提高魏家峁露天煤礦WK-35電鏟生產(chǎn)能力的研究

鄭開慧，張永貴

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

提高魏家峁露天煤礦WK-35電鏟生產(chǎn)能力的研究

鄭開慧，張永貴

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

通過分析WK-35電鏟生產(chǎn)能力的計算公式，得出了氣候、穿爆質(zhì)量、工藝技術(shù)、工藝參數(shù)、組織管理、維修保養(yǎng)水平、司機操作水平7類影響WK-35電鏟生產(chǎn)能力的因素。對比分析魏家峁露天煤礦WK-35電鏟實際運行情況與設(shè)計運行情況，找出生產(chǎn)能力不達(dá)標(biāo)的原因，提出解決辦法。

露天煤礦；WK-35電鏟；影響因素；生產(chǎn)能力

0 引 言

魏家峁露天煤礦由北方聯(lián)合電力公司與內(nèi)蒙古蒙電華能熱電股份有限責(zé)任公司聯(lián)合投資開發(fā)建設(shè)，位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗東部。露天煤礦2009年開始基建，一期設(shè)計生產(chǎn)能力為6 Mt/a，首采區(qū)平均剝采比為6.04 m3/t，年剝離量約3 600萬m3。剝離采用自營與外委相結(jié)合的模式，自營剝離為單斗-卡車間段工藝，主要剝離設(shè)備為2臺WK-35電鏟和1臺EX3600液壓鏟。

剝采工作是露天煤礦生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié)，剝采設(shè)備的生產(chǎn)能力是露天煤礦重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對魏家峁露天煤礦此種生產(chǎn)模式而言，提高露天煤礦WK-35電鏟的剝離能力，可減少外委剝離工程量，從而極大程度降低剝離成本，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 WK-35 電鏟生產(chǎn)能力的計算

WK-35電鏟技術(shù)生產(chǎn)能力計算公式[1-3]：

式中：Qj為單斗挖掘機生產(chǎn)能力，m3/h；E為單斗挖掘機勺斗容積，m3；tj為完成一勺采裝的技術(shù)周期時間，s；Km為滿斗系數(shù)；Ks為松散系數(shù)；kf為單斗挖掘機移動、處理大塊等形成的輔助操作系數(shù)。

單斗挖掘機的班實際生產(chǎn)能力：

式中：Qw為單斗挖掘機班生產(chǎn)能力，m3/班；T為單斗挖掘機班工作時間；η1為受輔助作業(yè)和內(nèi)外故障因素等影響的單斗挖掘機時間利用效率；tz為單斗挖掘機裝車時間，s；tr為單斗挖掘機內(nèi)外故障時間，s；tq為單斗挖掘機欠車時間，s；

單斗挖掘機年實際生產(chǎn)能力：

式中：Qwn為單斗挖掘機年生產(chǎn)能力，m3/（臺· a）；ηw為單斗挖掘機年出動率；m為單斗挖掘機日歷工作班數(shù)。

根據(jù)魏家峁露天煤礦初步設(shè)計，WK-35電鏟作業(yè)參數(shù)見表1，年計算能力為863.6萬t。根據(jù)近幾年生產(chǎn)經(jīng)驗，每車實際裝巖量80 m3，而設(shè)計中每車裝巖量為95.7 m3，故年設(shè)計能力調(diào)整為700萬m3/a。

表1 WK-35電鏟作業(yè)參數(shù)

2 WK-35 電鏟生產(chǎn)能力影響因素

WK-35電鏟年實際生產(chǎn)能力公式中等量不受其他因素影響為常數(shù)，而其他量受內(nèi)在外在因素所影響。這些內(nèi)外因素通過影響變量，進(jìn)而影響挖掘機的生產(chǎn)能力[4-5]。

2.1 氣候

斗挖掘機的挖掘阻力顯著增大，另外土挖掘有粘斗現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降；雨季，土巖大量吸水后，其承載能力明顯降低，有可能使單斗挖掘機下陷而造成作業(yè)困難，甚至無法作業(yè)，另外土巖粘斗導(dǎo)致卸載困難，粘斗嚴(yán)重還使顫抖容積利用率下降，滿斗系數(shù)降低，造成單斗挖掘機生產(chǎn)能力降低。

2.2 穿爆質(zhì)量

爆堆幾何參數(shù)、礦巖破碎程度嚴(yán)重影響單斗挖掘機的生產(chǎn)能力，爆堆高度、礦巖的破碎程度直接影響單斗挖掘機鏟斗的滿斗系數(shù)。

2.3 工藝技術(shù)

開采程序和開拓運輸系統(tǒng)影響著挖掘機的生產(chǎn)能力，合理的單斗挖掘機作業(yè)循環(huán)、采裝方式及行走路線，可以縮短挖掘機的無效行走時間，從而增大挖掘機生產(chǎn)能力；精確的設(shè)計使穿、采、運、排各環(huán)節(jié)在時間、空間上有效銜接，減少挖掘機無爆破量、躲炮、避炮等情況造成的等待時間。

2.4 工藝參數(shù)

