對賀斯格烏拉露天煤礦小設備大產能的技術分析和經驗總結

王百合 黃晨

摘 要：賀斯格烏拉露天煤礦自礦建以來，一直采取外委施工的經營模式，外委施工隊伍設備型號小，技術能力小。針對小設備小能力的生產現狀，通過技術措施、工程管理方法和控制手段的改善和創新，精細化管理采剝施工，使小設備發揮出了大產能，摸索出適合在外委施工經營模式設備能力小的情況下充分提高產能的有效途徑。

關鍵詞：外委施工；小型設備；技術措施

引言

賀斯格烏拉露天煤礦煤層構造為一寬緩向斜，露天區共4個煤組，其中全區可采有1-1、2-1、2-2、3-1、3-4、4-1六個煤層，資源儲量95000.52萬t，原煤容重1.28t/m3。劃分二個采區開采。礦區所在區域屬大陸性氣候，冬冷夏熱，干旱少雨。每年的6、7、8三個月為雨季，占全年降水量的70%，每年9月-翌年4月為霜凍期，最大凍土深度3.6m。礦區采剝工程全部外委，主要挖掘設備為Liebherr 964型、944型、924型液壓反鏟以及其他品牌液壓反鏟，主要運輸設備為航天泰特、北奔等品牌自卸汽車。Liebherr 964型液壓反鏟鏟斗容積為5m3，944型液壓反鏟鏟斗容積為2.5m3，其他品牌型號液壓反鏟容積為2.5m3。航天泰特自卸汽車裝載質量30000kg，貨箱內部尺寸5.6×2.8×1.6m，即25m3，最高行駛速度為54km/h。

1 礦區技術采剝能力與實際采剝能力對比

1.1 按主要設備技術生產能力分析礦區的采剝能力

1.1.1 通過采掘設備年技術生產能力計算礦區技術采剝能力

（1）設備臺班生產能力

式中：QB-挖掘機臺班生產能力，m3/臺班；T-每班作業小時數，h；E-鏟斗容積，m3；Km-鏟斗裝滿系數，按礦巖堅固性，取值0.95；Ks-物料在鏟斗中的松散系數，按礦巖堅固性，取值1.4；t-挖掘機裝車的一次循環時間，s，根據礦巖堅固性，挖掘機裝車的一次循環時間，s，根據礦巖堅固性，2.5m3挖掘機為35s，5m3挖掘機為37s；η-挖掘機工作時間利用系數，0.5～0.55。經計算，2.5m3液壓反鏟臺班生產能力為767.75m3/臺班，5m3液壓反鏟臺班生產能力為1452.51m3/臺班。

（2）設備年生產能力。每年正常剝離期為六個月，即全年剝離生產180天。采煤工程按全年計，即330天。采煤采用Liebherr 964型液壓反鏟。

式中：Qn-挖掘機臺年生產能力，萬m3/臺年；n-日工作班數；N-年工作日數。

經計算，2.5m3液壓反鏟臺年剝離生產能力為41.46萬m3/臺年；5m3液壓反鏟臺年剝離生產能力為78.44萬m3/臺年；5m3液壓反鏟臺年采煤生產能力為184.06萬噸/臺年。

（3）露天礦的采剝能力。2010年度二采區剝離用液壓反鏟共有20臺，年剝離能力為829.2萬m3。首采區Liebherr 剝離用964型液壓反鏟六臺、944型液壓反鏟兩臺、924型液壓反鏟兩臺，其他型號液壓反鏟50臺，年剝離能力為2709.48萬m3。合計年剝離能力3538.68萬m3。產煤采用Liebherr 964型液壓反鏟六臺，產能為1104.38萬噸。

1.1.2 通過運輸設備年技術生產能力計算賀礦技術采剝能力

（1）汽車臺班運輸能力

式中：PB-自卸汽車臺班運輸能力，m3/臺班；T-班作業時間，確定礦山每年工作日330天，主要工種每天工作三班，每班工作8小時。則作業時間的作業率為0.75；q-汽車容量（載重量），m3；txq-汽車運行周期，min；Kr-容積利用系數，經計算確定為65%。

其中：txq=tz+ty+tx+td

tz-裝車時間，2min；ty-往返運行時間，自卸汽車最高車速54km/h。礦區內限速，計算取平均行駛速度30km/h；tx-卸載時間，4min；td-汽車等待、停歇及入換時間，4min。

