井下采礦機(jī)械及運(yùn)輸機(jī)械的合理配置研究

馮 巖

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

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井下采礦機(jī)械及運(yùn)輸機(jī)械的合理配置研究

馮 巖

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

采礦過程中，為了保證開采質(zhì)量，提高井下采礦運(yùn)輸效率，必須合理配置采礦機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械。對于鑿巖機(jī)械而言，主要有地下潛孔鉆機(jī)、地下牙輪鉆機(jī)、氣動鑿巖機(jī)等。對于運(yùn)搬機(jī)械設(shè)備而言，運(yùn)搬方法有振動放礦、連續(xù)運(yùn)搬、電耙運(yùn)搬、重力自溜、無軌設(shè)備運(yùn)搬等。就機(jī)械配置問題進(jìn)行了探討。

采礦機(jī)械；運(yùn)輸機(jī)械；合理配置

在井下進(jìn)行采礦時(shí)，由于工程量大，作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度很大。例如采煤工作面的單產(chǎn)每年超過千萬噸，如果只依靠人力操作，或者機(jī)械設(shè)備搭配不合理，直接影響開采的效率。必須將采礦機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械合理的配合，保證工作效率最高。在實(shí)際地下采礦工作中，可以選擇的開采設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備很多。但是必須深入了解這些設(shè)備的特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際需求，合理的將采礦機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械搭配到一起。開采設(shè)備滿足工程開采需求，運(yùn)輸設(shè)備滿足開采的量，提高實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)輸效率。

1 井下采礦機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械的重要性

在進(jìn)行礦石開采的時(shí)候，出礦設(shè)備非常重要，在整個(gè)施工環(huán)節(jié)最好不要出現(xiàn)故障，保持出礦設(shè)備的性能[1]。在開采規(guī)劃中已經(jīng)設(shè)計(jì)了單日生產(chǎn)礦石量，只要礦設(shè)備正常工作，完全可以滿足這一要求，但是在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了一些其他因素的影響。國外生產(chǎn)的出礦設(shè)備[2]，性能優(yōu)良，適合在大規(guī)模礦石開采，保證工作效率。使用符合實(shí)際要求的無軌設(shè)備，例如鏟運(yùn)機(jī)、鑿宕臺車等，可以發(fā)揮上向水平分層充填采礦的作用。還引入了全液壓鑿宕臺車和電動鏟運(yùn)機(jī)，保證整體的開采運(yùn)輸效率。在礦石開采過程中，為了以后工作維護(hù)方便，確保資源的回收率[3]，減少出礦運(yùn)輸?shù)木嚯x，應(yīng)用了脈外布置的方式。在下盤設(shè)計(jì)兩條沿脈運(yùn)輸平巷連通運(yùn)輸線，成為環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)。使用無軌采掘設(shè)備讓其處于一個(gè)水平作業(yè)環(huán)境，能保證操作的質(zhì)量，提高了工作效率。

2 施工中合理的配置鑿巖機(jī)

2.1 對潛孔鑿巖機(jī)的選用分析

通常情況下，在進(jìn)行井下采礦工作中，潛孔鑿巖機(jī)是最常用的一種機(jī)械設(shè)備。該設(shè)備在井下采礦、鉆鑿管纜孔，鉆鑿充填孔，鉆鑿天井，鉆鑿?fù)L(fēng)孔時(shí)都有很大的作用。一般工程中直徑在100～165 mm深孔，都使用潛孔鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆鑿。

2.2 對牙輪鉆機(jī)的選用分析

對于鑿巖機(jī)而言，在井下施工中經(jīng)常使用，尤其是礦巖有很大腐蝕時(shí)，可以進(jìn)行鑿鉆操作。在實(shí)際鑿鉆過程中，要利用巖石的特點(diǎn)，開啟設(shè)備的自動調(diào)節(jié)功能，這樣設(shè)備就可以進(jìn)行自我控制。在軸壓方面牙輪鉆機(jī)的鉆井效果是最好的。牙輪鉆機(jī)屬于電力直接驅(qū)動模式，因此在施工操作中不需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，因此消耗的能量有限。除此之外，設(shè)備在運(yùn)行過程中，不會產(chǎn)生很大的噪音，有利用施工人員的身體健康，屬于節(jié)能產(chǎn)品。而且該機(jī)械有很多功能，如果鉆鑿直徑在100～165 mm以上，也可以進(jìn)行鉆鑿，在鉆鑿更大直徑的孔時(shí)，更能體現(xiàn)出其優(yōu)越性。

