基于復(fù)雜系統(tǒng)薄礦體機(jī)械化開采的研究與應(yīng)用

李國清 王奇

摘要：針對(duì)某礦山企業(yè)新老中段同時(shí)開采，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜多變，礦體薄，施工單位勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)日趨老化，社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)成本逐年上升，機(jī)械化水平低，生產(chǎn)能力低下，安全形勢(shì)日益嚴(yán)重等問題，合理選擇機(jī)械化開采代替以前人力開采出礦方式，在新生產(chǎn)的作業(yè)中段采用軌道運(yùn)輸，減少高體力作業(yè)人員，降低生產(chǎn)成本，提高了安全本質(zhì)化水平，在復(fù)雜系統(tǒng)薄礦體新老交替開采礦山解決類似問題具有很好地創(chuàng)新應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無軌運(yùn)輸;鏟運(yùn)機(jī);溜礦井;復(fù)雜系統(tǒng);薄礦體

1現(xiàn)狀及問題

1.1現(xiàn)狀

某礦山企業(yè)320m標(biāo)高以上各中段大部分采用無軌運(yùn)輸加人力裝運(yùn)及人力膠輪車運(yùn)輸?shù)姆绞匠龅V，這一傳統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)高強(qiáng)度勞動(dòng)力要求極高，核心工種為推車工，年齡普遍在50歲以上。隨著電瓶牽引車的引進(jìn)，解決了運(yùn)輸過程中過度依賴高強(qiáng)度勞動(dòng)力的問題，但是人員未減少，運(yùn)輸效率扔極低。一直以來都存在采掘運(yùn)輸系統(tǒng)多且復(fù)雜，礦體薄，機(jī)械化水平低的特點(diǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

針對(duì)企業(yè)采掘運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題以及上部中段“探邊掃盲”的采礦政策以及繼續(xù)加強(qiáng)機(jī)械化水平達(dá)到機(jī)械化減人降低生產(chǎn)成本的要求， 2018年開始對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)薄礦體機(jī)械化開采研究。主要是小型機(jī)械化在老中段中的應(yīng)用、無軌設(shè)備與有軌設(shè)備加溜井相結(jié)合的采掘模式以及小型鏟運(yùn)機(jī)在無軌中段的應(yīng)用，以達(dá)到提高采掘機(jī)械效率、提高采掘作業(yè)安全性以及機(jī)械化減人降低生產(chǎn)成本的目的。

1.2問題

企業(yè)老系統(tǒng)多，巷道段面小且復(fù)雜，市面上大型機(jī)械化設(shè)備無法使用，新開中段與上部中段，段面不同，機(jī)械化水平不同，不能做到統(tǒng)一高效開采，軌道運(yùn)輸及無軌運(yùn)輸同時(shí)存在，機(jī)械化設(shè)備難以選擇。

2解決思路

礦體薄、運(yùn)輸距離長、巷道斷面窄的中段，為了減少生產(chǎn)成本，降低體力勞動(dòng)需求，采用無軌蓄電池機(jī)車（SD6000/72-QY型）或者直接采用礦用三輪車運(yùn)輸至溜井，裝載設(shè)備選用小型扒渣機(jī)、小型鏟運(yùn)機(jī)。

3機(jī)械化效率提高研究

3.1無軌運(yùn)輸設(shè)備與有軌運(yùn)輸設(shè)備通過溜井結(jié)合提高生產(chǎn)效率。

該方式主要解決上部中段為老中段，無軌，下部中段為新開中段，有軌，豎井提升方式為礦車提升的生產(chǎn)系統(tǒng)的采掘運(yùn)輸問題。上部生產(chǎn)中段采用小型扒渣機(jī)出礦到三輪車上，三輪車運(yùn)輸?shù)V石到系統(tǒng)溜井，通過振動(dòng)放礦機(jī)溜到底部中段。下部中段采用0.5m?礦車及有軌電機(jī)車運(yùn)輸，極大提高生產(chǎn)效率。該方式最大限度解決了上部中段采掘、運(yùn)輸人力成本高的問題，解決了上部中段巷道擴(kuò)幫、拉底及鋪設(shè)軌道的費(fèi)用，統(tǒng)一集中到一個(gè)中段出礦符合現(xiàn)代礦山出礦方式，提高提升效率。

3.2鏟運(yùn)機(jī)在上部無軌中段的高效應(yīng)用。

鏟運(yùn)機(jī)出礦能力計(jì)算：

鏟運(yùn)機(jī)出礦能力可按下式計(jì)算：

式中：Q——鏟運(yùn)機(jī)出礦能力，t/h，即每小時(shí)出礦能力。

TA——每小時(shí)運(yùn)行時(shí)間，min/h，指地下鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)在每小時(shí)內(nèi)，由于生產(chǎn)中各種不可避免的耽誤，包括從一個(gè)地點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)、定期車輛檢修、加燃料和水、或操作著需要休息而停車的等，取TA=40min。

