勝利露天煤礦生產(chǎn)效率優(yōu)化實(shí)施

張來紅，耿 昊

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

勝利露天煤礦生產(chǎn)效率優(yōu)化實(shí)施

張來紅，耿 昊

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

簡要分析WK-35型電鏟采幅寬度對(duì)于生產(chǎn)效率的影響，結(jié)合勝利露天煤礦實(shí)際生產(chǎn)情況，提出大采寬“之”字型行走和尾線電纜“兩采一加”2種生產(chǎn)組織優(yōu)化方式。并對(duì)2種方式進(jìn)行了詳細(xì)說明和實(shí)施后的效率分析。

露天礦；電鏟效率；采幅寬度；尾線電纜

0 引 言

目前，國內(nèi)露天煤礦主要以單斗電鏟配合自卸卡車作為主采工藝，在這一工藝中，電鏟的選型和使用情況直接關(guān)系到礦山的投資及開采成本，電鏟效率的高低不單影響采裝成本同時(shí)也會(huì)影響穿爆、運(yùn)輸和排土環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本[1]。因此，如何能夠提升單斗電鏟的生產(chǎn)效率，一直是國內(nèi)露天礦首要研究課題之一。而效率提升的根本主要在于生產(chǎn)組織上的優(yōu)化實(shí)施。

1 勝利露天礦介紹

勝利露天煤礦位于勝利煤田的中西部，距錫林浩特市6 km，該露天礦田儲(chǔ)量豐富、資源可靠、開采條件優(yōu)越、煤質(zhì)為中低灰、低硫、低磷、中等熱值的褐煤[2]。該礦外部條件齊備、市場條件穩(wěn)定，是全國現(xiàn)階段正在前期研究開發(fā)建設(shè)的礦田之中，內(nèi)、外部條件較好的一個(gè)。勝利一號(hào)露天煤礦分2期建設(shè)，一期規(guī)模10 Mt/a，通過錫-桑-蘭鐵路，主要供應(yīng)與之配套的正蘭旗上都電廠。二期規(guī)模20 Mt/a，新增10 Mt/a規(guī)模主要供給神華北電勝利能源有限公司自建的坑口電廠。

經(jīng)沈陽設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)實(shí)施，綜合考慮各方面因素，該礦剝離采用單斗-卡車間斷工藝，采煤選用單斗-卡車-半固定破碎站-膠帶運(yùn)輸機(jī)半連續(xù)工藝。從而決定，單斗挖掘機(jī)作為該礦主采設(shè)備。

挖掘機(jī)的技術(shù)特征和工作性能決定其工作規(guī)格，為了合理而有效的使用挖掘機(jī)，就必須掌握其技術(shù)特征與工作規(guī)格，從而才能準(zhǔn)確的確定出采掘帶寬度的變化范圍和確定最佳采掘帶寬度，最大化的提高挖掘機(jī)生產(chǎn)效率的發(fā)揮，并對(duì)全礦的安全生產(chǎn)起到促進(jìn)作用[3]。而挖掘機(jī)在生產(chǎn)過程中，需要考慮工程質(zhì)量、電鏟行走方式、卡車裝車位置、尾線電纜跟進(jìn)與擺放等眾多生產(chǎn)實(shí)際問題。同時(shí)這些問題也往往是生產(chǎn)實(shí)際中制約挖掘機(jī)生產(chǎn)效率發(fā)揮的重要因素。

隨著科技水平的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)的要求也越來越高。不斷進(jìn)行露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)供電的研發(fā)和探討，使露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)更加適用、安全、可靠與經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為露天生產(chǎn)的重中之重[4]。同時(shí)，采用電鏟生產(chǎn)的露天礦在生產(chǎn)推進(jìn)過程中，需要不斷對(duì)電鏟尾線電纜進(jìn)行調(diào)整。而電鏟作為露天礦生產(chǎn)包機(jī)組的核心設(shè)備，其電纜的調(diào)整必然會(huì)造成整個(gè)包機(jī)組生產(chǎn)系統(tǒng)的間斷。導(dǎo)致電鏟待機(jī)、卡車待鏟，從而直接影響設(shè)備實(shí)動(dòng)率，無法完全發(fā)揮設(shè)備效能，影響生產(chǎn)效益。

