規?；咝Р傻V地下無軌設備配套應用研究

成學東， 張永彬， 馮茂林， 商鐵軍， 苑 昆,

(1.安徽開發礦業有限公司， 安徽 237400； 2.北京科技大學機械工程學院， 北京 10083；3.北京安期生技術有限公司， 北京 10083)

規?；咝Р傻V地下無軌設備配套應用研究

成學東1， 張永彬1， 馮茂林2， 商鐵軍3， 苑 昆2,3

(1.安徽開發礦業有限公司， 安徽 237400； 2.北京科技大學機械工程學院， 北京 10083；3.北京安期生技術有限公司， 北京 10083)

鏟裝、運輸是地下礦山高效開采的關鍵環節。本文就鏟運機與卡車的合理配套問題進行研究，分析了多個型號鏟運機的生產能力，以及運礦卡車與鏟運機配合使用時的生產能力。針對礦山的產能需求及使用工況，給出了相應的配套方案。對采礦運輸設備的選型具有一定的參考價值。

地下采礦； 地下鏟運機； 地下運礦卡車； 生產能力

0 前言

雖然我國和世界已探明的礦產資源比較豐富，但隨著人們長期大規模的開采，大型露天礦已所剩無幾。露天礦山資源逐漸枯竭，露天采礦將逐漸向地下采礦發展已成必然趨勢，或者露天開采的深度很大使地表遭受大面積破壞時，也必須采用地下開采。[1]隨著我國經濟的高速發展，礦產資源開發規?；?、集約化程度將進一步提高，未來我國主體礦產資源將以地下和深部規?；_采為主。

1 地下無軌采礦設備

在地下金屬礦山規?；_采中鏟裝、運輸是地下礦山高效開采的關鍵環節。目前，我國地下礦山鏟裝、運輸裝備水平與發達國家相比差距較大，礦山生產效率非常低，傳統采礦工藝和裝備已無法實現擴大生產能力及規?；咝ч_采。因而，采用大規模綜合強化開采新技術、新工藝、新裝備，大力推廣適合我國地下礦山采礦工藝的中、大型地下無軌采礦技術已勢在必行。[2-3]

地下鏟運機和地下運礦卡車是地下無軌采礦工藝的主體支撐設備，是實現地下無軌開采的主要鏟裝和運輸的大型機械設備，具有機動、靈活、多能、經濟的優點，廣泛地用于條件適宜的各類地下礦山進行高效強化開采。地下鏟運機和地下運礦卡車性能的優劣和合理的配置將直接影響到采礦生產效率和礦山的經濟效益。[4]

地下無軌采礦設備的發展趨勢始終圍繞著提高效率、降低成本這一核心，縱觀國內外地下無軌采礦設備的發展，都是隨著礦山開采規模的擴大而向著大型化發展。我國地下鏟運機經過50余年的發展，斗容3立方，載重6噸以下的小型鏟運機已基本替代國外產品，且在我國中、小型地下金屬礦山得到廣泛應用，但斗容4立方以上的中、大型鏟運機還多依賴進口，由于進口地下無軌采礦設備價格高昂，在很大程度上制約了我國地下采礦業的規?；l展，這與我國日益增長的礦產資源需求形成了矛盾。

2 鏟裝、運輸設備的合理配套及解決方案

影響采礦企業采礦效率的一個重要因素就是鏟裝、運輸設備的合理配套。配套使用鏟運機的載重量、臺數和運礦卡車載重量、臺數，要根據礦山當前實際及發展需要的生產能力、達產要求進行合理配置。鏟運機鏟、裝、運每斗所耗時間與裝卸點之間的距離成正比，與鏟運機行駛速度成反比。通常，鏟運機在井下工作時，其行駛速度不會發生很大的改變，甚至可視為一定數，鏟運機出礦能力可以近似看作只與鏟運機斗容(載重)和運距有關。斗容越大，運礦量越多；運距越短，運礦量越多。但若為了增加出礦量而采用小噸位鏟運機配用大噸位運礦卡車，或者采用大噸位鏟運機配用小噸位運礦卡車，會因為鏟裝量與運輸量的不協調，降低設備運行效率，不能真正實現高效開采。在文獻[5]中談到鏟運機斗容與直接裝石碴礦車容積的匹配問題，顯示了合理配套的重要性。

