郭生茂 張海磊 雷明禮 顧新建 嚴文炳 柴衡山

(1.西北礦冶研究院；2.上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院)

某機械化礦山鑿巖設(shè)備測試

郭生茂1張海磊1雷明禮1顧新建2嚴文炳1柴衡山1

(1.西北礦冶研究院；2.上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院)

某特大型地下礦山采用無底柱分段崩落采礦法，鑿巖設(shè)備選擇國外全液壓鑿巖臺車。為尋求鑿巖臺車的最佳的工況參數(shù)，在礦巖條件下對其鑿巖性能進行測試。結(jié)果顯示：無論是鉆鑿平行炮孔還是扇形炮孔，鑿巖臺車在開孔對位與耗時、退釬時間、鉆孔速度及炮孔質(zhì)量等主要技術(shù)參數(shù)上均符合要求，完全能夠滿足實際生產(chǎn)要求。

機械化開采 無底柱分段崩落法 鑿巖臺車 鉆鑿速度 炮孔質(zhì)量

鑿巖設(shè)備是礦山大規(guī)模機械化開采的重要組成部分[1-2]。無軌自行鑿巖臺車可精確鉆鑿出不同角度和孔位的炮孔，裝長釬桿和多節(jié)釬桿鉆鑿深孔和大直徑炮孔，提供最優(yōu)的軸推力和大推力鑿巖，并能遠離工作面同時操作多臺鑿巖臺車。但是，任何先進的鑿巖設(shè)備對不同的巖層條件都有最佳工況參數(shù)的選擇問題，如果不考慮巖層的物理力學(xué)性能，一味地追求鑿巖速度，將各種參數(shù)調(diào)到最大值，可能會造成鉆桿扭斷、鉆頭損壞，反而影響鑿巖效率。

我國西部某大型地下礦山主要采用無底柱分段崩落采礦法，鑿巖設(shè)備選擇國外某型號全液壓鑿巖臺車。通過在該礦礦巖條件下對該型號鑿巖臺車進行鉆鑿平行炮孔、扇形炮孔測試，確定其最佳的工況參數(shù)[3]。

1 礦山礦巖條件

該礦區(qū)成礦地質(zhì)條件好，主要產(chǎn)出火山沉積變質(zhì)型礦床，其次有沉積變質(zhì)、沉積和熱液型礦床，計有鐵、銅、金、煤及石灰石等十余個礦種。該礦礦體產(chǎn)于紅山組淺色變鈉質(zhì)熔巖中，含礦圍巖為淺色塊狀含磁鐵變鈉質(zhì)熔巖、綠泥石化變鈉質(zhì)熔巖。

從物理力學(xué)性質(zhì)測定結(jié)果看，礦巖多屬堅硬-半堅硬巖類，抗壓強度較高，穩(wěn)固性較好。試驗礦塊礦石類型為赤鐵礦，密度為3.54 g/cm3，含水量為0.07%，極限抗壓強度為32～107 MPa，黏聚力為11.37 MPa，內(nèi)摩擦角為45°。

2 鑿巖臺車簡介

某型號鑿巖臺車是某世界著名的專業(yè)礦山設(shè)備公司生產(chǎn)的最新產(chǎn)品，具有鑿巖效率高，鉆孔質(zhì)量好，自動化程度高和易于操作等諸多優(yōu)點。該設(shè)備可自動接釬和退釬，具有高、中、低3個檔位，可根據(jù)巖石的性能選擇鑿巖速度，鉆機最大鉆鑿孔深55 m，孔徑范圍為55～110 mm，鉆臂可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，在排面內(nèi)可鉆鑿任何角度的深孔，性能優(yōu)越。