QH——鏟斗每一循環(huán)有效載重，t。

K——裝滿系數(shù)，取K=0.9。

t——每一循環(huán)固定工作時(shí)間，min，指停車、調(diào)車、裝載和卸載時(shí)間，取t=2.5min。

Tv——裝載點(diǎn)與卸載點(diǎn)間行車所需的總時(shí)間，min，Tv=2S╱V，S為單程運(yùn)輸距離，m;V為平均速度，取V=2km/h。

當(dāng)采場(chǎng)礦石裝運(yùn)方式是鏟運(yùn)機(jī)時(shí)，其裝卸礦路線是經(jīng)出礦穿裝礦后，運(yùn)至脈外中段運(yùn)輸巷一側(cè)的裝車硐室，然后倒入至中段運(yùn)輸巷內(nèi)的礦車內(nèi)，經(jīng)計(jì)算，出礦穿到裝車硐室的平均運(yùn)礦距離S=35m。

以單個(gè)中段礦廢運(yùn)輸總量約5萬t，約2年回采時(shí)間計(jì)算，按班工時(shí)利用率約70%，每年300d工作制度，每天平均出礦2班，則一天出礦時(shí)間約11h，則要求的鏟運(yùn)機(jī)出礦能力Q=10.8t/h，以此反算QH。

QH=10.8×（2.5+2.1）╱（40×0.9）=1.38t。

按礦石密度為3.62t/m3，松散系數(shù)1.6，裝滿系數(shù)0.9計(jì)算，經(jīng)計(jì)算要求的鏟運(yùn)機(jī)斗容是0.6m3，基于此，鏟運(yùn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)斗容取0.6m3。因此該中段選擇WJD-0.6型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)斗容是0.6m?。

合理科學(xué)選擇鏟運(yùn)機(jī)，上部中段采掘設(shè)備由原來的小型挖掘機(jī)、自制礦車改成了鏟運(yùn)機(jī)裝礦，自卸式三輪車運(yùn)輸，裝卸礦效率提高1倍，裝卸礦人員由原來的4人/班，降到2人/班，達(dá)到機(jī)械化減人的目的以及改善了工人的作業(yè)環(huán)境。

4經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

4.1經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)械化開采的運(yùn)用，減少采掘運(yùn)輸人員16人，年機(jī)械化減人節(jié)約資金=16人×8000元/月×12個(gè)月=153.6萬元。機(jī)械化提高了生產(chǎn)效率，年生產(chǎn)效率提高20%;設(shè)備投入資金67萬元;經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2社會(huì)效益

1.該項(xiàng)目的實(shí)施，提高了礦山機(jī)械化水平，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了技術(shù)人員的技術(shù)水平和綜合素質(zhì);

2.項(xiàng)目的成功應(yīng)用，不僅可以產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，更節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力、提高了運(yùn)輸效率，降低了運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，提高了企業(yè)本質(zhì)化安全水平，帶來了良好的社會(huì)效益;

3.降低了工人在采場(chǎng)作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn);

4.該項(xiàng)目的實(shí)施，解決了復(fù)雜系統(tǒng)、薄礦體窄斷面機(jī)械化無法實(shí)施或者小型機(jī)械化應(yīng)用過程中效率低的難題，小型設(shè)備的改造更加滿足了復(fù)雜多變礦山結(jié)構(gòu)的不確定因素。

5結(jié)論

復(fù)雜系統(tǒng)薄礦體機(jī)械化開采的研究與應(yīng)用完善，在復(fù)雜新老交替生產(chǎn)系統(tǒng)背景下，相較上部中段大面積巷道改造有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在井下勞動(dòng)力日益匱乏，勞動(dòng)力成本增幅大的社會(huì)發(fā)展背景下，更有它推廣的應(yīng)用價(jià)值。總結(jié)發(fā)現(xiàn)其解決了（1）解決了企業(yè)持續(xù)深化改革過程中的機(jī)械化水平低問題;（2）解決實(shí)行“探邊掃盲”過程中的上下部中段機(jī)械化銜接問題;（3）解決礦山高效采掘設(shè)備在多系統(tǒng)薄礦體老中段的應(yīng)用問題。降低了出礦成本、提高了企業(yè)裝備水平、提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭林第.無軌運(yùn)輸在陜西鉛硐山鉛鋅礦井下的應(yīng)用及推廣.科技展望.2014（1）