對(duì)賀斯格烏拉露天煤礦小設(shè)備大產(chǎn)能的技術(shù)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

王百合 黃晨

摘 要：賀斯格烏拉露天煤礦自礦建以來(lái)，一直采取外委施工的經(jīng)營(yíng)模式，外委施工隊(duì)伍設(shè)備型號(hào)小，技術(shù)能力小。針對(duì)小設(shè)備小能力的生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過(guò)技術(shù)措施、工程管理方法和控制手段的改善和創(chuàng)新，精細(xì)化管理采剝施工，使小設(shè)備發(fā)揮出了大產(chǎn)能，摸索出適合在外委施工經(jīng)營(yíng)模式設(shè)備能力小的情況下充分提高產(chǎn)能的有效途徑。

關(guān)鍵詞：外委施工；小型設(shè)備；技術(shù)措施

引言

賀斯格烏拉露天煤礦煤層構(gòu)造為一寬緩向斜，露天區(qū)共4個(gè)煤組，其中全區(qū)可采有1-1、2-1、2-2、3-1、3-4、4-1六個(gè)煤層，資源儲(chǔ)量95000.52萬(wàn)t，原煤容重1.28t/m3。劃分二個(gè)采區(qū)開(kāi)采。礦區(qū)所在區(qū)域?qū)俅箨懶詺夂颍湎臒?，干旱少雨。每年?、7、8三個(gè)月為雨季，占全年降水量的70%，每年9月-翌年4月為霜凍期，最大凍土深度3.6m。礦區(qū)采剝工程全部外委，主要挖掘設(shè)備為L(zhǎng)iebherr 964型、944型、924型液壓反鏟以及其他品牌液壓反鏟，主要運(yùn)輸設(shè)備為航天泰特、北奔等品牌自卸汽車(chē)。Liebherr 964型液壓反鏟鏟斗容積為5m3，944型液壓反鏟鏟斗容積為2.5m3，其他品牌型號(hào)液壓反鏟容積為2.5m3。航天泰特自卸汽車(chē)裝載質(zhì)量30000kg，貨箱內(nèi)部尺寸5.6×2.8×1.6m，即25m3，最高行駛速度為54km/h。

1 礦區(qū)技術(shù)采剝能力與實(shí)際采剝能力對(duì)比

1.1 按主要設(shè)備技術(shù)生產(chǎn)能力分析礦區(qū)的采剝能力

1.1.1 通過(guò)采掘設(shè)備年技術(shù)生產(chǎn)能力計(jì)算礦區(qū)技術(shù)采剝能力

（1）設(shè)備臺(tái)班生產(chǎn)能力

式中：QB-挖掘機(jī)臺(tái)班生產(chǎn)能力，m3/臺(tái)班；T-每班作業(yè)小時(shí)數(shù)，h；E-鏟斗容積，m3；Km-鏟斗裝滿(mǎn)系數(shù)，按礦巖堅(jiān)固性，取值0.95；Ks-物料在鏟斗中的松散系數(shù)，按礦巖堅(jiān)固性，取值1.4；t-挖掘機(jī)裝車(chē)的一次循環(huán)時(shí)間，s，根據(jù)礦巖堅(jiān)固性，挖掘機(jī)裝車(chē)的一次循環(huán)時(shí)間，s，根據(jù)礦巖堅(jiān)固性，2.5m3挖掘機(jī)為35s，5m3挖掘機(jī)為37s；η-挖掘機(jī)工作時(shí)間利用系數(shù)，0.5～0.55。經(jīng)計(jì)算，2.5m3液壓反鏟臺(tái)班生產(chǎn)能力為767.75m3/臺(tái)班，5m3液壓反鏟臺(tái)班生產(chǎn)能力為1452.51m3/臺(tái)班。

（2）設(shè)備年生產(chǎn)能力。每年正常剝離期為六個(gè)月，即全年剝離生產(chǎn)180天。采煤工程按全年計(jì)，即330天。采煤采用Liebherr 964型液壓反鏟。

式中：Qn-挖掘機(jī)臺(tái)年生產(chǎn)能力，萬(wàn)m3/臺(tái)年；n-日工作班數(shù)；N-年工作日數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，2.5m3液壓反鏟臺(tái)年剝離生產(chǎn)能力為41.46萬(wàn)m3/臺(tái)年；5m3液壓反鏟臺(tái)年剝離生產(chǎn)能力為78.44萬(wàn)m3/臺(tái)年；5m3液壓反鏟臺(tái)年采煤生產(chǎn)能力為184.06萬(wàn)噸/臺(tái)年。