3 鑿巖臺車性能測試

3.1 平行炮孔鉆鑿速度測試

測試地點選擇在480 m分段3#礦塊拉槽第42～45排，炮孔直徑為80 mm，孔深25.8 m，傾角為90°，共測試18個鉆孔。測試結(jié)果見表1。

表1 平行炮孔鉆鑿測試結(jié)果

注：機高1.8 m，鉆機在中檔位鑿巖。

從表1可看出，在該礦礦巖條件下，該型號鑿巖臺車在0～6 m進尺實際鉆鑿平行炮孔的平均速度為0.668 m/min，6～12 m平均速度為0.613 m/min，12～18 m平均速度為0.558 m/min，18～24 m平均速度為0.487 m/min，超過24 m平均鑿巖速度為0.37 m/min。測試結(jié)果基本達到了其中速檔位要求的技術(shù)性能指標(平均鑿巖速度為0.5 m/min)。

3.2 扇形炮孔鉆鑿速度測試

鉆鑿扇形炮孔的測試地點在510 m分段3#礦塊放頂3-1巷第1排，共22個炮孔。測試結(jié)果見表2。

表2 扇形炮孔鉆鑿測試結(jié)果

注：機高1.8 m，鉆機在中檔位鑿巖。

從表2可看出，在該礦巖條件下，該型號鑿巖臺車在0～6 m進尺實際鉆鑿扇形炮孔的平均速度為0.68 m/min，6～12 m平均速度為0.62 m/min，12～18 m平均速度為0.478 m/min，18～24 m平均速度為0.386 m/min，24 m以上平均速度為0.31 m/min?；具_到了其中速檔位要求的技術(shù)性能指標(平均鑿巖速度為0.5 m/min)。試驗采場鑿巖布置形式見圖1。

圖1 試驗采場鑿巖布置形式

3.3 扇形炮孔質(zhì)量檢驗

鑿巖質(zhì)量主要是指臺車鉆鑿的炮孔偏斜情況，即實際炮孔孔底的位置與設(shè)計炮孔孔底位置的偏差值是否控制在誤差范圍內(nèi)。除切割槽以外，無底柱分段崩落采礦法的鑿巖主要是鉆鑿扇形炮孔，對炮孔的偏斜要求十分嚴格，一般都要求實際鉆鑿的炮孔傾角與設(shè)計值的誤差在3°以內(nèi)。 扇形炮孔偏斜情況檢驗結(jié)果見表3、表4。

表3 460 m分層4#進路炮孔偏斜情況

表4 440 m分層2#進路炮孔偏斜情況

從表3、表4可知，除460 m分層4#進路第1排炮孔因所處位置巖石較破碎影響炮孔質(zhì)量外，試驗采場炮孔鑿巖的質(zhì)量總體較好，平均一次鑿巖合格率為92.8%。

4 結(jié) 語

(1)在該礦礦巖條件下，如果操作規(guī)范，該型號鑿巖臺車完全能夠滿足該礦鑿巖要求。

(2)礦巖條件、鑿巖深度、操作是否規(guī)范是影響臺車鑿巖精度和效率最主要的3個因素，礦山人員在設(shè)計和生產(chǎn)中應(yīng)當注意[4-7]。

(3)為了保證中深孔的裝藥質(zhì)量，取得良好的爆破效果，降低大塊產(chǎn)出率，還須選配相應(yīng)的深孔裝藥車。

[1] 李啟月.工程機械[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2007.

[2] 李夕兵.鑿巖爆破工程[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2011.

[3] 余 健.高分段大間距無底柱分段崩落采礦貧化損失預(yù)測與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D].長沙：中南大學(xué),2007.

[4] 姚 曙.完善鑿巖臺車工藝提高采礦機械化效率[J].采礦技術(shù),2001(3):59-60

[5] 周 浩.邢科禮，錢 鳴,典型液壓鑿巖臺車防卡釬系統(tǒng)分析及探究[J].礦山機械,2013(3):17-21.

[6] 周繼勤.淺談地下無軌設(shè)備使用問題及加強設(shè)備基礎(chǔ)管理途徑[J].礦山機械,2004(9):62-63.

[7] 李東明.全液壓鑿巖臺車專用防卡桿閥的設(shè)計與應(yīng)用[J].礦山機械,2001(12):17-19.

2015-07-15)

郭生茂(1972—)，男，所長，高級工程師，730900 甘肅省白銀市。