綜采設(shè)備在鋁土礦山的選型應(yīng)用與優(yōu)化

吳延平

（國家電投集團(tuán)貴州遵義產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，貴州 務(wù)川 564305）

國家電投集團(tuán)遵義公司下屬瓦廠坪鋁土礦位于貴州省遵義市務(wù)川縣，其礦體展布情況、賦存情況等開采技術(shù)條件與煤礦相近，經(jīng)過前期分析研究與考察論證決定引進(jìn)綜采設(shè)備進(jìn)行回采。2018年1102采場開始進(jìn)行工業(yè)性回采，經(jīng)過近兩年的生產(chǎn)實(shí)踐與優(yōu)化，綜采設(shè)備基本適應(yīng)礦山生產(chǎn)，應(yīng)用基本成功。

1 基本情況

1.1 采場情況

1102采場可采走向長度496m，傾斜長度123m，礦層平均傾角23°，礦層平均厚度2.2m，礦體多為豆?fàn)睢⑸俨糠譃榘胪痢⑺樾紶睿坏V體致密、無裂隙，無節(jié)理發(fā)育，整體性完好，礦層硬度系數(shù)f：4-6。

采面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽均為梯形斷面，掘進(jìn)斷面為14.7㎡，凈斷面為12.6㎡；巷道多為工字鋼棚支護(hù)，其中運(yùn)輸順槽斷面為2.8m(中高)×4.5m（寬），回風(fēng)順槽斷面為2.8m×4.0m，切眼斷面為2.8m×6.5m。

1.2 綜采設(shè)備選型

經(jīng)生產(chǎn)廠家現(xiàn)場考察與分析研究，進(jìn)行了綜采三機(jī)設(shè)備選型配套。

1.2.1 采礦機(jī)

根據(jù)礦體賦存條件，以及礦石較煤礦堅(jiān)硬且易粘結(jié)、碎脹性較差，考慮“大馬拉小車”，確定采礦機(jī)的主要參數(shù)如下：總裝機(jī)功率不小于600W，截深不小于630mm，采高1.5m～3.0m，平均2.16m左右，生產(chǎn)能力不小于100萬t/a，牽引方式為銷排式無鏈電牽引，牽引力不小于345kN，額定電壓1140V，最大適應(yīng)傾角30°～40°。根據(jù)鋁土礦層厚度、硬度、傾角及容重等情況，并考慮鋁土礦特性，配套選用MG400/870-WD型交流電牽引采礦機(jī)。

1.2.2 刮板運(yùn)輸機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)

根據(jù)采礦機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率和礦層工作面長度等因素，設(shè)計(jì)選用與MG300/730-AWD1型交流電牽引采礦機(jī)配套的SGZ764/2×375型刮板輸送機(jī)，其輸送能力600t/h，與其配套的轉(zhuǎn)載機(jī)選用SZZ764/110型，輸送能力1000t/h，經(jīng)驗(yàn)算生產(chǎn)能力滿足要求。

表1 采礦機(jī)技術(shù)參數(shù)表

表2 刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)

表3 順槽用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)技術(shù)參數(shù)

表4 液壓支架技術(shù)參數(shù)

1.2.3 液壓支架

礦體直接頂板圍巖為鋁土巖、頁巖，均屬軟質(zhì)巖石，厚2m～3m，抗壓強(qiáng)度4.7MPa～18.1MPa,直接頂屬Ⅰ類不穩(wěn)定頂板；基本頂抗壓強(qiáng)度一般12MPa～14MPa，基本頂按Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)；礦體直接底板是鋁土質(zhì)泥巖及鋁土質(zhì)、灰質(zhì)頁巖等，亦屬軟質(zhì)巖石，抗壓強(qiáng)度8.1MPa～51.2MPa，一般為Ⅱ～Ⅲ類松軟～較軟底板。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合工作面回采工藝、采高，根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度的驗(yàn)算和支架結(jié)構(gòu)高度等參數(shù)的校核，選取ZY4800/13/32型掩護(hù)式液壓支架和ZYG4800/13/32 型過渡支架。

1.3 生產(chǎn)組織方式

采用“三八”制、“兩采一準(zhǔn)”作業(yè)模式，即兩班采礦、一班檢修維護(hù)。進(jìn)刀方式為機(jī)尾斜切進(jìn)刀，下行割礦，空刀返回，循環(huán)進(jìn)尺為0.63米。

2 綜采設(shè)備運(yùn)行情況

2.1 采礦機(jī)

回采初期由于MG870型采礦機(jī)自重過輕（34t），在工作面回采過程中頻繁跳動(dòng)，經(jīng)常造成漏電、斷線及軸承、齒輪損壞故障，滾筒結(jié)構(gòu)、截割速度與鋁土礦特性不適應(yīng)。將采礦機(jī)滾筒更換為重型破巖滾筒、截割電機(jī)由4極更換為8極、滾筒轉(zhuǎn)速由50轉(zhuǎn)/min降為25轉(zhuǎn)/min之后，截齒磨損相對降低，切割效率相對提高，但是由于采礦機(jī)選型偏小，遇硬巖超負(fù)荷截割，滾筒、滑靴、行走輪等磨損嚴(yán)重，截齒損耗量大，造成設(shè)備維修量大、配件更換頻繁，影響產(chǎn)能。