（3）露天礦的采剝能力。2010年度二采區(qū)剝離用液壓反鏟共有20臺(tái)，年剝離能力為829.2萬(wàn)m3。首采區(qū)Liebherr 剝離用964型液壓反鏟六臺(tái)、944型液壓反鏟兩臺(tái)、924型液壓反鏟兩臺(tái)，其他型號(hào)液壓反鏟50臺(tái)，年剝離能力為2709.48萬(wàn)m3。合計(jì)年剝離能力3538.68萬(wàn)m3。產(chǎn)煤采用Liebherr 964型液壓反鏟六臺(tái)，產(chǎn)能為1104.38萬(wàn)噸。

1.1.2 通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備年技術(shù)生產(chǎn)能力計(jì)算賀礦技術(shù)采剝能力

（1）汽車(chē)臺(tái)班運(yùn)輸能力

式中：PB-自卸汽車(chē)臺(tái)班運(yùn)輸能力，m3/臺(tái)班；T-班作業(yè)時(shí)間，確定礦山每年工作日330天，主要工種每天工作三班，每班工作8小時(shí)。則作業(yè)時(shí)間的作業(yè)率為0.75；q-汽車(chē)容量（載重量），m3；txq-汽車(chē)運(yùn)行周期，min；Kr-容積利用系數(shù)，經(jīng)計(jì)算確定為65%。

其中：txq=tz+ty+tx+td

tz-裝車(chē)時(shí)間，2min；ty-往返運(yùn)行時(shí)間，自卸汽車(chē)最高車(chē)速54km/h。礦區(qū)內(nèi)限速，計(jì)算取平均行駛速度30km/h；tx-卸載時(shí)間，4min；td-汽車(chē)等待、停歇及入換時(shí)間，4min。

經(jīng)計(jì)算，txq=26min。PB=225m3。

（2）汽車(chē)臺(tái)年運(yùn)輸能力

Pn=TnPB

式中：Pn-汽車(chē)臺(tái)年運(yùn)輸能力，萬(wàn)m3/臺(tái)年；Tn-汽車(chē)年工作班數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，運(yùn)巖汽車(chē)臺(tái)年運(yùn)輸能力為12.15萬(wàn)m3/臺(tái)年；運(yùn)煤汽車(chē)臺(tái)年運(yùn)輸能力為22.27萬(wàn)m3/臺(tái)年。

（3）采用閉路循環(huán)即定鏟定車(chē)分析礦區(qū)車(chē)鏟比近5，則首采區(qū)和二采區(qū)總計(jì)年巖土運(yùn)輸能力達(dá)4860萬(wàn)m3，原煤運(yùn)輸能力達(dá)855.17萬(wàn)噸。

1.2 2010年度礦山主要設(shè)備產(chǎn)能與實(shí)際完成量對(duì)比

2010年度首采區(qū)完成剝離量4253萬(wàn)m3，二采區(qū)完成剝離量908萬(wàn)m3，合計(jì)5161萬(wàn)m3；共回采煤量1799萬(wàn)t。通過(guò)上述主要生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)生產(chǎn)能力分析可見(jiàn)，無(wú)論是采掘設(shè)備或是運(yùn)輸設(shè)備，其年生產(chǎn)能力都遠(yuǎn)小于礦區(qū)2010年度實(shí)際完成工程量。

2 實(shí)際采剝總量大于主要設(shè)備技術(shù)產(chǎn)能的技術(shù)分析

2.1 施工技術(shù)措施

礦區(qū)所屬地區(qū)的氣候條件決定了其每年的剝離工程施工期較短，賀礦創(chuàng)造性地采取了每年進(jìn)入冰凍期前將翌年剝離工程施工范圍內(nèi)的表土翻開(kāi)覆蓋的方法，以減少凍層，將每年的實(shí)際剝離施工期延長(zhǎng)到3月至10月中旬，即實(shí)現(xiàn)全年剝離生產(chǎn)229天，比正常剝離期180天多出49天。

2.2 提高采掘設(shè)備技術(shù)生產(chǎn)能力

2.2.1 改變鏟斗寬深比增加滿(mǎn)斗系數(shù)。傳統(tǒng)挖掘機(jī)鏟斗的寬深比一般為1.2：1，賀礦經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，將寬深比增加到1.7：1，可使?jié)M斗系數(shù)增加20%左右。同時(shí)，挖掘機(jī)利用待車(chē)時(shí)間把工作面礦巖歸攏靠近車(chē)輛?？课恢?，挑出不合格大塊并整齊堆放，減小了挖掘阻力，提高了滿(mǎn)斗系數(shù)。

