伊敏露天礦電鏟效率影響因素分析

劉金強(qiáng)，張 波，鄭樹(shù)坤

（華能伊敏煤電有限責(zé)任公司 露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021130）

伊敏露天礦電鏟效率影響因素分析

劉金強(qiáng)，張 波，鄭樹(shù)坤

（華能伊敏煤電有限責(zé)任公司 露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021130）

結(jié)合伊敏露天礦實(shí)際生產(chǎn)，從不同作業(yè)條件的裝車(chē)效率和車(chē)鏟勺容比2方面出發(fā)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備效率的分析，合理布置電鏟的作業(yè)位置和車(chē)鏟規(guī)格匹配，以發(fā)揮最高的生產(chǎn)效率。

露天礦；電鏟效率；車(chē)鏟匹配

0 引言

伊敏露天礦剝離生產(chǎn)采用單斗-卡車(chē)間斷工藝，采煤為單斗-卡車(chē)-半固定破碎站的半連續(xù)工藝和單斗-自移式破碎機(jī)半連續(xù)工藝相結(jié)合。伊敏露天礦自2010年開(kāi)始由二采區(qū)向三采區(qū)轉(zhuǎn)向，此區(qū)域地質(zhì)賦存條件發(fā)生變化（煤層變薄，同時(shí)剝蝕區(qū)存在）在露天礦剝采工作面轉(zhuǎn)向過(guò)程中，剝采比增大，開(kāi)采深度增大剝離運(yùn)距增加，生產(chǎn)成本增加。對(duì)于單斗鏟-汽車(chē)間斷工藝來(lái)說(shuō)，采、運(yùn)、排等環(huán)節(jié)的主要成本是設(shè)備成本和運(yùn)輸成本，充分發(fā)揮采掘設(shè)備能力提高生產(chǎn)效率，當(dāng)下是十分有必要的。而采掘設(shè)備能力與電鏟的性能、配車(chē)型號(hào)、作業(yè)條件等條件息息相關(guān)的。

針對(duì)伊敏露天礦冬季嚴(yán)寒期2016年3月的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)電鏟與卡車(chē)合理的規(guī)格匹配和電鏟的不同工作面條件2方面進(jìn)行研究?jī)?yōu)化，以求提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)。

1 伊敏露天礦生產(chǎn)現(xiàn)狀

伊敏露天礦現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備WK－10B（12 m3）電鏟、WK-20電鏟（23 m3）、WK-35電鏟（35 m3）、EX8000E液壓鏟（43 m3）4種型號(hào)采掘設(shè)備；MT3700B（172 t）、MT4400AC（北重220 t）、SF33900（湘潭220 t）、85 t巖斗（40 m3）和煤斗（56 m3）、108 t巖斗（56 m3）和煤斗（76 m3）、TR100（58 m3）等自卸卡車(chē)。

露天礦間斷工藝中，采掘設(shè)備能力深受重視，將采礦專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合解決存在的問(wèn)題。以伊敏露天礦2016年3月份的實(shí)際作業(yè)條件為基礎(chǔ)，對(duì)各采掘設(shè)備1次裝載時(shí)間、配合卡車(chē)型號(hào)的實(shí)際裝車(chē)勺數(shù)、不同工作面的裝車(chē)效率等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，理論結(jié)合實(shí)際深入研究。伊敏露天礦3月份采掘設(shè)備分布位置及作業(yè)條件見(jiàn)表1。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同采掘設(shè)備的作業(yè)位置、作業(yè)條件、配合卡車(chē)型號(hào)采集實(shí)際數(shù)據(jù)，列出WK－10B（12 m3）電鏟、WK－20電鏟（23 m3）、WK－35電鏟（35 m3）、EX8000E液壓鏟（43 m3）等采掘設(shè)備在不同作業(yè)條件下的采裝動(dòng)作時(shí)間。為提高數(shù)據(jù)的可靠性對(duì)連續(xù)2次的循環(huán)時(shí)間取平均值再進(jìn)行數(shù)據(jù)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。各采掘設(shè)備完成單勺裝載平均時(shí)間：剝離設(shè)備WK-2001電鏟單勺運(yùn)行周期為40 s，WK-2002電鏟單勺運(yùn)行周期為42 s，WK-2003電鏟單勺運(yùn)行周期為42 s，WK-2004電鏟單勺運(yùn)行周期為40 s，WK-2005電鏟單勺運(yùn)行周期為45 s，WK-2006電鏟單勺運(yùn)行周期為40 s，WK-3502電鏟單勺運(yùn)行周期為45 s，EX8000液壓鏟在泥巖凍頂工作面單勺運(yùn)行周期為52 s和沙子工作面的單勺運(yùn)行周期40 s；采煤設(shè)備WK-1203電鏟單勺運(yùn)行周期為38 s，WK-1204電鏟單勺運(yùn)行周期為34 s，WK-1205電鏟單勺運(yùn)行周期為29 s，WK-1206電鏟單勺運(yùn)行周期為32 s。