經(jīng)與科研單位、廠家共同研究后，決定將采礦機(jī)更換為MG500/1170-AWD1型，基本杜絕了電氣故障，平均截割速度由MG870型的0.3米/分提高到0.9米/分，磨損得到有效控制、截齒消耗大幅下降，總體運(yùn)行良好，基本適應(yīng)生產(chǎn)需要。

2.2 刮板輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)

主要表現(xiàn)為磨損嚴(yán)重、備品備件消耗偏高、檢修換件頻率高等，對生產(chǎn)影響較大。從開始回采至采場回采結(jié)束，1102采場共采出礦石約50萬噸，刮板輸送機(jī)所有刮板已進(jìn)行三次整體施焊，鏈環(huán)上下面磨損已超過1/3，由于磨損導(dǎo)致鏈環(huán)伸長無法正常進(jìn)入鏈輪凹槽，經(jīng)常斷鏈；刮板機(jī)頭、機(jī)尾鏈輪磨損嚴(yán)重；溜槽中底板已磨損超過一半，過渡槽翼板磨損較嚴(yán)重，已焊接多次；轉(zhuǎn)載機(jī)磨損情況與刮板機(jī)相似。

2.3 液壓支架

液壓支架總體情況良好，工作面支架頂梁接頂嚴(yán)密、支撐可靠、移架拉架平穩(wěn)，無擠架壓架情況，工作面基本實(shí)現(xiàn)“三直、兩平、一凈、兩暢通”。回采期間液壓支架未出現(xiàn)任何故障，液壓及機(jī)械系統(tǒng)工作狀態(tài)平穩(wěn)，工作面采高最低1.8m，最高3m，與刮板輸送機(jī)、采礦機(jī)配合適應(yīng)。

3 綜采設(shè)備優(yōu)化情況

針對1102工作面回采過程中綜采設(shè)備存在的問題，經(jīng)與設(shè)備廠家共同進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)后做了以下的優(yōu)化改進(jìn)：

3.1 采礦機(jī)的優(yōu)化

針對MG1170-AWD1采礦機(jī)在首采面行走輪、滑靴、齒軌磨損嚴(yán)重的問題，將節(jié)距為126型齒軌更換為節(jié)距為151型齒軌，并更換了與之配套的采礦機(jī)的行走箱，經(jīng)過近2個(gè)月的運(yùn)行，采礦機(jī)行走輪磨損嚴(yán)重的問題已基本得到了解決，未出現(xiàn)行走輪過磨損及斷齒現(xiàn)象。

3.2 刮板運(yùn)輸機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)的優(yōu)化

3.2.1 刮板運(yùn)輸機(jī)的優(yōu)化

針對1102工作面刮板運(yùn)輸機(jī)中、底板磨損嚴(yán)重的問題，將中、底板厚度增加至50mm，并采用Hardox450 進(jìn)口板材，布氏硬度為450HBW；增大采機(jī)牽引輪齒面與銷排齒柱的接觸面積，減緩銷排和牽引輪的磨損；采用特殊熱處理工藝，將銷排上表面與下表面（與采礦機(jī)導(dǎo)向滑靴接觸面）進(jìn)行淬火處理，淬火硬度HRC50-55；把接續(xù)面的刮板運(yùn)輸機(jī)過渡槽的上翼板設(shè)計(jì)為活動(dòng)可拆卸結(jié)構(gòu)，并提高上翼板材質(zhì)，磨損后方便更換；鏈輪結(jié)構(gòu)更換為雙輸出結(jié)構(gòu)，鏈輪片為剖分式可拆卸結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場檢修并及時(shí)更換；增加自動(dòng)伸縮機(jī)尾，可實(shí)現(xiàn)快速便捷地調(diào)節(jié)刮板鏈的長短，保證鏈條具有合理的張緊力，提高了鏈條和鏈輪的嚙合性能。

3.2.2 轉(zhuǎn)載機(jī)的優(yōu)化

采用鏈道下沉設(shè)計(jì)，使鏈條盡量不接觸中板；槽體采用可更換活中板耐磨塊設(shè)計(jì)，防止鏈條與中板摩擦，方便井下更換受損中板；鏈輪結(jié)構(gòu)更換為雙輸出結(jié)構(gòu)，鏈輪片為剖分式可拆卸結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場檢修并及時(shí)更換。

4 小結(jié)

傳統(tǒng)的綜采設(shè)備是基于煤礦進(jìn)行的設(shè)計(jì)，因鋁土礦與煤炭的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，在回采使用中發(fā)現(xiàn)不少的問題，在對綜采設(shè)備逐步優(yōu)化改進(jìn)后，目前綜采面單產(chǎn)能力可穩(wěn)定在2100噸/日左右，達(dá)到了預(yù)期的安全可靠和高回采率的目標(biāo)，產(chǎn)能亦基本滿足要求，綜采工藝設(shè)備在鋁土礦山的應(yīng)用基本取得成功。

5 下一步工作方向

5.1 持續(xù)推進(jìn)采礦機(jī)優(yōu)化改造工作，不斷提高采礦能力和設(shè)備使用壽命，如開展小滾筒優(yōu)化改進(jìn)適應(yīng)礦體厚度變化。

5.2 較煤礦而言，刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)仍然存在磨損嚴(yán)重、事故多發(fā)、檢修維護(hù)工作量大等影響因素，將開展綜采工作面帶式輸送機(jī)、帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的研發(fā)及使用，徹底解決綜采工作面運(yùn)輸問題，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。