黑岱溝露天煤礦輪斗挖掘機(jī)采掘工藝的優(yōu)化

1、黑岱溝露天煤礦的輪斗挖掘機(jī)是由德國克虜伯（KRUUP）公司引進(jìn)的SchRs 710/115緊 湊型輪斗挖掘機(jī)，它的理論設(shè)計(jì)能力為3 100m3 /h(實(shí)方)。輪斗兩套生產(chǎn)系統(tǒng)從2003年投 入運(yùn)行時(shí)的年產(chǎn)量350萬m3 到2009年的年產(chǎn)量910萬m3，每年平均以93萬m3的產(chǎn)量遞 增。 但由于受氣候和其他各方面因素的影響使輪斗系統(tǒng)的實(shí)際年生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力相差 很多。隨著黑岱溝露天煤礦的擴(kuò)能改造尤其吊斗鏟倒堆工藝形成后，輪斗連續(xù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng) 在黑岱溝露天煤礦跟蹤式 推進(jìn)方式采礦布置中，起著龍頭推進(jìn)的作用。通過對(duì)輪斗采掘參數(shù)進(jìn)行分析，找出影響輪斗 運(yùn)行時(shí)間和產(chǎn)量的因素，通過優(yōu)化輪斗采掘帶

2、寬度總結(jié)出增加輪斗系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，提高生產(chǎn) 能力的方法和途徑，從而實(shí)現(xiàn)輪斗系統(tǒng)發(fā)揮高效率生產(chǎn)。1 礦區(qū)概況準(zhǔn)格爾項(xiàng)目黑岱溝露天煤礦是國家八五、九五重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，于1976年開始籌建，199 0年開工建設(shè)，1996年試生產(chǎn)，1999年末正式移交投產(chǎn)。位于準(zhǔn)格爾煤田中部的黑岱溝露天 ，煤層屬石炭二疊紀(jì)，境界內(nèi)可采原煤儲(chǔ) ；煤質(zhì)為低硫、低磷、高灰熔點(diǎn)、較高揮發(fā)份和較高發(fā)熱量的長焰煤，應(yīng)用基 低位發(fā)熱量為4 0005 600kcal/kg，是優(yōu)質(zhì)動(dòng)力和氣化及化工用煤，有綠色煤炭之美稱 。年生產(chǎn)能力2 000萬t的黑岱溝露天煤礦，主要生產(chǎn)及輔助工程設(shè)備和技術(shù)從美、德、 英、日、加拿大等國引進(jìn)，代表了世界先

3、進(jìn)水平。礦內(nèi)主要大型采運(yùn)設(shè)備有：德國克虜伯（ KRUUP）公司生產(chǎn)的SchRs 710/115緊湊型輪斗挖掘機(jī)4臺(tái)，美國Bucyrus公司生產(chǎn)的吊斗鏟 1臺(tái)，BE公司生產(chǎn)的395B電鏟5臺(tái)，PH公司生產(chǎn)的P&H2800電鏟1臺(tái)，美國勒?qǐng)D爾勒公司生產(chǎn)的 裝載機(jī)1臺(tái)，國產(chǎn)WK-10B電鏟3臺(tái)、WK-35電鏟3臺(tái)、2300-TZ電鏟1臺(tái)。小松萊賽公司生產(chǎn)的63 0E型154t卡車58臺(tái)、730E型185t卡車5臺(tái)、830E型220t卡車10臺(tái)。黑岱溝露天煤礦上部黃土平均厚49m，其剝離采用緊湊型輪斗挖掘機(jī)膠帶輸送機(jī) 排土機(jī)連續(xù)開采工藝；中部巖層平均厚56m，分上下兩部分開采，其上部20m45

4、m巖石采用 單斗卡車間斷開采工藝；其下部36m巖石采用拋擲爆破吊斗鏟倒堆工藝開采。底部 毛煤采用單斗鏟自卸卡車破碎站膠帶輸送機(jī)半連續(xù)工藝，優(yōu)、劣煤實(shí)行分采分運(yùn)。 選煤廠采用跳汰和重介洗選工藝。2 輪斗系統(tǒng)表層黃土剝離情況采區(qū)2003年2020年期間開采第一條采區(qū)，3，約 %。本礦一期工程使用4臺(tái)SchRs 710/115型輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行黃土剝離，最大采高15m。由于第一條區(qū)的黃土地形為中部高兩頭低，黃土層厚度亦為中部厚 兩側(cè)薄。故輪斗挖掘機(jī)工作線長度自上而下是逐漸增長的，其臺(tái)階高與工作線長度相適應(yīng)。 為充分發(fā)揮輪斗挖掘機(jī)的效率，。故此確定輪斗 挖掘機(jī)臺(tái)階高度從上到下依次為上部組合臺(tái)階15m，第