表1 采掘設(shè)備作業(yè)位置

2 電鏟效率影響因素分析

結(jié)合伊敏露天礦的實(shí)際生產(chǎn)情況，影響電鏟效率主要分為2類(lèi)，即管理因素和工藝因素，同時(shí)地質(zhì)資源儲(chǔ)量及地質(zhì)條件也是影響采礦工作的因素之一。對(duì)伊敏露天礦季節(jié)凍層期的工藝因素進(jìn)行討論。

2.1 電鏟的作業(yè)地質(zhì)條件

伊敏露天礦采掘范圍內(nèi)，巖層由上至下分為第四系地層和第三系地層，第四系地層由灰色礫石、黃色粘土、亞粘土、砂土和黑色腐植土等組成。第三系呈條帶狀分布于勘探區(qū)內(nèi)（原稱(chēng)礫巖沖刷帶），主要由灰白、灰褐色礫巖、含礫粗砂巖、灰黃色泥巖夾灰白色砂礫巖、細(xì)砂巖，黃、灰、灰褐、紅褐色泥巖（含白色礫石）組成，夏季的礦巖普氏硬度系數(shù)f（2～3），當(dāng)冬季溫度低時(shí)礦巖普氏硬度系數(shù)f（6），硬度的增加直接影響采掘設(shè)備的作業(yè)效率，且需要爆破后作業(yè)。采掘設(shè)備在裝載上部?jī)鰧犹幚頃r(shí)，需要增加處理凍頂、傘檐、大塊等輔助處理時(shí)間。

主采煤層為15#、16#煤層，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。16#煤層露頭區(qū)煤量占全年生產(chǎn)煤量的60%以上，該區(qū)傾角3°～8°，矸石夾層4～12層，盡管16#煤層露頭區(qū)鉆孔密度在100 m以內(nèi)，但夾層分布規(guī)律性較差，總的傾向?yàn)闁|部夾矸層數(shù)多、厚度大，向西夾矸層數(shù)逐漸變少、厚度變薄。煤的賦存條件發(fā)生變化，復(fù)合煤層增多。伊敏露天礦制定選采方案，利用電鏟和反鏟進(jìn)行分層開(kāi)采提高煤質(zhì)，臺(tái)階高度減小降低了電鏟作業(yè)效率。

2.2 工作面參數(shù)

工作面參數(shù)對(duì)電鏟效率的影響主要體現(xiàn)為采掘帶寬度、臺(tái)階高度、爆破效果等方面。

1）采掘帶寬度。采掘帶寬度影響電鏟走行時(shí)間、電鏟作業(yè)循環(huán)時(shí)間。

2）臺(tái)階高度。采掘臺(tái)階高度若高于電鏟的最大挖掘高度則不利于電鏟采掘作業(yè)安全。若采掘臺(tái)階高度小，則電鏟采裝作業(yè)時(shí)切片厚度小，電鏟滿斗率下降。由于東端幫露頭區(qū)煤層受地質(zhì)構(gòu)造的影響，煤層破碎，煤層夾矸層數(shù)由西向東急劇增加，且?jiàn)A矸厚度也在增加，需要進(jìn)行選采，增加了開(kāi)采臺(tái)階數(shù)量，臺(tái)階高度發(fā)生變化，調(diào)整后的臺(tái)階高度分為10 m、4～8 m、〈4 m 3種條件。

3）爆破效果。爆破效果是工作面參數(shù)中影響冬季電鏟采裝效率的主要因素，包括礦巖平均塊度、大塊率、爆堆形狀、底板平整度、根底及硬幫等因素會(huì)增加采掘設(shè)備的輔助作業(yè)時(shí)間。

2.3 車(chē)鏟匹配及勺容比

伊敏露天礦電鏟卡車(chē)型號(hào)種類(lèi)較多，不同型號(hào)的車(chē)鏟匹配效果不同，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)車(chē)和鏟的不同配選方式的作業(yè)效率及設(shè)備間匹配的勺容比進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。對(duì)采掘設(shè)備的裝車(chē)時(shí)間、裝車(chē)勺數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采掘設(shè)備的裝車(chē)時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 采掘設(shè)備的裝車(chē)時(shí)間

結(jié)合伊敏露天礦3月份實(shí)際生產(chǎn)情況，總結(jié)如下：

1）在上部含有凍層及大塊較多的工作面時(shí)，增加了采掘設(shè)備處理凍頂、傘檐、大塊的輔助操作時(shí)間，導(dǎo)致滿斗率降低，從而需要增加單車(chē)勺數(shù)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低；