結(jié)合電鏟尾線電纜敷設(shè)及電鏟采寬設(shè)定這2個(gè)重要因素，討論如何設(shè)計(jì)優(yōu)化勝利露天煤礦現(xiàn)有技術(shù)方案，從而進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。基于WK-35型電鏟為該礦主要生產(chǎn)使用電鏟，本位則主要就WK-35型電鏟進(jìn)行討論、研究。

2 大采寬“之”字型行走

采掘設(shè)備一次挖掘的寬度為采掘帶。采掘帶寬度的大小對(duì)采掘設(shè)備的效率影響很大。單斗鏟工作面的作業(yè)參數(shù)，主要是臺(tái)階高度和采掘帶寬度。在相同的開采臺(tái)階高度和推進(jìn)距離的情況下，采掘帶寬度過小，會(huì)使清理工作面，采掘、運(yùn)輸設(shè)備的掉頭，調(diào)車等非工作時(shí)間延長，降低單斗-卡車開采工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)能力[5]。勝利露天煤礦一直采用WK-35型電鏟匹配22 t級(jí)自卸式卡車（小松830E和MT4400）進(jìn)行作業(yè)，所以一直根據(jù)WK-35型電鏟的挖掘半徑確定采掘帶寬度，具體WK-35型電鏟各項(xiàng)挖掘半徑參數(shù)見表1。最終根據(jù)WK-35型電鏟站立水平挖掘半徑，結(jié)合公式：

A=（1.0～1.5）RWP（1）

式中：A為電鏟采掘帶寬度，m；RWP為電鏟站立水平挖掘半徑，m。

表1 WK-35型電鏟各項(xiàng)挖掘半徑參數(shù)m

考慮勝利露天煤礦為避免頻繁進(jìn)行橫向移鏟，采用單側(cè)折返的方式進(jìn)行卡車入換，卡車回轉(zhuǎn)不是影響采掘帶寬度的主要因素，計(jì)算得出勝利露天煤礦WK-35型電鏟采掘帶寬度應(yīng)為25 m。同時(shí)，計(jì)算運(yùn)輸平盤寬度（如圖1），計(jì)算得出最小運(yùn)輸平盤寬度為40 m，則該礦最小工作平盤寬度為65 m。

圖1 運(yùn)輸最小平盤寬度示意圖

C為卡車道路路面外側(cè)到臺(tái)階坡底的距離，取3 m。

D為道路路面寬度，MT4400AC（830E）卡車取30m。

E為卡車道路外側(cè)到穩(wěn)定臺(tái)階坡頂?shù)木嚯x，取5 m。

F為邊坡塌落寬度，取2 m。

近年來，由于地表征地及地表建筑物移設(shè)不及時(shí)等問題，導(dǎo)致勝利露天煤礦工作線大幅度縮短，電鏟移鏟頻率增加，實(shí)際生產(chǎn)效率下降。同時(shí)局部臺(tái)階發(fā)生超前剝離，各平盤寬度大于設(shè)計(jì)寬度。為減少電鏟移鏟次數(shù)，2015年起，勝利露天礦研究決定試行大采寬“之”字型行走，即將采掘帶加寬至原本采掘帶寬度的2～3倍，在電鏟端工作面形成后，拓寬裝車位，然后垂直工作線移鏟采掘，形成大采寬采幅后，進(jìn)行整體推進(jìn)。

