半連續(xù)系統(tǒng)采裝環(huán)節(jié)作業(yè)方式的選擇

半連續(xù)系統(tǒng)采裝環(huán)節(jié)作業(yè)方式的選擇

露天礦山脈根據(jù)設(shè)備工作類型對(duì)設(shè)備時(shí)間進(jìn)行分類和描述?？?cè)臻g時(shí)間包括計(jì)劃時(shí)間、可工作時(shí)間和毛操作時(shí)間（毛操作時(shí)間=操作時(shí)間和操作延遲時(shí)間）。其中,操作小時(shí)是指設(shè)備實(shí)際作業(yè)的小時(shí),也稱為凈操作時(shí)間。在靜操作時(shí)間內(nèi),通過優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)備作業(yè)方式,是發(fā)揮設(shè)備能力和提高工藝系統(tǒng)效率的有效途徑。1東南角東南角氣力點(diǎn)全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝系統(tǒng)的靜操作時(shí)間通常由挖掘機(jī)的采掘時(shí)間、設(shè)備彼此轉(zhuǎn)載點(diǎn)的對(duì)中時(shí)間和設(shè)備的移動(dòng)時(shí)間3要素組成。研究分析各時(shí)間要素的特點(diǎn)和理論計(jì)算過程將利于選取最優(yōu)的作業(yè)方式。1.1挖掘體積計(jì)算采掘時(shí)間是指挖掘機(jī)實(shí)際的純挖掘時(shí)間。以挖掘機(jī)完成一個(gè)近身的采掘循環(huán)為基礎(chǔ),采掘時(shí)間計(jì)算的公式可表示為:1)挖掘機(jī)采掘1個(gè)循環(huán)所需的斗數(shù)。式中:n為斗數(shù);Q為挖掘機(jī)采掘1個(gè)近身采掘帶的體積,m3;Qd為鏟斗實(shí)際裝載的體積,m3。2)采剝1個(gè)循環(huán)的體積。式中:Q為挖掘機(jī)采掘1個(gè)近身采掘量,m3;Rwmax為挖掘機(jī)最大挖掘半徑,m;h為臺(tái)階高度,m;Rw為挖掘機(jī)站立水平的挖掘半徑,m;α為挖掘機(jī)采掘的最大與最小回轉(zhuǎn)角度之差,rad。3)挖掘機(jī)鏟斗實(shí)際裝載體積的計(jì)算。式中:Qd為鏟斗實(shí)際裝載體積,m3;Vp為挖掘機(jī)斗容,m3;Km為滿斗系數(shù);Ks為松散系數(shù);Kw為鏟斗挖掘系數(shù)。易于得出,1個(gè)循環(huán)的挖掘時(shí)間主要取決于挖掘的平均回轉(zhuǎn)角度和挖掘機(jī)斗容的大小相關(guān)。1.2對(duì)中、小循環(huán)對(duì)中的分類及特點(diǎn)在全移動(dòng)破碎站半連續(xù)系統(tǒng)中,典型的物料傳輸路徑近似于串聯(lián)線路,即物料經(jīng)【挖掘機(jī)】→【全移動(dòng)破碎站】→【轉(zhuǎn)載設(shè)備】→【電纜車+受料車】→【帶式輸送機(jī)】→【排土機(jī)】的傳輸過程。物料從前至后的輸送,需經(jīng)過設(shè)備彼此間的轉(zhuǎn)載點(diǎn)才能完成。設(shè)備彼此間轉(zhuǎn)載物料的對(duì)接環(huán)節(jié),稱之為“對(duì)中”。根據(jù)對(duì)中的難易及耗費(fèi)的時(shí)間長短,一般可以分為“大、中、小”3類,主要特點(diǎn)是:1)挖掘機(jī)完成1次大的采掘大循環(huán),采掘工作面的所有設(shè)備前移1次的對(duì)中,稱為“大循環(huán)對(duì)中”。大循環(huán)對(duì)中相對(duì)復(fù)雜,包含了帶式輸送機(jī)移設(shè)時(shí)間和設(shè)備對(duì)中、調(diào)試時(shí)間等,因此耗時(shí)較多。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,大約耗時(shí)5~7個(gè)工作日;2)處于采掘工作面的挖掘機(jī)、全移動(dòng)破碎站、轉(zhuǎn)載設(shè)備和電纜受料車同時(shí)移動(dòng)1次的對(duì)中,因而稱為“中循環(huán)對(duì)中”。由于參與對(duì)中的設(shè)備較多,中循環(huán)對(duì)中的對(duì)中點(diǎn)多于小循環(huán)對(duì)中,但相對(duì)大循環(huán)對(duì)中的復(fù)雜程度低,耗時(shí)適中。根據(jù)伊敏露天礦和平朔東露天礦的相關(guān)數(shù)據(jù),約耗時(shí)30min。3)僅挖掘機(jī)和全移動(dòng)破碎站移動(dòng)1次的對(duì)中,稱為“小循環(huán)對(duì)中”。小對(duì)中相對(duì)簡單,難易程度和耗時(shí)較少,約10min。1.3移動(dòng)時(shí)間的確定挖掘機(jī)完成單個(gè)循環(huán)作業(yè),系統(tǒng)就位下一個(gè)工作位置所耗費(fèi)的移動(dòng)時(shí)間。式中:ty為移動(dòng)時(shí)間,s;l為移動(dòng)距離,m;v為設(shè)備移動(dòng)速度,m/s。