2.3 對液壓鑿巖機(jī)的選用分析

對于鑿巖機(jī)而言，其優(yōu)勢體現(xiàn)在能耗方面，實(shí)際應(yīng)用中不僅能耗低，而且機(jī)械施工中產(chǎn)生的噪音小。和上述兩種設(shè)備相比，該設(shè)備的鉆鑿速度以及使用壽命都很長，因此有很高的性價(jià)比。但是也存在一些弊端，例如這種液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，無論是在鉆鑿施工還是日常的維護(hù)檢修，都有很高的要求，只有專門的技術(shù)人員才可以準(zhǔn)確高效掌握。另一方面，該設(shè)備的泵站是隨機(jī)移動的，內(nèi)部的液壓系統(tǒng)也是隨機(jī)移動的，設(shè)備外觀美觀，但是占地面積較大。尤其是在井下操作時(shí)，如果空間不足就不能使用該設(shè)備。和類似的設(shè)備相比較，其采購價(jià)格較高。在施工地點(diǎn)小，井巷斷面小的地方不適合使用；同時(shí)也不適合操作維護(hù)技術(shù)條件不夠的井巷采礦工作。

2.4 對鑿巖鉆車的選用分析

鑿巖鉆車主要有3種，分別是采礦鉆車、錨桿鉆車、掘進(jìn)鉆車。在井下采礦時(shí)，科學(xué)合理的使用鑿巖鉆車，能夠提高實(shí)際的采礦效率，推動工程的穩(wěn)步進(jìn)行。除此之外，還能減輕井下操作人員工作勞動強(qiáng)度，對井下采礦工作環(huán)境進(jìn)行充分的優(yōu)化。進(jìn)行井下采礦時(shí)，還必須對礦體的賦存條件，以及采礦方式進(jìn)行考慮，必須符合實(shí)際情況。在此基礎(chǔ)上，選擇最合適的鑿巖鉆車，就能提高采礦效率，企業(yè)在以后的發(fā)展中，在經(jīng)濟(jì)利益方面肯定有突破。

3 井下采礦運(yùn)輸機(jī)械的科學(xué)配置

3.1 對井下運(yùn)搬設(shè)備的選用分析

進(jìn)行井下采礦工作時(shí)，有不同的搬運(yùn)方式，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，選擇正確的搬運(yùn)礦石的方式。常用的主要有3種搬運(yùn)設(shè)備，分別是電耙運(yùn)搬、無軌運(yùn)搬、電動鏟運(yùn)機(jī)搬運(yùn)。對于電耙運(yùn)搬而言，該設(shè)備有很強(qiáng)的供應(yīng)能力，無論是實(shí)踐操作，還是日常的設(shè)備維護(hù)非常簡單。在實(shí)踐運(yùn)行操作時(shí)，發(fā)生故障的概率很低，有一定的施工可靠性[4]。和其他的搬運(yùn)設(shè)備相對比，其搬運(yùn)礦石的成本是最低的，因此在地下采礦行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，深受一線施工技術(shù)人員的青睞。對于無軌運(yùn)搬而言，其選擇余地較多，可以選擇氣動裝運(yùn)機(jī)，還可以選擇電動鏟運(yùn)機(jī)，或者是柴油鏟運(yùn)機(jī)。這3種無軌運(yùn)輸方式中，氣動裝運(yùn)機(jī)在礦石搬運(yùn)中會耗費(fèi)很大的氣量，而且產(chǎn)生的噪音也是最大的，運(yùn)搬時(shí)距離較短，綜合經(jīng)濟(jì)效益不高。柴油鏟運(yùn)機(jī)還沒有很好的將尾氣問題處理掉，在凈化方面還要予以改進(jìn)；設(shè)備發(fā)生故障和日常維護(hù)中，維修、配件更換是很大的問題，相關(guān)配件的質(zhì)量難以合格，而且對維修人員的技術(shù)水平要求較高。綜合這幾點(diǎn)進(jìn)行分析，氣動裝運(yùn)機(jī)就比較適合于大多數(shù)小型或中型的采礦運(yùn)搬工作。電動鏟運(yùn)機(jī)是在柴油鏟運(yùn)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)和創(chuàng)新而研發(fā)出的一款新產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)方面和柴油鏟運(yùn)機(jī)是最相似的。在使用中其產(chǎn)生的振動波能夠完善礦石的流動性，設(shè)備實(shí)際操控方便，可操作性強(qiáng)，運(yùn)行簡單，計(jì)量準(zhǔn)確，對計(jì)劃放礦工作有很大的幫助，有效避免了貧化礦石問題。但是這種電動鏟運(yùn)機(jī)也有一定的弊端，就是在進(jìn)行震動放礦時(shí)，其靈活機(jī)動性不是很好，再加上運(yùn)搬距離有限，因此一直被使用人員加以詬病。