5、一臺(tái)階11m12m，第二臺(tái)階10m11m ，第三臺(tái)階9m10m，第四臺(tái)階8m9m。輪斗挖掘機(jī)工作線長度根據(jù)輪斗挖掘機(jī)生產(chǎn)能力 、工作線年推進(jìn)速度及臺(tái)階高度確定，由于黃土層厚度、工作線年推進(jìn)速度各年不盡相同， 故輪斗挖掘機(jī)工作線長度每年是變化的。每臺(tái)輪斗挖掘機(jī)工作線長度也不相同，自上而下逐 年增長。3 提出問題的背景在輪斗挖掘機(jī)作業(yè)過程中，輪斗挖掘機(jī)在生產(chǎn)線端工作面上每采完一幅（即采完一次 上下分層后），都要退車停止挖掘由輪式推土機(jī)整平工作面，使采掘過后的地面平整，以保 證輪斗挖掘機(jī)平穩(wěn)向前行走，完成采掘推進(jìn)。因此，采掘帶寬度的大小決定平整工作面的頻 率，對(duì)輪斗挖掘機(jī)的效率影響很大。在采掘高度相

6、同推進(jìn)距離相等的情況下，采掘帶寬度越 小，越會(huì)使工作面整平、設(shè)備退車調(diào)頭、后續(xù)設(shè)備調(diào)車等非工作時(shí)間增加，減少了斗輪挖掘機(jī)的實(shí)動(dòng)率，從而降低了輪斗系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。在原設(shè)計(jì)中，僅從與下部單斗挖掘工藝系統(tǒng) 采掘臺(tái)階相協(xié)調(diào)一致的角度出發(fā)，確定輪斗挖掘機(jī)采掘帶寬度為20m，但在實(shí)際生產(chǎn)中，輪 斗系統(tǒng)各設(shè)備作業(yè)臺(tái)階與下部單斗系統(tǒng)各設(shè)備作業(yè)臺(tái)階的設(shè)備作業(yè)方式關(guān)聯(lián)很小，沒有必要 過多地考慮與單斗臺(tái)階采掘帶寬度一致問題。因此，我們有必要確定一個(gè)合理的輪斗挖掘機(jī) 的采掘帶寬度，以增大輪斗系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，提高輪斗連續(xù)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。4 確定輪斗挖掘機(jī)采掘帶寬度的計(jì)算 在輪斗挖掘機(jī)采用垂直切片作業(yè)時(shí)，計(jì)算當(dāng)輪斗挖掘機(jī)

7、最大采掘高度為15m的情況下 的合理采掘帶寬度。如圖1，圖2所示，在輪斗挖掘機(jī)采掘最上分層時(shí)，其斗輪臂在水平投影 上的長度計(jì)算公式由圖3可知，斗輪挖掘機(jī)采掘帶最大寬度為：BMAX=（L1+r）sin1+（L2+r）sin2-Hcot=，式中：1輪斗挖掘機(jī)采掘最上分層時(shí)，斗輪臂向采掘臺(tái)階一側(cè)的回轉(zhuǎn) 角，取經(jīng)驗(yàn)值1=80；2輪斗挖掘機(jī)采掘最下分層時(shí)，斗輪臂向采空區(qū)一側(cè)的回轉(zhuǎn)角，取經(jīng)驗(yàn)值 2=55；H輪斗挖掘機(jī)工作面臺(tái)階高度，15mr斗輪體半徑，;輪斗挖掘機(jī)工作面臺(tái)階側(cè)面坡角，55。由以上計(jì)算可知，當(dāng)臺(tái)階高度15m時(shí)，,取最佳采掘帶 寬度24m。 當(dāng)?shù)醵风P倒堆工藝形成并正式投產(chǎn)后，輪斗系統(tǒng)與系統(tǒng)全部

8、投入生產(chǎn)， 并處于合并后第一采區(qū)邊緣，輪斗挖掘機(jī)的采掘臺(tái)階高度發(fā)生變化，分別為10m,11m,12m。 此時(shí)輪斗連續(xù) 生產(chǎn)系統(tǒng)效率直接約束采面的推進(jìn)速度，最佳采掘帶寬度還需要重新確定。依據(jù)計(jì)算得出：當(dāng)H=10m時(shí)，取h2=9m,h3不變，最大采寬BMAX=,取最佳采寬28m。當(dāng)H=11m時(shí), 取h2=10m,h3不變，最大采寬BMAX=,取最佳采寬27m。當(dāng)H=12m時(shí), 取h2=11m, h3不變，最大采寬BMAX=，作業(yè)時(shí)可略增大1 角度，取最佳采寬27m。5 總結(jié)針對(duì)影響輪斗運(yùn)行時(shí)間的各方面因素，由于確定了最佳合理的采掘帶寬度，使輪斗挖掘 機(jī)每采掘3幅推進(jìn)的距離相當(dāng)于按原設(shè)計(jì)采掘帶寬度推進(jìn)4幅。按年推進(jìn)采寬300m計(jì)算，每 年可節(jié)省4幅的工作面平整時(shí)間。另外，由于采掘帶寬度增大，按設(shè)計(jì)兩采一移來計(jì)算，每 次可增大移設(shè)步距14m,減