2全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝比選挖掘機(jī)采裝回轉(zhuǎn)角度的大小是決定采掘效率的重要因素,通常不超過120°。對(duì)于單斗-卡車工藝,卡車的移動(dòng)相對(duì)于其它履帶式裝備更加靈活,到達(dá)指定位置更易實(shí)現(xiàn)。因此,系統(tǒng)的就位、移動(dòng)等損耗的時(shí)間在靜操作時(shí)間內(nèi)占用的比例較少,采裝效率基本決定了工藝的系統(tǒng)效率。與單斗-卡車工藝不同,全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝由于設(shè)備對(duì)中等損耗的時(shí)間在靜操作時(shí)間內(nèi)占用的比例相對(duì)較高,系統(tǒng)效率不但要考慮采掘效率,而且要考慮對(duì)中和設(shè)備移動(dòng)的效率?；诖?結(jié)合挖掘機(jī)采裝回轉(zhuǎn)角度和系統(tǒng)移動(dòng)、對(duì)中的特點(diǎn),衍生出3種較為可行的采裝作業(yè)方式,即半幅采寬作業(yè)法、整幅采寬作業(yè)法和轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法。采裝作業(yè)方式示意圖如圖1。半幅采寬作業(yè)法和整幅采寬作業(yè)法均采用挖掘機(jī)的輪胎/履帶正對(duì)爆堆站立,挖掘機(jī)直對(duì)爆堆后壁進(jìn)行挖掘,全移動(dòng)破碎站位于挖掘機(jī)一側(cè)受料;不同的是半幅采寬作業(yè)法,挖掘機(jī)在不降低挖掘效率的情況下完成靠近全移動(dòng)破碎站一側(cè)物料的采裝,作業(yè)時(shí)挖掘機(jī)和全移動(dòng)破碎站始終處于最佳的工作狀態(tài);采用整幅采寬作業(yè)法時(shí),挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)角度較大,雖然采寬寬于半幅采寬作業(yè)法,但是挖掘效率相對(duì)較低;轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法是指挖掘機(jī)圍繞著全移動(dòng)破碎站受料斗邊緣成半圓形挖掘物料,其最大特點(diǎn)是“小循環(huán)對(duì)中”多,單次“中循環(huán)對(duì)中”前完成的方量最大。3與轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法比較基于全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝的3種作業(yè)方式,采掘相同物料花費(fèi)的時(shí)間如下:根據(jù)表1數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果,得出3種作業(yè)方式半幅采寬作業(yè)法與轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法用時(shí)較為接近,半幅采寬作業(yè)法略優(yōu),耗時(shí)相對(duì)少,整幅采寬作業(yè)法耗時(shí)較多。因此,半幅采寬作業(yè)法最優(yōu),系統(tǒng)作業(yè)效率最高,推薦采用。但是,如果作業(yè)中能夠逐步壓縮“小循環(huán)對(duì)中”的耗費(fèi)用時(shí),轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法也將具有一定的競爭力。4全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝目前,我國露天礦山普遍采用的開采工藝是間斷工藝和半連續(xù)工藝,挖掘機(jī)的采裝是生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié),一旦挖掘機(jī)的效率過低,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)后續(xù)環(huán)節(jié)的設(shè)備能力處于非飽和狀態(tài),制約系統(tǒng)效率的發(fā)揮。因此,提高和發(fā)揮挖掘機(jī)的能力就特別重要,尤其是單斗-全移動(dòng)破碎站半連續(xù)工藝,挖掘機(jī)與全移動(dòng)破碎站配合工作,可選擇的作業(yè)方式較多,選擇較優(yōu)的作業(yè)方式,有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合效率。式中:Qz為固定采掘量,m3;Qzi為單次“中循環(huán)對(duì)中”前完成的采掘量,m3;tzi為1次中循環(huán)作業(yè)(采掘+對(duì)中+移動(dòng))所需的時(shí)間,s;Tzi為完成固定采掘量消耗的時(shí)間,s。公式(6)當(dāng)i=1時(shí),表示半幅采寬作業(yè)法;i=2時(shí),表示整幅采寬作業(yè)法;i=3時(shí),表示轉(zhuǎn)圈采作業(yè)法。在推進(jìn)強(qiáng)度相同、作業(yè)方式不同的條件下,3種作業(yè)方式花費(fèi)的“大循環(huán)對(duì)中”時(shí)間