曹忠清

（大興安嶺古蓮河露天煤礦，黑龍江 大興安嶺 165308）

露天采礦機(jī)是從道路機(jī)械和井下綜采機(jī)組移植開發(fā)的一種新型露天采礦設(shè)備，自1981年在一些國家露天礦開始使用以來，在開采薄礦層及復(fù)合層狀礦床的選采方面日益顯示其優(yōu)越性。我國在開發(fā)的大型露天煤礦（產(chǎn)量規(guī)模10Mt以上）有平朔、霍林河、伊敏河、準(zhǔn)格爾等10余個(gè)，探討露天采礦機(jī)在我國露天煤礦的應(yīng)用具有重要意義。

1 資源條件

我國現(xiàn)開發(fā)的大型露天礦開采的均為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的近水平或緩傾斜復(fù)合煤層，煤層特征見表1。

表1 露天礦煤層特征

我國露天礦煤層賦存具有如下特點(diǎn)：

礦區(qū)煤層多，主采煤層只占可采煤層總數(shù)的1/2～1/6，而且煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

常溫條件下煤及圍巖的硬度都不大，但由于大部分露天礦處于東北嚴(yán)寒地區(qū)，冬季物料凍結(jié)后硬度急劇增加。

圍巖中存在空間分布不規(guī)則的硬夾層。

2 生產(chǎn)條件

現(xiàn)階段，我國露天煤礦普遍采用不同規(guī)格的單斗挖掘機(jī)用于工作面采煤作業(yè)。大型單斗挖掘機(jī)具有可靠性好，機(jī)動(dòng)性高，生產(chǎn)能力大，可匹配的運(yùn)輸設(shè)備多等優(yōu)點(diǎn)，但選采效果差。應(yīng)用單斗挖掘機(jī)采掘時(shí)，小于1m的薄煤層很難實(shí)現(xiàn)分采分運(yùn)，致使煤炭采出率降低；同時(shí)損失的煤炭作為剝離物排棄，堆積造成煤的自燃，污染環(huán)境。另一方面，薄層的夾矸無法剔除，開采過程中矸石混入原煤降低煤質(zhì)，影響企業(yè)效益；而且增加了無效運(yùn)輸及電廠的灰渣和矸石處理量，造成社會(huì)資源浪費(fèi)。即使厚度大于1m的煤層和夾矸層選采，也因?yàn)榕_(tái)階高度過低而嚴(yán)重影響大型單斗挖掘機(jī)的效率。

3 露天采礦機(jī)

3.1 作業(yè)方式

露天采礦機(jī)一般采用分層銑削方法開采，即露天采礦機(jī)在一個(gè)平整的場(chǎng)地工作，通過一層接一層地銑削地面物料完成施工，如圖1所示。如果每一層切削深度相同，則只需在設(shè)備上設(shè)定一次即可連續(xù)的完成全部開采作業(yè)（機(jī)器在銑削彎道時(shí)也是連續(xù)的）。根據(jù)開采臺(tái)階劃分和推進(jìn)方向不同，露天采礦機(jī)的開采方式可分為4種，如表2所示。

圖1 分層銑削開采方法示意圖

表2 開采方式分類

3.2 開采工藝

露天采礦機(jī)應(yīng)用靈活，既可與礦用自卸卡車配合，也可直接與帶式輸送機(jī)配合組成連續(xù)開采工藝系統(tǒng)。露天采礦機(jī)-卡車工藝靈活性高，且露天采礦機(jī)挖掘的工作面無需平整就能滿足汽車行駛的要求，因此特別適合于選采復(fù)合薄礦層，工藝系統(tǒng)布置如圖2所示。露天采礦機(jī)-帶式輸送機(jī)連續(xù)工藝能充分保證采礦機(jī)生產(chǎn)效率的發(fā)揮，而且能夠在0°～15°的縱坡上作業(yè)，使用范圍較廣，工藝系統(tǒng)布置如圖3所示。

圖2 露天采礦機(jī)-汽車工藝作業(yè)示意圖

圖3 露天采礦機(jī)-轉(zhuǎn)載機(jī)-帶式輸送機(jī)工藝作業(yè)示意圖

3.3 適用條件

露天采礦機(jī)集“穿、爆、采”功能于一身，幾乎所有的采礦機(jī)都具有很高的切割力，適用于露天礦選采作業(yè)，可廣泛應(yīng)用于如下情況：

（1）復(fù)雜條件下煤層的選擇開采及殘煤的回采。

（2）可維護(hù)煤層底板的完整性，避免穿孔、爆破情況下的采煤作業(yè)。

（3）可對(duì)長期需要進(jìn)行選采作業(yè)的薄煤層及需要剔除的矸石進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。

（4）露天采礦機(jī)的生產(chǎn)能力與中型輪斗挖掘機(jī)相當(dāng)，因此適用于厚度不大、賦存較為穩(wěn)定但物料強(qiáng)度較大的礦床開采。

3.4 古蓮河露天煤礦應(yīng)用實(shí)例

由于5＃煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸多、含矸率高、發(fā)熱量低，在露天礦生產(chǎn)初期此煤層年產(chǎn)量占露天礦年產(chǎn)量的比重大。5#煤選用液壓挖掘機(jī)配合91t卡車選采，選采難度大，煤炭含矸率高而且回收率比較低。2009年3月開始采用維特根2200SM露天采礦機(jī)選采，采礦機(jī)預(yù)對(duì)選采煤分層和夾矸分層進(jìn)行切割、破碎，煤直接裝入電廠車輛運(yùn)出工作面，夾矸直接排棄。此選采方案相對(duì)于液壓鏟選采方案節(jié)省露天礦費(fèi)用10元/t。維特根2200SM露天采礦機(jī)選采精度可達(dá)到0.2m，其選采后含矸率為7.74%，較選采前含矸率降低17.67%。極大的提高了煤炭發(fā)熱量和回收率。

結(jié)論

由以上分析可以看出，露天采礦機(jī)采用分層的開采方式，可以適應(yīng)我國露天煤礦煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、選采要求高的資源條件，在我國擁有較廣泛的應(yīng)用前景。國外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，露天采礦機(jī)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加礦山生產(chǎn)能力。在復(fù)合煤層和薄煤層的選擇開采中，可提高原煤質(zhì)量，節(jié)省選煤和矸石運(yùn)輸費(fèi)用，減少資源損失，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益。因此在我國推廣應(yīng)用露天采礦機(jī)有望改變露天煤礦的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，大幅度提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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