合理的臺階高度可增加挖掘機的滿斗率；合適的采掘帶寬度可增大挖掘機移動效率；合理的作業(yè)平盤寬度可保證挖掘機與卡車的相對位置最佳，減小鏟斗回轉(zhuǎn)角，縮短裝巖周期；

2.5 組織管理

有序的組織、科學(xué)的管理可提高挖掘機生產(chǎn)能力，根據(jù)運距、設(shè)備能力等合理匹配運輸車輛，可減少欠車時間；科學(xué)的安排日常檢修、年終檢修時間，增加單斗挖掘機的出動率；從而提高挖掘機的生產(chǎn)能力。

2.6 維修保養(yǎng)水平

維修保養(yǎng)水平直接影響挖掘機的故障時間，通過提升維修人員水平、儲備挖掘機常用配件等方式減少挖掘機故障時間。

2.7 司機操作水平

司機的操作水平直接影響挖掘機的滿斗系數(shù)、采裝周期，司機操作水平越高，單位時間裝車數(shù)量越多，挖掘機生產(chǎn)能力越大。

3 WK-35 電鏟生產(chǎn)能與設(shè)計值對標(biāo)

WK-35電鏟生產(chǎn)能力為全年實動時間與單位時間生產(chǎn)能力的乘積，分別從WK-35電鏟實動時間、單位時間生產(chǎn)能力兩方面進(jìn)行對比分析。

3.1 運行時間對比分析

2016年魏家峁露天煤礦WK-35電鏟受限產(chǎn)能、征地滯后、領(lǐng)導(dǎo)決策等多方面因素影響，導(dǎo)致實動率較低，該年數(shù)據(jù)不具有對比性，故選用2015年WK-35電鏟運行情況進(jìn)行對比分析。表2、圖1中的1#電鏟、2#電鏟代表魏家峁露天煤礦的2臺WK-35電鏟。

露天煤礦1#電鏟全年實際運行5 216 h，超出設(shè)計916 h。2#電鏟全年實際運行5 305 h，超出設(shè)計1 005 h。1#電鏟和2#電鏟實際運行時間超出設(shè)計運行時間1 000 h左右，主要是因為在檢修、故障、中斷時、天氣影響方面均不同程度小于設(shè)計時間。另外電鏟實際運行過程中，主、副司機輪流吃飯從而節(jié)省了495 h班中餐時間。同時，在表中可以看到，魏家峁露天煤礦交接班時間過長，1#電鏟交接班時間大于設(shè)計時間201 h，2#交接班時間大于設(shè)計時間239 h。

WK-35電鏟實動時間大于設(shè)計實動時間1 000 h左右，然而全年產(chǎn)量并沒有那么理想。1#電鏟全年完成巖石剝離量597萬m3，低于設(shè)計產(chǎn)量103萬m3。2#電鏟全年完成剝離量701萬m3，其中黃土剝離量約130萬m3，與設(shè)計產(chǎn)量幾乎相等，但若將黃土折合成巖石，那么2#電鏟的產(chǎn)量同樣小于設(shè)計產(chǎn)量。由此可知，WK-35電鏟在單位時間內(nèi)生產(chǎn)能力遠(yuǎn)低于設(shè)計能力。

3.2 單位時間生產(chǎn)能力對比分析

魏家峁露天煤礦各月單位時間生產(chǎn)能力與設(shè)計單位時間生產(chǎn)能力對比見表3和圖2。

表2 魏家峁露天煤礦WK-35電鏟實際與設(shè)計運行情況對比h

圖1 WK-35電鏟實際與設(shè)計運行情況對比柱狀圖

表3 魏家峁露天煤礦WK-35電鏟實際與設(shè)計單位時間生產(chǎn)能力對比

圖2 WK-35電鏟實際與設(shè)計單位生產(chǎn)能力對比折線圖

1#電鏟每小時剝離857～1 257 m3，平均每小時剝離1 147 m3，每小時裝14車，僅為設(shè)計電鏟的70.45%；2號電鏟每小時剝離1 163～1 761 m3，平均剝離1 285 m3，每小時裝16車，僅為設(shè)計電鏟的78.93%。單位時間生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計單位時間生產(chǎn)能力。進(jìn)一步分析，電鏟每斗裝載循環(huán)時間約為45 s，而設(shè)計電鏟每斗轉(zhuǎn)載循環(huán)時間為35 s。造成此現(xiàn)象可能的原因是司機操作水平、電鏟回轉(zhuǎn)角度過大等。

4 WK-35 電鏟生產(chǎn)能力提升措施

提高魏家峁露天煤礦WK-35電鏟生產(chǎn)能力主要是從提高實動時間與單位生產(chǎn)能力兩個方面考慮[7-8]。

4.1 提高魏家峁露天煤礦WK-35電鏟實動時間

分析魏家峁露天煤礦WK-35電鏟運行情況，可通過降低WK-35電鏟的交接班時間提高其實動時間。

現(xiàn)有交接班模式：接送車從區(qū)隊辦公室接上4臺鏟的司機，然后把每個司機逐個送到工作的鏟位。由于工作線長、平盤多，送完每個司機大約需30 min，致使每個鏟不同程度增加了0～30 min交接班時間，每天交接班3次，致使每個鏟不同程度增加0 ～90 min時間；另外，偶爾會出現(xiàn)電鏟與礦用卡車交接班不同步，造成鏟司機等車司機的現(xiàn)象，致使交接班時間增大。

