液壓挖掘機在中小型礦山的應用

1、液壓挖掘機在中小型礦山的應用摘 要 本文簡要對比分析了液壓挖掘機和電鏟在魯南礦業(yè)公司的應用情況，闡明了液壓挖掘機在中小型礦山，特別是在需要頻繁調整采裝地點的中小型礦山，具有一定的優(yōu)越性。關鍵詞 液壓挖掘機 電鏟 柴油 電能 動力電纜1 引言萊蕪鋼鐵集團魯南礦業(yè)公司是一個中型礦山采選聯(lián)合企業(yè)，年產鐵精礦30萬t，擁有王峪、上河兩個露天采場。王峪露天采場位于山東省沂水縣、沂源縣交界處，于1977年開始基建，1980年投產，1992年臨時停采，2003年底恢復開采，現(xiàn)已開采至154m水平（地表標高+178m），目前礦石生產規(guī)模20萬t/a。上河露天采場位于山東省沂源縣境內，于1990年開始基建，現(xiàn)已

2、開采至130m水平（地表標高+181m），目前礦石生產規(guī)模80萬t/a。開采礦石為鞍山式貧磁鐵礦石，礦石平均品位TFe=36.3%，礦石體重=3.49t/m3，礦石普氏堅硬系數(shù)f=1012。魯南礦業(yè)公司從建礦至2003年底，一直采用電力驅動正鏟挖掘機（以下簡稱電鏟）采裝，擁有1m3電鏟3臺，2m3電鏟1臺，4m3電鏟1臺。由于王峪、上河兩個露天采場的礦體均呈板狀、層狀、似層狀產出，礦巖互層現(xiàn)象嚴重，且不同區(qū)段礦石的可選性相差較大，再加上選礦廠對礦石供應的平衡性要求較高，對不同可選性礦石的配比要求較嚴格，導致采裝設備在采場內頻繁行走，更換作業(yè)地點。1臺挖掘機1晝夜更換23次作業(yè)地點，每次行走20

3、0300m的現(xiàn)象時常發(fā)生，嚴重影響了采裝效率。針對這種情況，于2003年購進2臺柴油機驅動液壓反鏟挖掘機（以下簡稱液壓挖掘機）：1臺1m3 液壓挖掘機（型號CAT320C）和1臺1.7m3液壓挖掘機（型號CAT330C），淘汰掉3臺1m3電鏟，1臺4m3電鏟,僅保留1臺2m3電鏟。同時，租用1m3 液壓反鏟1臺在王峪采場進行采裝。近些年來，液壓挖掘機以其優(yōu)越的性能在道路修筑、水利工程和房屋建筑等領域中應用越來越廣泛，但在露天采礦工程中的應用并不太多。下面就液壓挖掘機在魯南礦業(yè)公司的應用情況與電鏟做一下對比分析。2 液壓挖掘機的主要優(yōu)點2.1 生產效率高，容易實現(xiàn)分采分裝液壓挖掘機很容易實現(xiàn)無級

4、調速，且調速范圍大，其最高與最低的速度比可達1000:1。在快速運行時，液壓元件產生的運動慣性小，可實現(xiàn)高速反轉。液壓挖掘機的以上特點決定了其生產效率明顯高于電鏟，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：同樣斗容的液壓挖掘機與電鏟相比，可提高生產效率50%以上。魯南礦業(yè)公司王峪采場和上河采場礦體的特點為：礦巖互層現(xiàn)象嚴重、巖石夾層多、多數(shù)巖石夾層厚度較小。這就使得很難全部實施礦巖分穿分爆，在某些情況下，不得已實施礦巖混穿混爆。礦巖混穿混爆的結果是：爆堆的礦巖混雜現(xiàn)象嚴重。為了降低礦石的損失率和貧化率，只有要求挖掘機司機精心操作，分采分裝，但由于受電鏟性能的限制，分采分裝的效果一直不理想。與電鏟相比，液壓挖掘機，尤其是液

5、壓反鏟挖掘機，則動作靈活，操作簡單、省力，不僅改善了司機的工作條件，而且容易實現(xiàn)礦巖混雜條件下的分采分裝。魯南礦業(yè)公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：在礦巖混雜較嚴重的情況下，與電鏟相比，液壓反鏟挖掘機采裝可使礦石損失率降低12%，礦石貧化率降低23%。2.2 行走過程簡便迅速魯南礦業(yè)公司王峪采場和上河采場不但礦巖互層現(xiàn)象比較嚴重，而且不同區(qū)段礦石的可選性相差也較大。另外，受采場自身及周邊復雜環(huán)境條件的制約，一次爆破礦巖量受到嚴格限制，導致采場爆破作業(yè)比較頻繁。為了滿足選礦廠均衡供礦、合理配礦的要求，以及采場設備避炮的要求，使得挖掘機頻繁行走，一晝夜長距離行走23次，每次行走200300m的現(xiàn)象經常發(fā)生。由于

6、電鏟依賴動力電纜，從固定電源處獲取能量，在電鏟行走過程中，必須有專人負責拖動動力電纜。人工拖動粗而重的動力電纜既費力又費時，電鏟每行走2030m，就得停下來，等待人工把動力電纜拖動到位，然后再行走。一般情況下，電鏟行走250m左右的距離要花費約0.5小時的時間。可見，電鏟的長距離行走是比較麻煩的事情。液壓挖掘機以柴油為動力來源，取消了粗而重的動力電纜，行走200300m的距離僅需35min的時間。可見，與電鏟相比，液壓挖掘機的長距離行走簡便迅速的多。挖掘機行走時間的大幅度縮短，不但相應地延長了采裝作業(yè)時間，提高了生產效率，而且使均衡供礦、合理配礦的及時性得到了保障，為選礦工序的優(yōu)質高效生產提供