2.2.2 精細(xì)化管理減少挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間。制約挖掘設(shè)備能力的最主要因素是挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間，而縮短工作循環(huán)時(shí)間主要取決于液壓反鏟司機(jī)技術(shù)水平。實(shí)踐證明，聘用經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)并加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化作業(yè)培訓(xùn)，使司機(jī)操作過(guò)程中的挖掘-提升-旋轉(zhuǎn)-卸料系列動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，可以大幅減少挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間。影響挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間的另一個(gè)重要因素是挖掘機(jī)工作旋轉(zhuǎn)角度。實(shí)踐證明，通過(guò)合理設(shè)計(jì)工作線(xiàn)長(zhǎng)度、工作線(xiàn)布置形式和采掘帶寬度，精細(xì)布置自卸汽車(chē)進(jìn)線(xiàn)方式，使挖掘機(jī)工作旋轉(zhuǎn)角度最小，可有效減少挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間。賀礦在進(jìn)行剝離、采煤作業(yè)時(shí)，充分利用固定幫的運(yùn)輸坡道，多臺(tái)階、多工作線(xiàn)、多工作面同時(shí)作業(yè)，挖掘機(jī)作業(yè)位置精細(xì)布置，自卸汽車(chē)裝車(chē)位置精細(xì)管理，一般條件下挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)角度均≤45°，充分縮短了挖掘機(jī)工作循環(huán)時(shí)間。

2.2.3 及時(shí)調(diào)度提高挖掘機(jī)工作時(shí)間利用率。在定鏟定車(chē)的配車(chē)情況下，車(chē)鏟比相對(duì)固定，此時(shí)及時(shí)向挖掘設(shè)備供車(chē)就成為提高挖掘機(jī)工作時(shí)間利用率的有效途徑，賀礦的生產(chǎn)實(shí)踐證明，充分發(fā)揮調(diào)度系統(tǒng)積極性，及時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行車(chē)鏟及時(shí)調(diào)配，保證供車(chē)及時(shí)，并減少汽車(chē)等待、停歇和入換時(shí)間，可充分利用挖掘機(jī)工作時(shí)間，提高設(shè)備生產(chǎn)能力。

2.2.4 合理布置排土工作線(xiàn)，減少汽車(chē)排土作業(yè)時(shí)間。加強(qiáng)排土場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管，每個(gè)排土場(chǎng)工作線(xiàn)均有專(zhuān)人指揮，根據(jù)小型設(shè)備機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，在保證安全生產(chǎn)的前提下，適當(dāng)縮短排土工作線(xiàn)，使同一條工作線(xiàn)上的作業(yè)汽車(chē)數(shù)目增加，提高了汽車(chē)排土作業(yè)效率，減少了作業(yè)等待時(shí)間，提高了運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行效率，促進(jìn)賀礦產(chǎn)能的提升。

2.3 合理匹配挖掘機(jī)斗容與汽車(chē)容積

為保證設(shè)備盡可能高的發(fā)揮效率，當(dāng)汽車(chē)與挖掘機(jī)配合時(shí)，3-8鏟斗裝滿(mǎn)一車(chē)的鏟車(chē)容量配比較為合理。用每車(chē)鏟裝次數(shù)校核：

式中：Q-自卸汽車(chē)載重量，t；qd-鏟斗內(nèi)巖石的重量，t；Z-每車(chē)可鏟裝斗數(shù)，取整數(shù)；V-自卸汽車(chē)的車(chē)廂容積，m3；V1-鏟斗內(nèi)礦巖的松散體積，m3。

其中：

式中：E-鏟斗容積，m3；γ-礦巖容重，t/m3；Km-鏟斗的裝滿(mǎn)系數(shù)，設(shè)計(jì)取值0.95；Ks-鏟斗內(nèi)礦巖松散系數(shù)，按礦巖堅(jiān)固性，設(shè)計(jì)取值1.4。

經(jīng)計(jì)算，qd=4.34t。

經(jīng)驗(yàn)算校核，賀礦采用5m3液壓反鏟與車(chē)廂容積25m3的自卸卡車(chē)組成的配套設(shè)備是經(jīng)濟(jì)的，有助于提高設(shè)備效率，降低采裝作業(yè)裝車(chē)循環(huán)時(shí)間。

