綜采設備在鋁土礦山的選型應用與優化

吳延平

（國家電投集團貴州遵義產業發展有限公司，貴州 務川 564305）

國家電投集團遵義公司下屬瓦廠坪鋁土礦位于貴州省遵義市務川縣，其礦體展布情況、賦存情況等開采技術條件與煤礦相近，經過前期分析研究與考察論證決定引進綜采設備進行回采。2018年1102采場開始進行工業性回采，經過近兩年的生產實踐與優化，綜采設備基本適應礦山生產，應用基本成功。

1 基本情況

1.1 采場情況

1102采場可采走向長度496m，傾斜長度123m，礦層平均傾角23°，礦層平均厚度2.2m，礦體多為豆狀、少部分為半土、碎屑狀；礦體致密、無裂隙，無節理發育，整體性完好，礦層硬度系數f：4-6。

采面運輸、回風順槽均為梯形斷面，掘進斷面為14.7㎡，凈斷面為12.6㎡；巷道多為工字鋼棚支護，其中運輸順槽斷面為2.8m(中高)×4.5m（寬），回風順槽斷面為2.8m×4.0m，切眼斷面為2.8m×6.5m。

1.2 綜采設備選型

經生產廠家現場考察與分析研究，進行了綜采三機設備選型配套。

1.2.1 采礦機

根據礦體賦存條件，以及礦石較煤礦堅硬且易粘結、碎脹性較差，考慮“大馬拉小車”，確定采礦機的主要參數如下：總裝機功率不小于600W，截深不小于630mm，采高1.5m～3.0m，平均2.16m左右，生產能力不小于100萬t/a，牽引方式為銷排式無鏈電牽引，牽引力不小于345kN，額定電壓1140V，最大適應傾角30°～40°。根據鋁土礦層厚度、硬度、傾角及容重等情況，并考慮鋁土礦特性，配套選用MG400/870-WD型交流電牽引采礦機。

1.2.2 刮板運輸機及轉載機

根據采礦機實際生產率和礦層工作面長度等因素，設計選用與MG300/730-AWD1型交流電牽引采礦機配套的SGZ764/2×375型刮板輸送機，其輸送能力600t/h，與其配套的轉載機選用SZZ764/110型，輸送能力1000t/h，經驗算生產能力滿足要求。

表1 采礦機技術參數表

表2 刮板輸送機技術參數

表3 順槽用刮板轉載機技術參數

表4 液壓支架技術參數

1.2.3 液壓支架

礦體直接頂板圍巖為鋁土巖、頁巖，均屬軟質巖石，厚2m～3m，抗壓強度4.7MPa～18.1MPa,直接頂屬Ⅰ類不穩定頂板；基本頂抗壓強度一般12MPa～14MPa，基本頂按Ⅱ級設計；礦體直接底板是鋁土質泥巖及鋁土質、灰質頁巖等，亦屬軟質巖石，抗壓強度8.1MPa～51.2MPa，一般為Ⅱ～Ⅲ類松軟～較軟底板。參照相關標準并結合工作面回采工藝、采高，根據支護強度的驗算和支架結構高度等參數的校核，選取ZY4800/13/32型掩護式液壓支架和ZYG4800/13/32 型過渡支架。

1.3 生產組織方式

采用“三八”制、“兩采一準”作業模式，即兩班采礦、一班檢修維護。進刀方式為機尾斜切進刀，下行割礦，空刀返回，循環進尺為0.63米。

2 綜采設備運行情況

2.1 采礦機

回采初期由于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、齒輪損壞故障，滾筒結構、截割速度與鋁土礦特性不適應。將采礦機滾筒更換為重型破巖滾筒、截割電機由4極更換為8極、滾筒轉速由50轉/min降為25轉/min之后，截齒磨損相對降低，切割效率相對提高，但是由于采礦機選型偏小，遇硬巖超負荷截割，滾筒、滑靴、行走輪等磨損嚴重，截齒損耗量大，造成設備維修量大、配件更換頻繁，影響產能。