3.2 對平巷轉(zhuǎn)(裝)運(yùn)設(shè)備的選用分析

平巷裝運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備都是在平巷掘進(jìn)作業(yè)中應(yīng)用的。在對裝巖機(jī)進(jìn)行選擇的時(shí)候，必須對巷道的規(guī)格進(jìn)行細(xì)致分析，得到其對掘進(jìn)速度、械化程度的要求。 通常情況下會選擇使用鏟插裝巖機(jī)，或者是選擇鏟斗正裝后卸式的裝巖機(jī)。如果對機(jī)械化程度、掘進(jìn)速度要求較高， 同時(shí)該工程的巷道斷面允許，就要選擇使用蟹爪、蟹立爪式裝巖機(jī)。國內(nèi)目前的礦山巷道掘進(jìn)實(shí)踐中，應(yīng)用范圍比較廣的是氣動或電動的鏟斗正裝后卸式的裝巖機(jī)。

3.3 對巷道運(yùn)輸設(shè)備的選用分析

在確定地下礦山運(yùn)輸方式時(shí)，運(yùn)輸系統(tǒng)一般都會在礦床開拓設(shè)計(jì)中確定。但是選擇要遵循一定的原則，考慮礦床的實(shí)際開采規(guī)模和賦存條件，確定生產(chǎn)服務(wù)的年限，確定使用的開拓系統(tǒng)，確定實(shí)際的采礦方法。除此之外，還應(yīng)該對運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行分析，引入最先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，提高企業(yè)的管理水平。對于國內(nèi)礦山的地下巷道運(yùn)輸而言[5]，都是以機(jī)車軌道運(yùn)輸為主；有些礦山的采場同溜礦井之間應(yīng)用無軌運(yùn)輸方式，但主要的巷道仍然是軌道運(yùn)輸。有軌運(yùn)輸機(jī)車具有無污染，運(yùn)輸距離長，運(yùn)輸量大的優(yōu)勢，而且實(shí)際運(yùn)輸消耗低，總體性價(jià)比高。一些條件比較優(yōu)越的地下礦山則會以汽車無軌運(yùn)輸為主。

4 結(jié) 語

通過以上對井下采礦機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械的合理配置研究，發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的選擇非常重要。結(jié)合采礦工程實(shí)際要求，分析開采現(xiàn)場的具體情況，綜合考慮企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益因素，合理的選擇采礦機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械，科學(xué)的將二者組合到一起，提高工作效率。除此之外，在開采的過程中，一定要加強(qiáng)現(xiàn)場設(shè)備的管理，相關(guān)管理人員必須到崗執(zhí)勤，保證各個(gè)環(huán)節(jié)操作的流暢性，如果發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，不能影響整體的工作效率。

[1] 宋洋. 試分析井下采礦機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械的合理配置[J]. 山東工業(yè)技術(shù), 2016(1): 49.

[2] 石振軍. 論井下采礦機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械的合理配置[J]. 黑龍江科技信息, 2013(34): 6.

[3] 張隨周. 論井下鑿巖、運(yùn)輸、提升設(shè)備的合理選用[J]. 低碳世界, 2014(22): 170-171.

[4] 郭銳, 寧超, 趙靜一, 等. 礦井復(fù)雜環(huán)境下的分體式重載運(yùn)輸車轉(zhuǎn)向控制研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2016, 52(6): 116-123.

[5] 嚴(yán)明林, 張言杰, 雷延峰, 等. 復(fù)雜煤礦條件下的運(yùn)輸方案研究與設(shè)備選型[J]. 礦山機(jī)械, 2016(3): 24-28.

Reasonable Allocation of Underground Mining Machinery and Transportation Machinery

FENG Yan

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalInstitute,Xi'an,Shanxi710000,China)

To ensure the quality of production and improve the efficiency of the underground mining transportation, we must be in the rational allocation of mining machinery and transportation machinery. For drilling machinery, there are underground rock drills, pneumatic drills to handle machinery and equipment, including the handling method with vibration ore, continuous handling, scraper carrying, gravity from slip and trackless equipment handling, etc.

Mining machinery; Transport machinery; Reasonable configuration

2016-11-08

馮巖(1973-)，女，遼寧鞍山人，副教授，研究方向：現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)械及工程機(jī)械，手機(jī)：13630252273，E-mail：fengyan924@Hotmail.com.

TD803

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.021