2.4 重視輔助工藝，保障設(shè)備實(shí)動(dòng)率

修路即修車(chē)，賀礦非常重視礦區(qū)各級(jí)干線(xiàn)、支線(xiàn)、輔助線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)線(xiàn)道路的保養(yǎng)維護(hù)，刮路機(jī)、前裝機(jī)及時(shí)對(duì)道路進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，大幅減小了設(shè)備故障率，提高設(shè)備實(shí)動(dòng)率，保障了年采剝量的完成。在采剝工作面，賀礦采取了回填硬質(zhì)巖土鋪墊的方式，前裝機(jī)及時(shí)整平工作面，有效避免了第四系砂質(zhì)粘土地層平盤(pán)承載力不夠而造成施工設(shè)備陷停等問(wèn)題，充分發(fā)揮了設(shè)備效率。在排土工作線(xiàn)，設(shè)定專(zhuān)人監(jiān)管，保證設(shè)備安全作業(yè)的同時(shí)，嚴(yán)格控制汽車(chē)排卸距離，使推土機(jī)的推排量最小，縮短推土機(jī)推送距離，即保證了安全生產(chǎn)，又為運(yùn)輸設(shè)備高效運(yùn)行提供了良好的作業(yè)環(huán)境。同時(shí)，注重設(shè)備的日常保養(yǎng)與檢修，制定完善的設(shè)備大、中修計(jì)劃，保證設(shè)備三級(jí)完好率，并保證大修不過(guò)周，中修不過(guò)天，為設(shè)備的健康運(yùn)行提供了有力保障。用切實(shí)的設(shè)備實(shí)動(dòng)率保證了剝采總量的完成。

2.5 保證道路通過(guò)能力，提高礦山生產(chǎn)能力

保證道路通過(guò)能力，避免發(fā)生交通事故的同時(shí)，使運(yùn)輸設(shè)備有序、高效運(yùn)行，也是提高產(chǎn)能的行之有效的辦法。賀礦一般均修筑寬度30m以上的運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

N=■k

式中：N-道路通過(guò)能力，輛/h；v-自卸汽車(chē)在計(jì)算區(qū)段內(nèi)的平均速度，km/h，計(jì)算取30km/h；n-道路數(shù)目，單車(chē)道時(shí)取0.5，雙車(chē)道時(shí)取1；s-二輛自卸汽車(chē)追蹤行駛的安全距離，m，取停產(chǎn)視距40m；k-車(chē)輛行駛的不均衡系數(shù)，一般為0.5。

經(jīng)計(jì)算，賀礦運(yùn)輸?shù)缆返耐ㄟ^(guò)能力750輛/h，有效保證了運(yùn)輸設(shè)備的安全高效運(yùn)行，為產(chǎn)能的穩(wěn)步提升打下了穩(wěn)固基礎(chǔ)。

2.6 加強(qiáng)疏干排水，保證礦山工程延深速度

賀礦創(chuàng)造性的在采坑采煤工作面上設(shè)置了深井水泵，直接抽排煤層含水，并配合地表疏干井，直接對(duì)煤層水進(jìn)行疏干，加速地下水位降深。采坑周邊布置的深井疏干井，降低地下水位的同時(shí)，攔截周邊地下水向采坑內(nèi)的排泄面匯聚。有了疏干工程的強(qiáng)力保障，賀礦的礦山工程年延深速度遠(yuǎn)大于同類(lèi)礦山每年10m左右的延深速度，事實(shí)證明，優(yōu)越的疏干降水工作為產(chǎn)能的提升提供了保障。

2.7 工作線(xiàn)優(yōu)化布置，提高回采強(qiáng)度

不同的工作線(xiàn)布置形式，對(duì)設(shè)備效率、經(jīng)濟(jì)效益均有直接的影響。為使剝矸工程與采煤工程形成平行作業(yè)，避免相互間干擾，賀礦根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件，及時(shí)對(duì)工作線(xiàn)布置形式和推進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整，圍繞向斜軸布置環(huán)形工作線(xiàn)，提高了原煤回采強(qiáng)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

露天礦采剝工程外委施工的開(kāi)發(fā)建設(shè)模式，其雙贏(yíng)、可操作性已越來(lái)越被更多的新建和改擴(kuò)建礦山所采用。賀斯格烏拉露天煤礦通過(guò)不斷研究和完善技術(shù)措施、工程管理方法和控制手段，在使用外委施工小型工程設(shè)備的條件下，完成了遠(yuǎn)超設(shè)備技術(shù)生產(chǎn)能力的采剝總量。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明這些技術(shù)措施、管理方法，對(duì)提高礦山總體生產(chǎn)水平是行之有效的，是在外委施工經(jīng)營(yíng)模式下充分提高產(chǎn)能的有效途徑。解決了礦山建設(shè)初期設(shè)備不足的矛盾，更是推遲了露天礦建設(shè)初期大型采運(yùn)設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)，達(dá)到了節(jié)約建設(shè)期的設(shè)備費(fèi)用和管理費(fèi)用，降低露天煤礦的基建剝離量概算投資的目的。對(duì)露天礦山企業(yè)的科學(xué)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡(jiǎn)介：王百合（1982-），男，內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟烏蘭浩特人，技術(shù)員，2002年畢業(yè)于包頭鋼鐵學(xué)院，就職于內(nèi)蒙古錫林河煤化工有限責(zé)任公司，現(xiàn)任安全環(huán)保部副主任工程師，從事露天礦安全生產(chǎn)技術(shù)工作。