7、了較好的條件。2.3 環(huán)境適應性能較好當傳遞相同功率時，液壓傳動裝置比機械傳動裝置的尺寸小、結構緊湊，重量輕，其重量可減輕3040%。液壓系統(tǒng)中設置了各種安全閥、溢流閥，即使偶然出現(xiàn)過載或誤操作的情況，一般也不會發(fā)生人身事故和損壞設備，即具有傳動平穩(wěn)，工作可靠的特點。工作裝置的品種可以擴大，可以配置多種新型的工作裝置，一般小型液壓挖掘機可配有3040種替換工作裝置。由于具有這些特點，液壓挖掘機在多種特殊作業(yè)環(huán)境中顯示出比較優(yōu)越的性能。例如：用于清理露天采場邊幫上的松動巖石和破碎巖體，用于邊坡不穩(wěn)定區(qū)段的上部卸載，用于泥濘環(huán)境作業(yè)等，液壓挖掘機以其重量輕、傳動平穩(wěn)、工作可靠、行走迅速等特性使其在

8、特殊環(huán)境中作業(yè)的危險性大幅度降低，安全性大幅度提高。再例如：在露天采場中深孔爆破中，經常產生礦巖大塊和根底。傳統(tǒng)的處理方法是二次鑿巖爆破法，不但工人勞動強度大、效率低、粉塵危害嚴重，而且比較危險。如果給液壓挖掘機配置上液壓破碎錘，則可以安全高效地處理巖石大塊和根底。2.4 維護、檢修工作簡單，且工作量小 液壓挖掘機不需要龐大復雜的中間機械傳動系統(tǒng)，結構被簡化，易損件減少了將近50%，故維護、檢修工作大為簡化。相對而言，電鏟的維護、檢修工作量則大得多。另外，在多雨季節(jié)，輕微破損的動力電纜常因浸水而導致相間短路，并被燒斷，導致電纜的維護、包扎工作量大大增加。3 液壓挖掘機的主要缺點3.1 動力成本

9、高，尾氣污染環(huán)境電鏟以電能為動力，而電能是一種成本較低、環(huán)境污染較小的能源。目前仍占有較大比例的火力發(fā)電，主要以成本較低的煤炭作為燃料，采用大型、高效、環(huán)保型設備生產電能，因而發(fā)電成本低，環(huán)境危害小。正在逐步發(fā)展壯大的水力發(fā)電、風力發(fā)電、核能發(fā)電等發(fā)電方式，則不但生產成本低，且基本不存在環(huán)境危害。太陽能發(fā)電也將隨著技術的不斷發(fā)展，成本逐步降低，應用范圍逐漸擴大。電能借助電線進行傳輸，不但輸送成本低，而且不危害環(huán)境。電能生產和輸送成本低的結果是用電成本低。魯南礦業(yè)公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：電鏟能耗平均為0.55kwh/t，按目前電價0.60元/ kwh計算，電鏟的動力成本為0.33元/ t。由此可見，

10、電鏟的動力成本是比較低的。液壓挖掘機主要以柴油作為動力來源，而柴油是一種成本較高，環(huán)境污染較嚴重的能源。柴油主要以石油為原料，經過高溫蒸餾或裂解而成，而石油價格是比較高的。近30多年來，國際原油市場已經出現(xiàn)過三次石油危機，原油價格也翻了好幾翻。而我國是一個石油消耗和進口大國，石油消耗量和進口量連年攀升，2003年我國石油消耗量已經升至2.5億噸，其中進口量占1/3左右，僅次于美國，位居世界第二。柴油的運輸主要依賴汽車、火車和輪船，其運輸成本也是比較高的。柴油生產和運輸?shù)母叱杀局苯訉е虏裼褪褂玫母叱杀尽ｔ斈系V業(yè)公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：液壓挖掘機的燃油消耗平均為0.15kg/t，按目前柴油價格4元/k

11、g計算，則動力成本平均為0.6元/t。由此可見，液壓挖掘機的動力成本高于電鏟近1倍。盡管液壓挖掘機的動力成本較高，但是，對采礦成本的影響卻很小，例如：魯南礦業(yè)公司2003年的平均礦巖成本為17.60元/t，液壓挖掘機的動力成本僅占礦巖成本的3.4%。另外，柴油的生產、運輸和使用過程中都存在著不同程度的環(huán)境污染，特別是在使用過程中，形成大量的有害尾氣，直接排放到大氣中，對環(huán)境造成污染。當然，隨著科學技術的發(fā)展，對環(huán)境危害較小，甚至無危害的燃料，如天然氣、液態(tài)氫等將會取代柴油而成為液壓挖掘機的主要動力來源，但其實際應用還需要一段相當長的時間。3.2 技術要求較高，受環(huán)境溫度影響較大液壓挖掘機對液壓元件的制造精度要求較高，裝配要求嚴格，維修也較困難。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要確定事故發(fā)生的原因和排除故障較困難，維護修理和調整技術要求也較高。工作油液的粘度受溫度的影響較大。因而在高溫和低溫下工作均影響傳動效率。另外，油液的泄漏，也會影響動作的平衡和傳動效率。4 結語以柴油為動力的液壓挖掘機與電鏟相比較，其優(yōu)點為：采裝效率高，輔助作業(yè)（行走）時間短，檢修維護工作量小，安全性好；其缺點為：動力成本高，柴油發(fā)動機排出的尾氣污染空氣。在中小型