經與科研單位、廠家共同研究后，決定將采礦機更換為MG500/1170-AWD1型，基本杜絕了電氣故障，平均截割速度由MG870型的0.3米/分提高到0.9米/分，磨損得到有效控制、截齒消耗大幅下降，總體運行良好，基本適應生產需要。

2.2 刮板輸送機及轉載機

主要表現為磨損嚴重、備品備件消耗偏高、檢修換件頻率高等，對生產影響較大。從開始回采至采場回采結束，1102采場共采出礦石約50萬噸，刮板輸送機所有刮板已進行三次整體施焊，鏈環上下面磨損已超過1/3，由于磨損導致鏈環伸長無法正常進入鏈輪凹槽，經常斷鏈；刮板機頭、機尾鏈輪磨損嚴重；溜槽中底板已磨損超過一半，過渡槽翼板磨損較嚴重，已焊接多次；轉載機磨損情況與刮板機相似。

2.3 液壓支架

液壓支架總體情況良好，工作面支架頂梁接頂嚴密、支撐可靠、移架拉架平穩，無擠架壓架情況，工作面基本實現“三直、兩平、一凈、兩暢通”。回采期間液壓支架未出現任何故障，液壓及機械系統工作狀態平穩，工作面采高最低1.8m，最高3m，與刮板輸送機、采礦機配合適應。

3 綜采設備優化情況

針對1102工作面回采過程中綜采設備存在的問題，經與設備廠家共同進行技術攻關后做了以下的優化改進：

3.1 采礦機的優化

針對MG1170-AWD1采礦機在首采面行走輪、滑靴、齒軌磨損嚴重的問題，將節距為126型齒軌更換為節距為151型齒軌，并更換了與之配套的采礦機的行走箱，經過近2個月的運行，采礦機行走輪磨損嚴重的問題已基本得到了解決，未出現行走輪過磨損及斷齒現象。

3.2 刮板運輸機及轉載機的優化

3.2.1 刮板運輸機的優化

針對1102工作面刮板運輸機中、底板磨損嚴重的問題，將中、底板厚度增加至50mm，并采用Hardox450 進口板材，布氏硬度為450HBW；增大采機牽引輪齒面與銷排齒柱的接觸面積，減緩銷排和牽引輪的磨損；采用特殊熱處理工藝，將銷排上表面與下表面（與采礦機導向滑靴接觸面）進行淬火處理，淬火硬度HRC50-55；把接續面的刮板運輸機過渡槽的上翼板設計為活動可拆卸結構，并提高上翼板材質，磨損后方便更換；鏈輪結構更換為雙輸出結構，鏈輪片為剖分式可拆卸結構，方便現場檢修并及時更換；增加自動伸縮機尾，可實現快速便捷地調節刮板鏈的長短，保證鏈條具有合理的張緊力，提高了鏈條和鏈輪的嚙合性能。

3.2.2 轉載機的優化

采用鏈道下沉設計，使鏈條盡量不接觸中板；槽體采用可更換活中板耐磨塊設計，防止鏈條與中板摩擦，方便井下更換受損中板；鏈輪結構更換為雙輸出結構，鏈輪片為剖分式可拆卸結構，方便現場檢修并及時更換。

4 小結

傳統的綜采設備是基于煤礦進行的設計，因鋁土礦與煤炭的物理力學性質差異較大，在回采使用中發現不少的問題，在對綜采設備逐步優化改進后，目前綜采面單產能力可穩定在2100噸/日左右，達到了預期的安全可靠和高回采率的目標，產能亦基本滿足要求，綜采工藝設備在鋁土礦山的應用基本取得成功。

5 下一步工作方向

5.1 持續推進采礦機優化改造工作，不斷提高采礦能力和設備使用壽命，如開展小滾筒優化改進適應礦體厚度變化。

5.2 較煤礦而言，刮板輸送機、轉載機仍然存在磨損嚴重、事故多發、檢修維護工作量大等影響因素，將開展綜采工作面帶式輸送機、帶式轉載機的研發及使用，徹底解決綜采工作面運輸問題，實現高產穩產。