的要求；參照露天煤礦的規范進行設計則較為合理。

目前，國內露天礦山在機修設施的設置上較為靈活，如神華準能公司哈爾烏素礦和黑岱溝露天礦，其按照《煤炭工業露天礦機電設備修理設施設計規范》配備了全部的機修車間和相應設施，機修人員達到了 1800人以上，基本實現了“大而全”和“萬事不求人”；白云鄂博礦則采用了外委的模式，所有設備的保養維修委托有能力的公司完成。

本著節約投資、解決實際問題等原則，西藏驅龍銅礦參照露天煤礦的規范在采場附近設置了汽車和工程機械保養車間、洗車間、備品備件庫、輪胎存儲庫等。

該礦山配套的大型設備依次有：

（1）孔徑310 mm的牙輪鉆，鉆架豎起時，其外形尺寸為14.5 m×6.11 m×28.8 m；鉆架倒下時；其外形尺寸為28.745 m×6.11 m×7.547 m；

（2）55 m3電鏟，外形尺寸為26.43 m×11.69 m×23.46 m；

（3）35 m3電鏟，外形尺寸為 25.5 m×9.48 m×18.54 m；

（4）載重330 t自卸汽車，外形尺寸為15.74 m×9.20 m×7.67 m（舉升高度15.38 m）；

（5）載重 220 t自卸汽車，外形尺寸為 14.4 m×8.34 m×13.9 m（舉升高度15.38 m）。

自卸汽車在所有露天坑內設備中的數量最多，且外形尺寸也較大，因此，在配備汽車和工程機修的保養維修車間時，以自卸汽車為分界線，即車間的尺寸由汽車決定。由此得出的車間可滿足86%以上露天坑內設備的進廠保養及維修需要，其余無法進廠的鉆機和電鏟則采用露天保養維修的方式。汽車和工程機械保養車間臺位尺寸按照《煤炭工業露天礦機電設備修理設施設計規范》中對礦山自卸汽車廠房主參數的規定進行設置，即跨度為24 m，柱距為18 m，配套起重機起重量為100 t，起重機軌面標高為18 m。經復核，可以滿足要求。

露天采礦車輛運行頻次較高，車輛在運行過程中會產生大量揚塵，加上車體自身的附著物污染，遇到下雨等天氣時，道路上容易產生泥污。設置洗車間的目的，一是及時對車輛進行清洗，以減少車輛對環境的污染；二是滿足車輛日常保養和維護的需要。對于規模比較小的礦山，如廣西信發鋁土礦，其最大車輛為40 t級自卸汽車，使用市面上較為成熟的成套洗車設施即可滿足洗車要求。而西藏驅龍銅礦所采用的最大車輛為 NTE360，需設置專門的洗車間，洗車間尺寸為24 m×18 m×18 m，車輛可以自由進出并在車間內完成斗廂舉升動作和洗車工作。車間內配有3層洗車平臺、洗車機及水處理設施等。

礦山每年的鉆頭、鉆桿、電鏟鏟齒、前裝機鏟齒、履帶板等消耗件約20 000 t，因此，需在采場附近配備備品備件庫，以滿足各類消耗件的更換需求。

礦山每年消耗220 t和330 t級的自卸汽車輪胎1597條，平均每天需更換5條～6條，以載重量為330 t的NTE360為例，其配套的輪胎規格為56/80R63，該規格輪胎直徑大、重量重、價格昂貴，考慮到本項目所處位置及氣候條件等因素，需設置專門的輪胎儲存庫。輪胎儲存庫附近設輪胎拆裝場地，自卸汽車的輪胎拆裝作業在該場地內進行。考慮到輪胎胎壓大，輪胎拆裝作業有傷人的可能，因此需要配備專門的輪胎機械手和輪輞拆裝機去完成輪胎搬運及拆裝工作。

4 結論

有色金屬露天礦的機修設施是保證露天礦坑內各類設備正常運行的基礎，現行標準規范已嚴重與實際脫軌，亟需制定新標準規范來指導有色金屬露天礦機修設施的設計。在新標準規范出來之前，為了使設計的機修設施能夠滿足實際的生產需求，可以根據項目的實際情況，參照煤礦等類似礦山的規范進行有色金屬露天礦的機修設施設計。