鋁土礦綜采、綜掘提高截割效率的探索研究

胥克俊，龔建云

（國家電投鋁電公司，寧夏 銀川 750001）

房柱法開采工藝為金屬非金屬礦山傳統的爆破開采工藝，房柱法開采一般選擇采用爆破崩落方式落礦，工作面一般不支護或采用簡易支護，當頂板穩定性差時預留0.5m～1m的頂柱，裝礦采用扒渣機、鏟運機等方式。該采礦方法生產工藝簡單、成本低、廢石混入率低，但勞動生產率低，礦石回收率低，安全可靠性差。

鋁土礦采用綜合機械化開采及掘進是科技進步的必然趨勢也是方向，綜采、綜掘在煤礦使用非常成熟，和房柱式開采相比具有安全高效、回采率高等特點。將煤礦井工機械化綜采工藝移植應用到鋁土礦井工開采，看似相似，實際存在非常大的困難。

掘進機選用EZB200A縱軸懸臂式綜合掘進機，綜掘機滾筒高低速配置，高速48轉/min，低速24轉/min，在鋁土硬度較大時采用低速，硬度較小時采用高速，而在實際使用中大多是使用高速，而使用高速就會使截齒磨損較快，使用低速的過程中會出現卡阻現象，效率較低，既高速速度過快，低速速度偏慢，日均掘進6.0m左右。日進尺最高達到10m，月進尺200m左右。截齒消耗平均5個/天左右。總體看掘進進度沒有達到最佳的效果，截齒消耗也是偏高的。

在對瓦廠坪鋁土礦綜采試驗適應性考證研究報告進行了充分討論后，認為通過整理巷探和現場采樣數據，構建了瓦廠坪首采區礦體模型，分析了薄礦體、斷層和溶蝕區對綜采的影響，并提出了針對性解決措施，驗證了首采區地質條件的符合性及礦體物理力學性質對綜采設備的適應性，研究成果表明瓦廠坪鋁土礦試驗工作面開采條件基本滿足綜合機械化開采。

在實際試驗中，選用類似的采煤機，型號為MG400/870-WD，由于MG870型采礦機自重過輕（34t），在工作面回采過程中頻繁跳動，經常造成漏電、斷線及軸承、齒輪損壞等故障，主要是滾筒結構、截割速度與鋁土礦特性不適應，造成截齒的磨蝕非常嚴重，最高時每千噸的截齒消耗達到近100個，成本難以承受，在放炮助采的情況下，每千噸仍然高達30個，每班更換截齒兩次，每次超過30分鐘以上，極大的降低了采礦效率，產量難以提升，成本居高不下。

由于煤的特性是脆性，在滾筒的高速沖擊下，很容易截割，而鋁土的特性具有粘性，具有很強的磨蝕性。在認真研究了鋁土礦的截割機理后，發現鋁土的截割和煤的截割機理存在著根本的不同，煤的截割是沖擊式破碎，而鋁土的截割是擠壓式破碎，沖擊式破碎要求滾筒的轉速很高，截割效果好，而擠壓式破碎轉速高反而起反作用，不但截割效果差，導致截齒磨損非常嚴重。要想用采礦機截割鋁土，必須改變截割方式同時必須將滾筒的轉速降下來。

經和采礦機廠家進行溝通，擬將現用四極電機更換為8極電機，速度下降一半，在滾筒截割轉速改變的同時改變滾筒截齒的布置方式，截齒截割火花將滾筒改為重型滾筒，葉面截齒由32個增加到48個，增加端面截齒10個（采煤機滾筒未設計端面齒），以保護滾筒體端蓋不受磨損，以適應擠壓式破碎的截割。

在將采礦機滾筒直徑由原1500mm改為1600mm的重型破巖滾筒后，同時將采礦機截割電機的極數更換為8極，滾筒轉速由50轉/min降為25轉/min。采礦機滾筒與電機更換后，總體效果有了較大改觀，截齒磨損相對降低，切割效率有了較大提高，因礦石硬度、產狀以及地質條件變化的影響，日循環仍只完成2刀，采取爆破助采措施后，日循環可完成3刀～4刀，松動爆破對工作面設備（特別是液壓支架）造成較嚴重損壞。產量提高了，同時截齒的消耗也降為15個/千噸左右，在實際開采試驗過程中，認為滾筒轉速25轉/min，仍然不是最佳工況，速度應該可以再進一步降低。在和采礦機廠家的進一步溝通下，對下一臺采礦機的轉速做了進一步的優化改進，將滾筒的轉速降為20轉/min。新采礦機，現截齒的消耗穩定在3個/千噸～8個/千噸左右，基本達到了最佳的效果。

圖1 截齒截割火花、過渡磨損的截齒齒體

鋁土礦綜掘在新開掘進工作面綜掘機的選配上，借鑒采礦機的使用情況，經和綜掘機廠家進行溝通交流后，建議選用單速6極電機，36轉/min，速度適中，廠家采納了我們的建議，制作加工了一臺6極電機，經過試用與對比，掘進效率高于雙速綜掘機，日掘進最高達到8m左右，同時截齒的消耗也有所下降，由原來的4個/天～5個/天降為3個/天～4個/天，維修量降低了，基本達到了預期的效果。

由于截割機理的不同，決定了截割滾筒轉速的不同，在研究了鋁土礦的特性和截割速度的關系后，現基本解決了綜采、綜掘在鋁土礦的應用問題，通過不斷的探索研究及改進優化，綜采、綜掘在鋁土礦的應用將更加成熟。