2）WK-20電鏟在沙子、泥巖、煤層上部泥巖、上部?jī)鰧酉虏可匙?種不同的工作面條件下煤層上部工作面效率最高原因?yàn)橄虏棵簩虞^軟，凍頂工作面效率最低；

3）EX8000E液壓鏟在采掘上部含有凍層的工作面時(shí)作業(yè)效率較差平均每車(chē)3′22"，沙子工作面效率較高平均每車(chē)2′31"；

4）SF33900（220t）自卸卡車(chē)在裝載沙子時(shí)撒貨相對(duì)泥巖較多，增加了裝車(chē)位的維護(hù)周期降低作業(yè)效率；

5）MT3700B（172t）自卸卡車(chē)貨箱容積小在大塊較多工作面作業(yè)時(shí)容易大塊砸車(chē)；

6）選采設(shè)備在分層開(kāi)采工作面為1/2臺(tái)階高度，滿斗率降低，相對(duì)整臺(tái)階工作面裝車(chē)增加了勺數(shù)，當(dāng)裝載大斗容的卡車(chē)時(shí)需要按比例增加斗數(shù)，浪費(fèi)的作業(yè)效率越多。

3 結(jié) 論

伊敏露天礦冬季作業(yè)期間采掘設(shè)備能力受凍頂、凍幫、大塊、設(shè)備選采等因素影響較大。基于對(duì)設(shè)備效率的最大化，進(jìn)行采掘設(shè)備調(diào)整作業(yè)位置和優(yōu)化配車(chē)型號(hào)以提高采掘設(shè)備能力，方案如下：

1）按大鏟配大車(chē)的原則，WK-35、EX8000E配MT4400AC（220t）型號(hào)車(chē)，以最大化的發(fā)揮電鏟的作業(yè)效率；

2）在含有凍頂和大塊多的工作面作業(yè)時(shí)，電鏟處理凍頂時(shí)增加了輔助操作時(shí)間，且在裝載大塊時(shí)容易砸車(chē)，配車(chē)時(shí)應(yīng)該進(jìn)行貨箱容積大、小搭配，方便對(duì)大塊進(jìn)行裝車(chē)；

3）合理布置EX8000E液壓鏟的工作面，優(yōu)先選擇物料為沙子的作業(yè)面，作業(yè)效率較高；

4）SF33900（220t）自卸卡車(chē)斗體長(zhǎng)度相對(duì)較短，當(dāng)車(chē)輛裝載物料為沙子時(shí)相對(duì)泥巖撒貨較多，增加了作業(yè)面的維護(hù)時(shí)間,應(yīng)將此車(chē)型配合泥巖作業(yè)鏟；

5）提高采掘設(shè)備的滿斗率可以減少裝車(chē)的勺數(shù)，合理控制工作面段高、工作線長(zhǎng)度，有利于提高生產(chǎn)效率；

6）分層選采的電鏟設(shè)備，臺(tái)階高度較小作業(yè)時(shí)滿斗率降低，在裝載大斗容的卡車(chē)時(shí)，需要增加裝車(chē)勺數(shù)，從而增加了整體循環(huán)的作業(yè)時(shí)間，降低了運(yùn)輸車(chē)輛的使用率，配合小斗容的車(chē)型可減少相對(duì)裝車(chē)的勺數(shù)，將最大化的發(fā)揮整體生產(chǎn)的作業(yè)效率。

分析了采掘設(shè)備在不同作業(yè)條件下對(duì)生產(chǎn)效率的影響，優(yōu)化了伊敏露天煤礦現(xiàn)有采掘設(shè)備的合理工作面與合理配車(chē)，以各采掘設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)能力為標(biāo)準(zhǔn)，不同性能的采掘設(shè)備合理布置，發(fā)揮生產(chǎn)效率，降低露天礦的生產(chǎn)成本。

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【責(zé)任編輯：解連江】

Analysis of influencing factors of electric shovel efficiency in Yimin Open-pit Mine

LIU Jinqiang,ZHANG Bo,ZHENG Shukun
(Open-pit Mine,Huaneng Yimin Coal and Electricty Co.,Ltd.,Hulunbeier 021130,China)

Combining with the actual production of Yimin Open-pit Mine,from the loading efficiency and the volume ratio of truck and shovel spoon two aspects under different operating conditions,through the analysis of the production equipment efficiency,the mine reasonably layouts the operation position of shovel and truck and shovel specifications,in order to develop the maximized production efficiency.

open-pit mine;electric shovel efficiency;shovelmatch

TD422.2+1

B

1671－9816（2017）04－0029－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.009

劉金強(qiáng)，張波，鄭樹(shù)坤.伊敏露天礦電鏟效率影響因素分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（4）：29-32.

2016-11-27

劉金強(qiáng)（1993—），遼寧鐵嶺人，助理工程師，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在伊敏露天礦從事剝離工藝改造工作。