經計算，txq=26min。PB=225m3。

（2）汽車臺年運輸能力

Pn=TnPB

式中：Pn-汽車臺年運輸能力，萬m3/臺年；Tn-汽車年工作班數。

經計算，運巖汽車臺年運輸能力為12.15萬m3/臺年；運煤汽車臺年運輸能力為22.27萬m3/臺年。

（3）采用閉路循環即定鏟定車分析礦區車鏟比近5，則首采區和二采區總計年巖土運輸能力達4860萬m3，原煤運輸能力達855.17萬噸。

1.2 2010年度礦山主要設備產能與實際完成量對比

2010年度首采區完成剝離量4253萬m3，二采區完成剝離量908萬m3，合計5161萬m3；共回采煤量1799萬t。通過上述主要生產設備的技術生產能力分析可見，無論是采掘設備或是運輸設備，其年生產能力都遠小于礦區2010年度實際完成工程量。

2 實際采剝總量大于主要設備技術產能的技術分析

2.1 施工技術措施

礦區所屬地區的氣候條件決定了其每年的剝離工程施工期較短，賀礦創造性地采取了每年進入冰凍期前將翌年剝離工程施工范圍內的表土翻開覆蓋的方法，以減少凍層，將每年的實際剝離施工期延長到3月至10月中旬，即實現全年剝離生產229天，比正常剝離期180天多出49天。

2.2 提高采掘設備技術生產能力

2.2.1 改變鏟斗寬深比增加滿斗系數。傳統挖掘機鏟斗的寬深比一般為1.2：1，賀礦經過實踐證明，將寬深比增加到1.7：1，可使滿斗系數增加20%左右。同時，挖掘機利用待車時間把工作面礦巖歸攏靠近車輛停靠位置，挑出不合格大塊并整齊堆放，減小了挖掘阻力，提高了滿斗系數。

2.2.2 精細化管理減少挖掘機工作循環時間。制約挖掘設備能力的最主要因素是挖掘機工作循環時間，而縮短工作循環時間主要取決于液壓反鏟司機技術水平。實踐證明，聘用經驗豐富的司機并加強標準化、規范化作業培訓，使司機操作過程中的挖掘-提升-旋轉-卸料系列動作標準化規范化，可以大幅減少挖掘機工作循環時間。影響挖掘機工作循環時間的另一個重要因素是挖掘機工作旋轉角度。實踐證明，通過合理設計工作線長度、工作線布置形式和采掘帶寬度，精細布置自卸汽車進線方式，使挖掘機工作旋轉角度最小，可有效減少挖掘機工作循環時間。賀礦在進行剝離、采煤作業時，充分利用固定幫的運輸坡道，多臺階、多工作線、多工作面同時作業，挖掘機作業位置精細布置，自卸汽車裝車位置精細管理，一般條件下挖掘機旋轉角度均≤45°，充分縮短了挖掘機工作循環時間。

2.2.3 及時調度提高挖掘機工作時間利用率。在定鏟定車的配車情況下，車鏟比相對固定，此時及時向挖掘設備供車就成為提高挖掘機工作時間利用率的有效途徑，賀礦的生產實踐證明，充分發揮調度系統積極性，及時掌握生產現場設備運行情況，并根據實際生產情況進行車鏟及時調配，保證供車及時，并減少汽車等待、停歇和入換時間，可充分利用挖掘機工作時間，提高設備生產能力。

2.2.4 合理布置排土工作線，減少汽車排土作業時間。加強排土場現場安全監管，每個排土場工作線均有專人指揮，根據小型設備機動靈活的特點，在保證安全生產的前提下，適當縮短排土工作線，使同一條工作線上的作業汽車數目增加，提高了汽車排土作業效率，減少了作業等待時間，提高了運輸設備的運行效率，促進賀礦產能的提升。

