張國強(qiáng) 徐志宏 吳立活

（1.五礦礦業(yè)控股有限公司，安徽合肥234000；2.《金屬礦山》雜志社，安徽馬鞍山 243004）

金屬地下礦山生產(chǎn)能力（以下簡稱礦山生產(chǎn)能力）是礦山企業(yè)的一項(xiàng)重要生產(chǎn)指標(biāo)［1］，是反映礦山生產(chǎn)規(guī)模大小的重要標(biāo)志，是礦山首先要解決的重要問題。金屬地下礦山采礦鑿巖作業(yè)（以下簡稱鑿巖作業(yè)）是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，鑿巖作業(yè)進(jìn)度、精度、開孔偏差、終孔位置偏斜誤差等參數(shù)是影響后續(xù)爆破作業(yè)后礦石塊度是否均勻和礦塊二次爆破作業(yè)頻次的關(guān)鍵因素，對提高礦山生產(chǎn)能力至關(guān)重要。礦山管理人員利用現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)并多次進(jìn)行相關(guān)現(xiàn)場試驗(yàn)，研究影響生產(chǎn)能力的關(guān)鍵因素，探索提升礦山生產(chǎn)能力的有效途徑。

1 傳統(tǒng)鑿巖設(shè)備介紹

某地下金屬礦山鑿巖作業(yè)最初采用YGZ90鉆機(jī)，該鉆機(jī)鉆頭直徑60 mm，可施工鉆孔直徑64 mm［2］。該鉆機(jī)施工10 m以下鉆孔，效率較高。施工10～15 m鉆孔時，裝、卸釬桿均為人工，鑿巖作業(yè)效率開始下降。當(dāng)鑿巖作業(yè)的深度＞15 m時，YGZ90鉆機(jī)出現(xiàn)鑿巖作業(yè)進(jìn)度慢、鑿巖作業(yè)精度差、出現(xiàn)鉆桿彎曲現(xiàn)象、鉆頭消耗增加、設(shè)備故障多；爆破作業(yè)后礦石塊度不均勻、礦塊二次爆破作業(yè)頻度多等弊端，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)能力的提高。

2 礦山生產(chǎn)能力的初步提升

2.1 生產(chǎn)能力初步提升前存在的問題

該礦山原設(shè)計礦石年生產(chǎn)能力為100萬t，采用分段高度為10 m，進(jìn)路間距為10 m，由于YGZ90鉆機(jī)施工10～15 m以上深鉆孔時，出現(xiàn)了鑿巖作業(yè)進(jìn)度慢、開孔位置誤差大、鉆桿彎曲導(dǎo)致終孔位置偏斜增大、鉆頭消耗增加、設(shè)備故障多等問題；爆破后也出現(xiàn)礦石塊度不均勻、礦塊二次爆破作業(yè)頻度多等問題；二次爆破對巷道的破壞而修復(fù)的成本，二次爆破材料的成本都增加了采礦作業(yè)成本，礦石年生產(chǎn)能力只能達(dá)到80萬t左右，無法達(dá)到礦山年設(shè)計生產(chǎn)能力100萬t的規(guī)模。

2.2 生產(chǎn)能力初步提升采取的對策

為了進(jìn)一步發(fā)揮礦山規(guī)模效益，初步提升礦山生產(chǎn)能力，針對YGZ90鉆機(jī)施工10～15 m以上鉆孔時出現(xiàn)的問題，決定引進(jìn)動力更強(qiáng)大的QZG 80A潛孔鉆機(jī)。由于鑿巖動力增加，初步解決了鑿巖進(jìn)度慢、鉆頭消耗增多的問題；鉆孔直徑增加后，鉆桿直徑也加粗，這樣可以使開孔、終孔偏斜變小，使二次爆破后礦石塊度不均勻、礦塊二次爆破作業(yè)頻度多等問題也得到初步控制，礦山年生產(chǎn)能力可以達(dá)到200萬t左右。

3 礦山生產(chǎn)能力大幅提升

3.1 生產(chǎn)能力大幅提升前存在的問題

但QZG 80A潛孔鉆機(jī)施工深度＞25 m的鉆孔時，出現(xiàn)了鑿巖作業(yè)進(jìn)度明顯變慢，鉆桿長度＞25 m后鉆桿彎曲度增加，終孔位置偏斜變大，鉆機(jī)的故障率變大，鑿巖效率變低等問題；＞25 m以上礦塊爆破作業(yè)后仍出現(xiàn)礦石塊度大小不一、二次爆破作業(yè)頻度增加的問題，使礦山年生產(chǎn)能力局限在200萬t/a左右而無法大幅度提高。

