露天礦高效開采新技術(shù)與設(shè)備分析

袁志強

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司新巴爾虎右旗分公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021300）

0 引言

盡管露天礦的開采條件不是很復(fù)雜，但想要確保具有良好的開采效果，需要具有科學(xué)的開采工藝和先進(jìn)的開采設(shè)備作為支撐。隨著對相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的不斷研究，主要新型工藝與設(shè)備逐漸投入到了露天礦的開采中，且有效促進(jìn)了露天礦的高效開采發(fā)展。而拉斗鏟無運輸?shù)牡苟压に嚲褪且环N高效開采的技術(shù)，此工藝和設(shè)備如何在露天礦開采中實現(xiàn)，就是本文主要研究的內(nèi)容。

1 露天采礦設(shè)備發(fā)展分析

1.1 大型化

對現(xiàn)階段開采的設(shè)備進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)很多采礦設(shè)備都呈現(xiàn)出大型化的特點。如露天穿孔的設(shè)備中，其鉆孔直徑逐漸增大，和最初磕頭鉆比較，其鉆孔的直徑已經(jīng)發(fā)生了顯著增加，且設(shè)備的運行效率也獲得顯著提升，因為單位時間一定，鉆孔直徑越大，實際鉆取空間也就越大。在露天礦的開采中，裝載設(shè)備也是比較常用的設(shè)備類型，如電鏟、液壓挖掘機等，此類設(shè)備體積在逐漸增大，它們能夠?qū)崿F(xiàn)更多礦產(chǎn)以及廢料的裝載。電鏟則是礦產(chǎn)的開采活動中基礎(chǔ)性和必需的裝載類設(shè)備，此類設(shè)備容量逐漸增加，現(xiàn)階段國內(nèi)所生產(chǎn)WK-57 的電鏟實際裝載容量達(dá)到55 m3，且挖掘機、輪式裝載機等容量也在逐漸提升[1]。另外，運輸車輛的運載能力也在持續(xù)提升，其中重型卡車是采礦活動中具有代表性的運輸類工具，其裝載噸位也在不斷地增加，運輸?shù)脑弦彩歉啵F(xiàn)階段重型卡車最大運載的能力達(dá)到了327 t。

1.2 智能化

在新時期環(huán)境下，信息技術(shù)以及電子工程得到了迅速發(fā)展，諸多先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備在采礦活動中得到了運用，推動了露天礦的智能化開采。如在車載的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)運用智能技術(shù)，可以對采礦的設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)控，對設(shè)備運行的數(shù)據(jù)及時和準(zhǔn)確分析，若數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在異常的數(shù)據(jù)，就會自動發(fā)出相應(yīng)警報，便于設(shè)備檢修和維護(hù)工作的開展。同時，在礦區(qū)的車輛調(diào)度管理中智能技術(shù)也得到廣泛運用，借助此智能化的系統(tǒng)能夠全面和實時了解礦區(qū)內(nèi)的車輛實際狀況，便于對車輛開展合理調(diào)度，從而提升運輸工作效率。另外，礦區(qū)內(nèi)衛(wèi)星定位和智能技術(shù)得到了運用，兩者的有效結(jié)合為開采工作提供了便利，有效提升礦區(qū)地表的測量的精度和效率。

2 拉斗鏟無運輸?shù)牡苟压に噧?yōu)勢

為了更好促進(jìn)露天礦開采工作的開展，實現(xiàn)露天礦產(chǎn)量的增加，行業(yè)內(nèi)對開采工藝研究也是持續(xù)進(jìn)行。在我國的露天礦中，存在較多厚煤層，其些煤層的埋深比較深，且煤層的層數(shù)也比較多。在我國目前露天礦的開采中，一般主要采用單斗卡車的采礦工藝，此工藝具有適應(yīng)性較強、投資小、機動性好、產(chǎn)量調(diào)整容易等優(yōu)點，但卡車的輪胎消耗比較大、維護(hù)費用和折舊費用高、燃油量較大且存在嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此此工藝逐漸不滿足可持續(xù)性發(fā)展的要求。而拉斗鏟無運輸?shù)牡苟压に噭t是一種先進(jìn)性露天采礦的工藝，它實現(xiàn)了煤炭的開采、運送和排土的一體化，把煤炭開采中所剝離廢棄的巖石倒堆在采空區(qū)中。此采礦工藝具有顯著的優(yōu)勢，它所需要的生產(chǎn)設(shè)備比較少、噸煤的成本低、作業(yè)的效率高、生產(chǎn)的能力大，且十分安全可靠，是國際上露天礦開采中普遍采用的一種先進(jìn)工藝，但需要在前期進(jìn)行很大的投資[2]。