2.1 不同型號鏟運機生產能力分析

生產能力是指地下鏟運機單位時間內裝載和運輸礦石量的能力。

即：

(1)

式中Q鏟—鏟運機理論產能；M鏟—每循環裝礦噸數；t循—鏟運機循環時間；t鏟運—鏟運機運輸時間；t鏟卸—鏟運機卸礦時間；t鏟裝—鏟運機鏟裝時間。

以北京安期生技術有限公司生產的ACY- 2(斗容：2立方；載重4 t)、ACY- 3(斗容：3立方；載重6t)、ACY- 4(斗容：4立方；載重10 t)三種鏟運機為例進行生產能力分析如下，鏟運機單程運距150 m向卡車裝礦：

按每天3班、有效工作時間18 h，一年280天滿負荷生產計算，每年有效工作時間為5 000 h，可得出三種型號的鏟運機單臺年出礦量，見表1。

表1 三種型號鏟運機年生產能力

2.2 運礦卡車與鏟運機配套使用時生產能力分析

地下鏟運機和地下運礦卡車的選擇要根據礦巖運輸量、巷道斷面尺寸、裝車設備、運輸距離、卸載要求等條件來確定。同時還應考慮能耗、備件供應、維修能力、環境保護以及管理水平等因素。通過技術經濟比較后選擇合理的車型。

一般要求在同一企業所選用的地下鏟運機和地下運礦卡車型號盡可能少，最好選擇同一型號的鏟運機和卡車，便于操作、維修、備件供應和調度管理。

地下運礦卡車是在井下巷道內運輸礦(巖)石，地下運礦卡車的外形尺寸受到運輸巷道的限制，其寬度和高度必須滿足巷道規格的要求；其外形尺寸與巷道支護之間的間隙不得小于0.6 m，人行道寬度不得小于1.2 m。

運礦卡車每小時產能計算如公式(2)所示。

(2)

斜坡道出礦時為滿載上坡空載下坡；

時間系數取1.1。

(1)不同工況下，當ACY- 4與AJK- 20聯合工作時每小時產能分析

根據北京安期生技術有限公司ACY- 4與AJK- 20兩種設備技術參數分析如下：

表2 ACY- 4鏟運機與AJK- 20運礦卡車聯合工作

由公式(1)、公式(2)和表2參數可得圖1的分析結果。

圖1 ACY- 4與AJK- 20聯合使用時產能

(2)不同工況下，當ACY- 3與AJK- 20聯合工作時每小時產能分析

根據北京安期生技術有限公司ACY- 3與AJK- 20兩種設備技術參數分析如下：

表3 ACY- 3鏟運機與AJK- 20運礦卡車聯合工作

由公式(1)、公式(2)和表3參數可得圖2的分析結果。

圖2 ACY- 3與AJK- 20 聯合使用時產能

(3)不同工況下，當ACY- 3與AJK- 12聯合工作時每小時產能分析

根據北京安期生技術有限公司ACY- 3與AJK- 12兩種設備技術參數分析如下：

表4 ACY- 3鏟運機與AJK- 12運礦卡車聯合工作

由公式(1)、公式(2)和表4參數可得圖3的分析結果。

圖3 ACY- 3與AJK- 12聯合使用時產能

(4)不同工況下，當ACY- 2與AJK- 12聯合工作時每小時產能分析

根據北京安期生技術有限公司ACY- 2與AJK- 12兩種設備技術參數分析如下：

表5 ACY- 2鏟運機與AJK- 12運礦卡車聯合工作時參數表

由公式(1)、公式(2)和表5參數可得圖4的分析結果。

圖4 ACY- 2與AJK- 12聯合使用時產能

對比以上鏟運機與運礦卡車的四種匹配使用情況分析結果，在相同工況條件下，AJK- 20型運礦卡車與ACY- 4型鏟運機聯合使用時，其產能最大。

2.3 年產能達200萬t和300萬t地下礦山無軌采礦設備配套方案分析

由2.1和2.2的分析，當16%斜坡道出礦；運距2 km；按每天3班，有效工作時間每年5 000 h計

算；年產能200萬t、300萬t的地下礦山無軌采礦設備配套方案分析如下：

按上述工況下，由年產能轉為每小時產能得：

200萬t/a=400 t/h。

300萬t/a=600 t/h。

由表1及表6可知：

(1)年產能200萬t時

①ACY- 2鏟運機配套AJK- 12運礦卡車時：理論上需匹配11臺ACY- 2鏟運機；需AJK- 12運礦卡車34臺，顯然所配套卡車數量過多；此方案不合

表6 不同配套方案下卡車產能

適200萬噸以上地下礦山開采設備選型；

②ACY- 3鏟運機配套AJK- 20運礦卡車時：理論上需匹配7臺ACY- 3鏟運機；需AJK- 20運礦卡車13臺；比方案①減少運礦卡車21臺、減少鏟運機4臺；