采掘帶寬度優(yōu)化的目標(biāo)是使挖掘機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的作業(yè)量最大，或挖掘機(jī)采出單位工程量所用時(shí)間最短[6]。勝利露天礦采用的這一方開采式在降低電鏟平行工作線長距離移鏟頻率的同時(shí)，還兼?zhèn)淞似渌T多有點(diǎn)可以提升電鏟工作效率。在原本采幅的電鏟裝車時(shí)，由于電鏟回轉(zhuǎn)采裝會(huì)在工作面外側(cè)形成散料大角，超出電鏟挖掘半徑，無法直接裝車排棄。此時(shí)便需要輔助工程設(shè)備處理工作面外側(cè)尖角散料，這樣以來，既造成了電鏟待令生產(chǎn)，設(shè)備效率下降，也加大了輔助工程設(shè)備工程量，造成了額外效率，拉高直接生產(chǎn)成本，不利于降本增效，有礙經(jīng)營管控。而調(diào)整為大采寬后可以通過站鏟位置的調(diào)整實(shí)現(xiàn)電鏟自行處理工作面外側(cè)大角，從而提升電鏟效能，減少輔助工程量。同時(shí)大采寬“之”字型行走還可以減少電鏟到界刷幫的工程量，在提升設(shè)備效率的同時(shí)降低了對(duì)電鏟司機(jī)操駕技能水平的要求，降低了生產(chǎn)難度。

3 尾線電纜“兩采一加”

就半連續(xù)系統(tǒng)而言，供電是不可或缺的重要組成部分。作為動(dòng)力來源，供電問題不容忽視。根據(jù)采掘工作面的特點(diǎn)，合理的改造供電系統(tǒng)，可以提升系統(tǒng)的效率，創(chuàng)造較好的效益[7]。勝利露天煤礦采場使用35 kV架空線路下接多臺(tái)35 kV/6 kV可移動(dòng)變電站，再由變電站分接電鏟電纜，使用美國虎牌生產(chǎn)的橡套電纜，該電纜單根長度為300 m，每根電纜間使用耦合器連接。除尾線電纜跟進(jìn)外，該礦一切電纜鋪設(shè)及移動(dòng)工作均由供電隊(duì)負(fù)責(zé)。

在露天開采中采礦范圍大，設(shè)備分散，用電設(shè)備需隨工作面的推進(jìn)頻繁移動(dòng)[8]。在勝利露天煤礦生產(chǎn)工序中，隨著電鏟在工作面的不斷推進(jìn)，當(dāng)推進(jìn)距離超過300 m后就需要另外加設(shè)電纜。而根據(jù)原本設(shè)計(jì)的勝利露天礦WK-35型電鏟采掘帶寬度25m，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況，該礦WK-35型單班平均產(chǎn)量大致為10 000 m3/班，即單日生產(chǎn)可達(dá)30 000 m3以上。根據(jù)勝利露天礦現(xiàn)有剝離臺(tái)階高度大多為13 m，WK-35型單日即可沿工作線方向推進(jìn)100 m，此時(shí)一根電鏟尾線電纜最多能服務(wù)電鏟生產(chǎn)3個(gè)工作日。勝利露天礦采用剝離主采設(shè)備WK-35型電鏟6臺(tái)，采煤電鏟WK-10B型電鏟2臺(tái)，EX-2500液壓正鏟2臺(tái)，共10臺(tái)采掘設(shè)備需要供電保障。在此種情況下，該礦電鏟尾線電纜跟進(jìn)敷設(shè)工作工作量較大，再由于尾線電纜跟進(jìn)需要申請(qǐng)停送電，電纜工赴現(xiàn)場移動(dòng)、敷設(shè)電纜，拆解電纜耦合器等一系列耗時(shí)較長，會(huì)影響生產(chǎn)效率和銜接。