3 拉斗鏟無運輸?shù)牡苟压に?/h2>

3.1 拉斗鏟設(shè)備的特點

對固體礦產(chǎn)的開發(fā)中，一般有礦坑式的開采和倒堆開采兩種方式。礦坑式的開采主要是把礦層上部覆蓋物自礦層實現(xiàn)剝離，然后使用運輸設(shè)備將其運送到排土場中；而倒堆開采主要是把礦層上部覆蓋剝離后直接堆砌在礦產(chǎn)采空區(qū)中，此時礦床僅會出現(xiàn)一部分的暴露，對此過程不斷重復(fù)，實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源循環(huán)開采。在倒堆開采中，拉斗鏟是主要的設(shè)備。此設(shè)備一般具有較大的規(guī)格和很強的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)中不易遭受坑底的積水、外界氣候等因素的影響，具有很好的使用性能。雖然此設(shè)備在初期需要很高的投資，對輔助設(shè)備的需求大、對人員素質(zhì)要求高，但在使用中確實能夠?qū)崿F(xiàn)礦山產(chǎn)量的有效增加，且后續(xù)使用生產(chǎn)成本也比較低，具有很好的長久效益。

3.2 拉斗鏟裝置

拉斗鏟屬于單斗的挖掘機類型，主要是通過鋼絲繩對鏟斗和懸臂連接，實現(xiàn)對露天礦的剝離、開采。此裝置的驅(qū)動方式有電力、柴油和油電混合等方式，目前比較常用拉斗鏟采用的是電力驅(qū)動方式，如圖1 所示，重要組成部分主要有鏟斗總成、導(dǎo)向系統(tǒng)、懸架、提升牽引的機構(gòu)等[3]。

圖1 拉斗鏟裝置

鏟斗主要用耐磨的材料焊接制作，它比較重，便于鏟斗能夠通過自重插入到土壤內(nèi)。斗的前部斗唇位置存在重型拱梁的焊接，主要對兩側(cè)壁連接并對強度增大；在斗上有牽引鏈、提升鏈與卸載鋼繩的固定，共同完成挖掘；鏟斗內(nèi)如果有料，就會對牽引鏈拉緊，對卸斗的鋼繩產(chǎn)生張緊，并借助拱梁對鏟斗拉緊，讓其不撒料；若要對料卸載時，對牽引鏈松開，此時卸斗鋼繩就會松弛，鏟斗頭部發(fā)生下沉而卸料。

懸架主要由懸臂、懸臂的支撐結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，其中懸臂主要是借助懸臂的頂部位置滑輪實現(xiàn)鋼絲繩和鏟斗的連接，且對拉斗鏟的作業(yè)期間懸掛載荷進(jìn)行支撐；而懸臂支撐的結(jié)構(gòu)主要是對懸臂、懸掛載荷等作用力承載，它主要是借助主支撐鋼、中間支撐的鋼絲繩，把拉斗鏟的回轉(zhuǎn)平臺和懸臂構(gòu)建成穩(wěn)定性的三角體結(jié)構(gòu)。在拉斗鏟實施挖掘中，此時懸架不會存在挖掘的阻力，僅僅受到提升力，因此拉斗鏟的懸架能夠做成長且輕的結(jié)構(gòu)。

拉斗鏟導(dǎo)向系統(tǒng)是撓性連接的形式，這是為了確保鏟斗能夠?qū)ぷ髅婀r良好適應(yīng)而設(shè)置的，此系統(tǒng)自牽引卷筒內(nèi)牽引繩通過上滑輪、導(dǎo)向架和下滑輪，最后再到鏟斗，而導(dǎo)向架和下滑輪是一體的，能夠繞垂直的軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

在拉斗鏟裝置內(nèi)，提升和牽引機構(gòu)是關(guān)鍵性機構(gòu)，它主要發(fā)揮工作中鏟斗刨鏟的裝料以及鏟斗提升等效果，其分別通過各自電機進(jìn)行驅(qū)動，盡管提升和牽引存在不同功能，但其機構(gòu)大致一樣。

3.3 拉斗鏟工作流程

拉斗鏟工作流程如圖2 所示。

圖2 拉斗鏟工作流程

拉斗鏟工作流程主要包括：對倒堆臺階進(jìn)行拋孔爆破處理，在爆破前先穿孔、預(yù)裝好炸藥等，確保沒有問題再爆破；后開展堆砌作業(yè)，完成爆破后對爆破的區(qū)域?qū)嵤z查，并用推土機對爆破堆實施平整處理，對拉斗鏟建立作業(yè)的平臺；借助推土機對平盤整平且具有一定寬度后，通過單斗卡車對輔助平臺實施拓展性作業(yè)；在拉斗鏟完成就位后，開展高位下拉和作業(yè)平臺擴展，當(dāng)平臺滿足設(shè)計寬度要求，開展倒堆的作業(yè)；拉斗鏟在完成倒堆作業(yè)之后，再移設(shè)到下個作業(yè)的區(qū)域進(jìn)行工作[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，露天礦開采中主要的新工藝和新設(shè)備逐漸得到了使用，而拉斗鏟無運輸?shù)牡苟压に嚲哂酗@著的優(yōu)點，它借助拉斗鏟裝置實現(xiàn)了開采、運送和排土的一體化，具有很好的使用效益和技術(shù)前景。