2.3 合理匹配挖掘機斗容與汽車容積

為保證設備盡可能高的發揮效率，當汽車與挖掘機配合時，3-8鏟斗裝滿一車的鏟車容量配比較為合理。用每車鏟裝次數校核：

式中：Q-自卸汽車載重量，t；qd-鏟斗內巖石的重量，t；Z-每車可鏟裝斗數，取整數；V-自卸汽車的車廂容積，m3；V1-鏟斗內礦巖的松散體積，m3。

其中：

式中：E-鏟斗容積，m3；γ-礦巖容重，t/m3；Km-鏟斗的裝滿系數，設計取值0.95；Ks-鏟斗內礦巖松散系數，按礦巖堅固性，設計取值1.4。

經計算，qd=4.34t。

經驗算校核，賀礦采用5m3液壓反鏟與車廂容積25m3的自卸卡車組成的配套設備是經濟的，有助于提高設備效率，降低采裝作業裝車循環時間。

2.4 重視輔助工藝，保障設備實動率

修路即修車，賀礦非常重視礦區各級干線、支線、輔助線、聯絡線道路的保養維護，刮路機、前裝機及時對道路進行保養維護，大幅減小了設備故障率，提高設備實動率，保障了年采剝量的完成。在采剝工作面，賀礦采取了回填硬質巖土鋪墊的方式，前裝機及時整平工作面，有效避免了第四系砂質粘土地層平盤承載力不夠而造成施工設備陷停等問題，充分發揮了設備效率。在排土工作線，設定專人監管，保證設備安全作業的同時，嚴格控制汽車排卸距離，使推土機的推排量最小，縮短推土機推送距離，即保證了安全生產，又為運輸設備高效運行提供了良好的作業環境。同時，注重設備的日常保養與檢修，制定完善的設備大、中修計劃，保證設備三級完好率，并保證大修不過周，中修不過天，為設備的健康運行提供了有力保障。用切實的設備實動率保證了剝采總量的完成。

2.5 保證道路通過能力，提高礦山生產能力

保證道路通過能力，避免發生交通事故的同時，使運輸設備有序、高效運行，也是提高產能的行之有效的辦法。賀礦一般均修筑寬度30m以上的運輸道路。

N=■k

式中：N-道路通過能力，輛/h；v-自卸汽車在計算區段內的平均速度，km/h，計算取30km/h；n-道路數目，單車道時取0.5，雙車道時取1；s-二輛自卸汽車追蹤行駛的安全距離，m，取停產視距40m；k-車輛行駛的不均衡系數，一般為0.5。

經計算，賀礦運輸道路的通過能力750輛/h，有效保證了運輸設備的安全高效運行，為產能的穩步提升打下了穩固基礎。

2.6 加強疏干排水，保證礦山工程延深速度

賀礦創造性的在采坑采煤工作面上設置了深井水泵，直接抽排煤層含水，并配合地表疏干井，直接對煤層水進行疏干，加速地下水位降深。采坑周邊布置的深井疏干井，降低地下水位的同時，攔截周邊地下水向采坑內的排泄面匯聚。有了疏干工程的強力保障，賀礦的礦山工程年延深速度遠大于同類礦山每年10m左右的延深速度，事實證明，優越的疏干降水工作為產能的提升提供了保障。

2.7 工作線優化布置，提高回采強度

不同的工作線布置形式，對設備效率、經濟效益均有直接的影響。為使剝矸工程與采煤工程形成平行作業，避免相互間干擾，賀礦根據實際地質條件和開采技術條件，及時對工作線布置形式和推進方向進行調整，圍繞向斜軸布置環形工作線，提高了原煤回采強度。

3 結束語

露天礦采剝工程外委施工的開發建設模式，其雙贏、可操作性已越來越被更多的新建和改擴建礦山所采用。賀斯格烏拉露天煤礦通過不斷研究和完善技術措施、工程管理方法和控制手段，在使用外委施工小型工程設備的條件下，完成了遠超設備技術生產能力的采剝總量。經生產實踐證明這些技術措施、管理方法，對提高礦山總體生產水平是行之有效的，是在外委施工經營模式下充分提高產能的有效途徑。解決了礦山建設初期設備不足的矛盾，更是推遲了露天礦建設初期大型采運設備的購買，達到了節約建設期的設備費用和管理費用，降低露天煤礦的基建剝離量概算投資的目的。對露天礦山企業的科學發展具有重要的現實意義。

參考文獻

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[3]中國礦業學院.露天采礦手冊[M].北京：煤炭工業出版社，1986.

[4]李曉豁.露天采礦機械[M].北京：煤炭工業出版社，2010.

作者簡介：王百合（1982-），男，內蒙古自治區興安盟烏蘭浩特人，技術員，2002年畢業于包頭鋼鐵學院，就職于內蒙古錫林河煤化工有限責任公司，現任安全環保部副主任工程師，從事露天礦安全生產技術工作。