針對(duì)此種情況，2014年起勝利露天礦結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，提出電鏟尾線電纜“兩采一加”的方式降低尾線電纜敷設(shè)頻率，從而有效提高生產(chǎn)效率。電鏟尾線電纜“兩采一加”即在現(xiàn)有設(shè)計(jì)采幅寬度條件下，當(dāng)電鏟沿工作線推進(jìn)300 m后，不加設(shè)尾線電纜繼續(xù)沿工作線推進(jìn)，而是選擇直接退鏟300 m再次拓寬一采幅工作面推進(jìn)，再次推進(jìn)300 m跟上次遺留端工作面采齊后，再加設(shè)電纜一采幅推進(jìn)開采。雖然此種方式比原有直接加設(shè)電纜的方式要提高電鏟往返移動(dòng)的距離，但是通過勝利露天礦生產(chǎn)實(shí)際總結(jié)，移退電鏟300 m一次大約用時(shí)15 min，而加設(shè)1次電鏟尾線電纜至少需要耗時(shí)1 h，同時(shí)申請(qǐng)加設(shè)電纜的過程中還存在更多的生產(chǎn)組織不可控因素可能延長電鏟非公工作時(shí)間，拉低電鏟實(shí)動(dòng)率。

同時(shí)，電鏟尾線電纜“兩采一加”還可與上述大采寬“之”字型行走聯(lián)合應(yīng)用，克服勝利露天礦采場現(xiàn)有困難，提升設(shè)備效能，實(shí)現(xiàn)降本增效。

4 效率提升

通過上述2種生產(chǎn)方式的實(shí)施，勝利露天煤礦克服了近年來采場工作線偏短的問題，優(yōu)化了生產(chǎn)組織，提升了設(shè)備效能。自方法實(shí)施以來，該礦電鏟設(shè)備實(shí)動(dòng)率統(tǒng)計(jì)見表2，設(shè)備單位小時(shí)能力見表3。

表2 2013—2014年勝利露天煤礦WK-35型電鏟實(shí)動(dòng)率

表3 2013—2014年勝利露天煤礦WK-35型電鏟單位

由于這2種方法的采用，近年來該礦各項(xiàng)生產(chǎn)記錄也屢創(chuàng)新高。截至目前該礦6臺(tái)WK-35型電鏟單班最高剝離生產(chǎn)9.85萬m3，單班最高剝離生產(chǎn)27.48萬m3，單月最高剝離生產(chǎn)636.4 m3。

5 結(jié) 論

通過近年勝利露天礦效率統(tǒng)計(jì)顯示，在實(shí)行尾線電纜“兩采一加”與大采寬“之”字型行走后，該礦電鏟生產(chǎn)效率明顯提升，說明這2種生產(chǎn)方式對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)效能具有積極作用。同時(shí)，這2種生產(chǎn)方式便于生產(chǎn)、易于操作，可控性較強(qiáng)，對(duì)地形地貌、巖土性質(zhì)、氣候條件等客觀因素沒有附加要求，適于在行業(yè)內(nèi)推廣使用。

但是，這2種生產(chǎn)方式都存在局部剝離臺(tái)階需要超前剝離的情況，在露天采場各部平盤跟進(jìn)緊張，沒有余量的時(shí)候是無法實(shí)現(xiàn)的。由于受限與剝采比的控制，不建議露天礦一直使用該生產(chǎn)方式，而應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，有計(jì)劃的階段性實(shí)施。

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【責(zé)任編輯：張 夙】

Production efficiency optim ization in Shengli Open-pit Coal M ine

ZHANG Laihong,GENG Hao
(Shenhua Beidian Shengli Energy Co.,Ltd.,Xilinhot 026000,China)

The article briefly analyzed the effect of WK-35 electric excavator mining width on the production efficiency,in combination with the practical production situation of themine,and put forward big width of"zhi"word walk and tail wire cable" double width add one cable"two kinds of production organization optimization approaches.The author described two methods in detail,and carried out the efficiency analysis.

open-pitmine;electric excavator efficiency;mining width;tail wire cable

TD824

B

1671－9816（2017）09－0040－04

2017-06-16

張來紅（1974—），男，漢族，內(nèi)蒙古錫林浩特人，工程師，本科，現(xiàn)任神華北電勝利能源有限公司勝利露天煤礦采掘隊(duì)副隊(duì)長。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.010

張來紅，耿昊.勝利露天煤礦生產(chǎn)效率優(yōu)化實(shí)施［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（9）：40-42.