解決措施：采用分組交接班形式，將電鏟司機和礦用卡車司機分為4組，一個組里包含電鏟司機及與該電鏟匹配的礦用卡車司機，將4組成員分別用4輛車接送。車輛到達(dá)相應(yīng)的鏟位，電鏟司機進(jìn)行交接班、點檢，待礦用卡車陸續(xù)回到該鏟后礦用卡車司機進(jìn)行交接班。最后，接送車將該組下班司機接回區(qū)隊辦公室。

分組交接班形式使交接班無縫銜接，既減少了接送車多余的行駛時間，又避免了鏟與礦用卡車不同步交接班現(xiàn)象。此種模式全年可節(jié)省交接班時間至少200 h，可使電鏟全年生產(chǎn)能力至少提高25萬m3。

4.2 提高WK-35電鏟單位時間生產(chǎn)能力

根據(jù)全年數(shù)據(jù)，1 h裝車數(shù)約為15車，裝1車需要3 min，剩余15 min為等待車輛入換及清理大塊用時。減少這15 min是提高單位時間生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。

魏家峁露天煤礦礦用卡車與電鏟的車鏟比達(dá)到7:1，全部進(jìn)行內(nèi)排，運距較短，礦用卡車數(shù)量充足，可通過雙面裝車的措施徹底消除車輛入換時間。對于降低WK-35電鏟清理大塊時間，可通過提高爆破質(zhì)量、使用輔助設(shè)備進(jìn)行清理大塊來實現(xiàn)。

利用雙面裝車模式可將單位時間裝車量提高到20車左右，平均每小時剝離能力提高40 m3，每年剝離能力增加22萬m3。

5 結(jié)論

1）給出了WK-35電鏟技術(shù)生產(chǎn)能力、班實際生產(chǎn)能力以及年實際生產(chǎn)能力3個計算公式；

2）通過分析公式，提出了影響WK-35電鏟生產(chǎn)能力的7類因素：氣候條件、爆破質(zhì)量、工藝參數(shù)、工藝技術(shù)、組織管理、維修保養(yǎng)水平、司機操作水平；

3）進(jìn)行魏家峁露天煤礦WK-35電鏟對標(biāo)分析，WK-35電鏟生產(chǎn)能力瓶頸主要是單位時間電鏟生產(chǎn)能力較低；

4）從提高WK-35電鏟實動時間、提高WK-35電鏟單位時間生產(chǎn)能力2個方面來提高WK-35電鏟實際生產(chǎn)能力。

［1］ 駱中洲.露天采礦學(xué)（上冊）［M］.中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1986.

［2］ 楊榮新.露天采礦學(xué)（下冊）［M］.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.

［3］ 金磊，肖雙雙，張周愛.露天礦單斗挖掘機生產(chǎn)能力影響因素分析［J］.神華科技，2014（1）：28-30.

［4］ 鈕景付，秦濤.哈爾烏素露天煤礦電鏟效率影響因素分析［J］.露天采礦技術(shù)，2013（5）：41-47.

［5］ 張建平.露天礦電鏟鏟裝效率影響因素的分析［J］.化工礦物與加工，1995（5）：8-10.

［6］ 張樹福.提高電鏟生產(chǎn)能力的途徑［J］.呼倫貝爾學(xué)院學(xué)報，2007，15（2）：115-116.

［7］ 華軍.探究提升WK-4型電鏟生產(chǎn)能力的途徑［J］.中國機械，2014（13）：25-26.

［8］ 秀玉斌.礦山開采過程中提高電鏟生產(chǎn)能力的研究［J］.中國機械，2014（21）：213-214.

［9］ 張永貴，李克民，馬力，等.提高黑岱溝露天煤礦輪斗系統(tǒng)效率的研究［J］.礦山機械，2013，40（12）：18-20.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Study on improving production capacity of WK-35 electric shovel in Weijiamao Open-pit Coal Mine

ZHENG Kaihui,ZHANG Yonggui
(North Weijiamao Power and Coal Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)

Through analyzing the calculation formula of WK-35 shovel production capacity,the article obtains the climate,wear quality,process technology,process parameters,organization management,maintenance level and the level of driver operation seven types factors of influencing WK-35 shovel production capacity.By comparing and analyzing the actual operation and design operation of WK-35 electric shovel in Weijiamao Open-pit Mine,the article finds out the non-compliance reasons of production capacity and puts forward the solution.

open-pit coal mine;WK-35 electric shovels;influencing factor;production capacity

TD422.2+1

B

1671－9816（2017）06－0019－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.006

鄭開慧，張永貴.提高魏家峁露天煤礦WK-35電鏟生產(chǎn)能力的研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（6）：19-22.

2017-01-05

鄭開慧（1969—），內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，本科，畢業(yè)于西安礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)任北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司總工程師。