③ACY- 4鏟運機配套AJK- 20運礦卡車時：理論上需匹配5臺ACY- 4鏟運機；需AJK- 20運礦卡車11臺；比方案①減少運礦卡車23臺、減少鏟運機6臺。

(2)年產能300萬t時

①ACY- 3鏟運機配套AJK- 20運礦卡車時：理論上需匹配10臺ACY- 3鏟運機；需AJK- 20運礦卡車19臺。

②ACY- 4鏟運機配套AJK- 20運礦卡車時：理論上需匹配8臺ACY- 4鏟運機；或7臺ACY- 4鏟運機，剩余產能可匹配1臺ACY- 3鏟運機。需AJK- 20運礦卡車17臺；比方案①減少運礦卡車2臺、減少鏟運機2臺。

3 結論

根據礦山的采礦工藝及出礦情況，采用ACY- 4型地下鏟運機(斗容4立方，載重10噸)匹配AJK- 20型運礦卡車(車廂容積10立方，載重20噸)將是國內產能200萬噸及以上礦山企業進行規?；咝ч_采的最佳更新換代產品和配套方案。該方案可以減少鏟運機和運礦卡車應用數量，不僅可為企業節約設備購置費用，而且也可減少相應的設備維護和能源供給費用。與國外同類、同級別產品相比，具有性價比高、售后服務完善等優勢。配套方案對采礦運輸設備的選用具有一定的參考價值。

[1] 古德生，李夕兵.有色金屬深井采礦研究現狀與科學前沿[J].礦業研究與開發，2003，S1：1-5.

[2] 戰凱.地下金屬礦山無軌采礦裝備發展趨勢[J].采礦技術.2006，6(3)：34-38.

[3] 張木毅.凡口鉛鋅礦采礦技術的創新與發展[J].采礦技術，2010，10(3)：6-9.

[4] 秦茂林，盛建龍，曹冬.地下礦鏟運機選型優化建模簡述[J].有色金屬(礦山部分).2009，61(3)：63-65.

[5] 于光增，耿秀紅，逯永田.選擇合適斗容提高鏟運機效率[J].礦山機械，2001，(9)：84-85.

西烏旗推進興安銅鋅冶煉二期及昊融鎳冶煉項目竣工

2015年，西烏旗扎實推進“煤—電—粉煤灰(建材)”和“煤—電—冶煉”兩個產業鏈建設，提高資源綜合開發利用和產品深加工水平，今年全力推進80萬t高精鋁板帶項目一期40萬t及配套機組、吉林昊融自備電廠項目前期工作。完成內蒙古興安銅鋅冶煉10萬噸鋅冶煉(二期)項目及機組、吉林昊融10萬t鎳冶煉(一期)項目竣工生產。探索分步式發電模式,完成浙江日兆一期2萬千瓦光伏發電項目電站建設、中電(天津)新能源5萬千瓦光熱發電項目前期工作、華揚一期4.95萬千瓦風電和大唐華銀欣正二期4.95萬千瓦風電項目建設，形成“項目促發展，發展促產業”的項目投入建設格局。

Combination Study on Underground Trackless Equipments for Efficient Mining

CHENG Xue-dong， ZHANG Yong-bin， FENG Mao-lin， SHANG Tie-jun， YUAN Kun

Load and transportation is a key link in the process of high efficiency mining of underground mines. The paper researches reasonable matching of the LHD and dump truck, analyzes the production capacity of variety models LHD and the production capacity of variety models dump truck when used with LHD. The corresponding matching scheme is given for mining capacity requirements and operating conditions. This work has a certain reference value for selection of mining equipments.

underground mining； LHD； dump truck； production capacity

2015-03-09

成學東(1975-)，男，內蒙古呼和浩特人，機械工程師，大學本科，主要從事機械設備管理、備品備件計劃及采購工作。

TD525

B

1003-8884(2015)03-0041-04