3.2 生產(chǎn)能力大幅提升采取的對策

為了進(jìn)一步發(fā)揮礦山規(guī)模效益，大幅度提升礦山生產(chǎn)能力，采用分段高度為15 m，進(jìn)路間距為15 m大結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊。針對QZG 80A潛孔鉆機(jī)施工＞25 m時出現(xiàn)的問題，引進(jìn)瑞典Atlas Cop（阿特拉斯公司）的先進(jìn)采礦鑿巖臺車SIMBAH1354，國外礦山年生產(chǎn)能力500萬t左右的金屬地下礦山多配備該鑿巖臺車［3］；該采礦鑿巖臺車長×寬×高=8 495 mm×2 430 mm×3 110 mm，旋轉(zhuǎn)角范圍為 0°～360°，俯仰角范圍為-180°～+180°，鑿巖中心為1.82 m，釬桿庫可容27根釬桿（一般不裝滿），單釬桿長1.52 m［4-5］。該鑿巖臺車的參數(shù)指標(biāo)較前述設(shè)備均有較大改善，該臺車剛試驗(yàn)時，由于體積較大，加上剛開始操作人員操作不熟練，臺車移動困難，浪費(fèi)了作業(yè)時間，無形中降低了作業(yè)效率；但該臺車鑿巖速度是QZG80A潛孔鉆機(jī)的3～4倍，鑿巖作業(yè)效率高，裝、卸釬桿均為機(jī)械化，大大降低了工人勞動強(qiáng)度，這方面受到了現(xiàn)場操作人員的歡迎，為進(jìn)一步檢驗(yàn)使用效果，進(jìn)行了如下現(xiàn)場試驗(yàn)。

3.3 現(xiàn)場試驗(yàn)

從現(xiàn)場操作的實(shí)際情況來看（礦山生產(chǎn)能力與采礦鑿巖作業(yè)的關(guān)系見表1），該采礦鑿巖臺車在硬度較大的巖層中作業(yè)時，平均每米釬桿鉆進(jìn)所用時間100 s左右；在硬度較小的巖層中作業(yè)時，平均鉆進(jìn)每米釬桿所用時間40 s左右；換釬桿所用時間40 s左右，退釬桿所用時間50 s左右。而QZG 80潛孔鉆在硬度較大的巖層中作業(yè)時，平均每米釬桿鉆進(jìn)所用時間600 s，在硬度較小的巖層中作業(yè)時，平均每米釬桿鉆進(jìn)所用時間300 s，換、退釬桿時間是60 s，效率提高了6～7倍。隨著現(xiàn)場操作人員對采礦鑿巖臺車操作水平的逐步熟練，每班鉆孔作業(yè)量呈逐漸上升趨勢，對應(yīng)的生產(chǎn)能力（礦巖量）也穩(wěn)步提升；單班鉆孔最高產(chǎn)量實(shí)際可達(dá)到170 m，平均每班鉆孔作業(yè)量達(dá)到110 m左右，單臺采礦鑿巖臺車每月鉆孔產(chǎn)量可達(dá)110×3×30×0.8=7 920 m。每月對應(yīng)礦山生產(chǎn)能力（礦巖量）在63 360～97 920 t，生產(chǎn)能力（礦巖量）是QZG80潛孔鉆機(jī)的3～4倍。

?

3.4 影響爆破作業(yè)效果的現(xiàn)場試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和需要，對影響爆破作業(yè)效果的邊孔角和鉆孔排距進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。選取鉆孔邊孔角45°、50°、57°和排距1.5 m、1.7 m、1.9 m 進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)；試驗(yàn)結(jié)果顯示：邊孔角為50°、排距為1.7 m時，爆破作業(yè)后的大塊少，后排孔不易被堵，礦堆的流動性好，爆破作業(yè)后的效果最好。其它角度和其它排距的大塊率和礦堆的流動性都要差一些［8］。

3.5 采礦鑿巖臺車成本消耗的現(xiàn)場試驗(yàn)

采礦鑿巖臺車自第1月井下開始生產(chǎn)試驗(yàn)，至第5月試驗(yàn)基本完成，產(chǎn)量穩(wěn)定提高，單車產(chǎn)量達(dá)到8 231.67 m。臺車試驗(yàn)期間成本消耗數(shù)據(jù)見表2，材料消耗主要包括工具、電纜、油品等，備品備件主要有鉆頭、鉆桿、釬尾等，采礦鑿巖臺車試驗(yàn)抽調(diào)6名職工進(jìn)行試驗(yàn)，每月發(fā)生人工費(fèi)12 000元［4-5］。

?

由表2可以看出，第1月、第2月、第3月鉆孔成本費(fèi)偏高，第4月鉆孔成本費(fèi)28.08元/m，第5月鉆孔成本費(fèi)為27.02元/m，后2個月降到了定額水平。隨著職工操作熟練程度的提高，保養(yǎng)到位和維修技術(shù)的提高，鉆孔產(chǎn)量在逐步增大，相應(yīng)的操作人員、維修人員逐步減少，備件、材料消耗逐漸降低；鉆孔成本消耗逐漸降低。

3.6 試驗(yàn)期間出現(xiàn)的問題及解決措施

采礦鑿巖臺車下井后出現(xiàn)了一系列故障，其中最典型的是設(shè)備受潮后的電氣故障；該設(shè)備主要是電氣控制液壓元件執(zhí)行鉆孔的系列動作，由于井下濕度較大且電氣元件受潮后工作極不穩(wěn)定，造成電氣元件故障，如機(jī)械手不能回到等待位置、夾釬器無動作、無推進(jìn)無沖擊、鑿巖臺車無左右旋轉(zhuǎn)等。最嚴(yán)重的一次故障發(fā)生在第3月，由于頂板滴水到操作臺且無防護(hù)措施致使電纜內(nèi)部的1根插針折斷［4-5］；針對這一情況設(shè)備工程師積極與廠家溝通，綜合各方面意見決定在設(shè)備的配電箱及操縱臺等處放置可重復(fù)使用的硅膠干燥機(jī)，經(jīng)處理后此類故障基本消失。

在試驗(yàn)第1月還發(fā)生了2次高壓蓄能器的損壞問題，2次都是由于維修人員對該部位的原理、維護(hù)保養(yǎng)和檢查方法不明確且廠家沒有指導(dǎo)到位而致［4-5］；目前將該部位作為重點(diǎn)，每周保養(yǎng)2次，維修人員每班檢查。由于該設(shè)備在該地下礦山首次使用，沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)借鑒，備件消耗計劃不準(zhǔn)確，多數(shù)情況是遇到備件損壞了才按廠家建議臨時購置，影響了設(shè)備的正常使用；通過使用一段時間后，摸索出使用該設(shè)備的一些規(guī)律，能夠針對性地訂購備件，增加了備件消耗計劃的準(zhǔn)確性，減少了設(shè)備的故障停機(jī)率；針對進(jìn)口設(shè)備備件價格高、到貨周期長的問題，對一些易損、易耗備件進(jìn)行國產(chǎn)化生產(chǎn)，選擇實(shí)力強(qiáng)、信譽(yù)好的周邊廠家作為長期合作伙伴。

經(jīng)過5個月的現(xiàn)場試驗(yàn)，操作人員已經(jīng)能夠熟練、正確地操作鑿巖臺車，作業(yè)效率也逐月上升，操作人員對設(shè)備的點(diǎn)檢及日常保養(yǎng)也比較到位；維修人員能夠根據(jù)設(shè)備故障現(xiàn)象及時準(zhǔn)確地確定故障原因，在日常的定期保養(yǎng)中對需保養(yǎng)部位做到了心中有數(shù)［4-5］；對鑿巖臺車的管理水平也有了明顯提高，對設(shè)備的運(yùn)行狀況、備件消耗、維修情況等都建立了設(shè)備臺帳，對鑿巖臺車的維護(hù)保養(yǎng)工作做到有據(jù)可依。

3.7 采礦鑿巖臺車改進(jìn)的方向

（1）采礦鑿巖臺車的備品備件多為進(jìn)口，價格昂貴，采購周期長，需向備品備件的國產(chǎn)化方向逐步改進(jìn)。

（2）如能在采礦鑿巖臺車操作系統(tǒng)增加一套能夠測量鉆孔孔深的裝置，在控制面板上相應(yīng)增加操作按鈕和顯示屏，做到現(xiàn)場瞬時顯示鉆孔的深度、角度和鉆孔速率等指標(biāo)，則采礦鑿巖臺車的使用效果會更好。

（3）目前采礦鑿巖臺車的鉆孔角度定位仍沿用坡度規(guī)人工定位的老方法，鉆孔角度定位的自動化和準(zhǔn)確性方面有待進(jìn)一步加以改進(jìn)。

4 結(jié) 論

（1）礦山鑿巖作業(yè)效率、鑿巖作業(yè)深度和鑿巖作業(yè)精度影響著爆破作業(yè)的質(zhì)量，進(jìn)一步影響礦山生產(chǎn)能力。

（2）為進(jìn)一步提高礦山生產(chǎn)能力，需要使用鑿巖作業(yè)效率高、鑿巖作業(yè)精度高、鑿巖作業(yè)施工孔深更深的高性能鑿巖設(shè)備，才能提高采礦爆破作業(yè)質(zhì)量，進(jìn)一步提高礦山生產(chǎn)能力。采礦鑿巖臺車的引進(jìn)在很大程度上提高了礦山生產(chǎn)能力，從而創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益，在日趨激烈的市場競爭中，鑿巖臺車的引進(jìn)將為礦山的高速發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。