國(guó)產(chǎn)掘進(jìn)臺(tái)車在境外中資礦山中的運(yùn)用

黃鳳輝(西藏珠峰塔中礦業(yè)有限公司 上海 200070)

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)資源逐漸枯竭，中國(guó)礦業(yè)公司紛紛向境外擴(kuò)展。比如，上海海成集團(tuán)在一帶一路的發(fā)展戰(zhàn)略的指引下，在中亞塔吉克斯坦等開發(fā)鉛鋅礦并建設(shè)配套的工業(yè)園區(qū)。中國(guó)作為發(fā)展中的國(guó)家之一，在中西亞、南亞、非洲等同樣是發(fā)展中的國(guó)家內(nèi)開發(fā)礦業(yè)，生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備、資金等方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

2 礦山概況及技術(shù)裝備

阿爾登-托普坎鉛鋅礦區(qū)位于塔國(guó)胡占德市東北，距離110km。礦山于1950年開始基建，1954年建成投產(chǎn)，2016年計(jì)劃生產(chǎn)能力為215萬t/a。三級(jí)礦量嚴(yán)重不平衡，開拓任務(wù)十分繁重，開拓巷道主要斷面為4.2m×4.0m、3.8m×3.6m、3.3m×3.0m。礦巖硬度系數(shù)：礦石：f=8～12；砂巖、矽卡巖：f=10～12；灰?guī)r：f=6～10；花崗巖：f=12～14。

礦山鑿巖設(shè)備掘進(jìn)以臺(tái)車為主，采礦以手抱鉆為主。公司先后配置了兩批臺(tái)車。第一批是在2013年進(jìn)了4臺(tái)江西鑫通DT1-14D臺(tái)車，第二批是在2015年進(jìn)了4臺(tái)河北張家口華泰HT81臺(tái)車。臺(tái)車技術(shù)參數(shù)詳見表1。

表1 臺(tái)車主要技術(shù)參數(shù)表

3 鑿巖機(jī)械化的必然選擇

3.1 國(guó)際合作的硬性規(guī)定

塔國(guó)為了解決當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)，在開發(fā)合同內(nèi)要求中塔員工比例為3∶7，因礦區(qū)一帶的經(jīng)濟(jì)主要為牧業(yè)，基本上沒有工業(yè)，當(dāng)?shù)厝斯I(yè)素質(zhì)低，雖經(jīng)培訓(xùn)，能從事井下作業(yè)，但主要是一些輔助工種，鑿巖、操作、維修等一些技術(shù)性的工種，都是以中方員工為主。

蘇聯(lián)解體后，塔國(guó)提倡“去俄化”，母語為塔語（小語種），俄語教育弱化，英語普及水平低，中塔員工溝通比較困難。在一定程度上，抑制了塔工招收數(shù)量。為了達(dá)到中塔員工法定比例，只有精減中方員工，選用臺(tái)車鑿巖是一個(gè)比較可行的辦法。如同樣完成鑿巖、裝藥、爆破作業(yè)，臺(tái)車（HT81）定員為每車配操作手（中方員工）2人，輔助工（塔方員工）6個(gè)，每天完成4個(gè)循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺3m，人均進(jìn)尺為6m/人天（中方員工）；手抱鉆定員為每班鉆工（中方員工）2人，輔助工（塔方員工）1個(gè)，每天完成1.5個(gè)循環(huán)（勞動(dòng)強(qiáng)度大），每循環(huán)進(jìn)尺2m，人均進(jìn)尺為1.5m/人天，那么臺(tái)車的效率是手抱鉆的4倍。并且臺(tái)車的中塔員工比例為1∶3，而手抱鉆的中塔員工比例為2∶1。

3.2 國(guó)內(nèi)員工成本過高

國(guó)內(nèi)員工素質(zhì)能滿足生產(chǎn)需要，但成本偏高。使用單位負(fù)責(zé)簽證、往還機(jī)票、休假工資（2次/年）、平時(shí)工資也是塔工的10～12倍。人工工資占成本比重較大，在滿足生產(chǎn)需要的前提下，使用塔工能大幅度降低生產(chǎn)成本。用臺(tái)車鑿巖代替手抱鉆，輔助工由塔工擔(dān)任，既不會(huì)影響生產(chǎn)，也提高塔方員工比例。

3.3 安全管理需要

礦巖穩(wěn)固性雖然較好，但包括主運(yùn)輸巷在內(nèi)所有巷道裸巷多，掘進(jìn)鑿巖作業(yè)都是在暴露的頂板下進(jìn)行，頂板管理壓力大。如果各道工序機(jī)械化程度高，就能減少井下作業(yè)人員數(shù)量或改善作業(yè)環(huán)境，也就是說事故概率也會(huì)控制到最低。并且臺(tái)車作業(yè)時(shí)，司機(jī)操作位置遠(yuǎn)離工作面，處于防護(hù)罩下工作，防止了空頂作業(yè)，有利于安全生產(chǎn)。

4 臺(tái)車運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

第一批臺(tái)車進(jìn)場(chǎng)時(shí)，分配給四家施工單位，只有一家施工單位正常使用，其他三家都將臺(tái)車擱置不用，普遍認(rèn)為臺(tái)車不如手抱鉆。后來公司再進(jìn)4部臺(tái)車，組建自己的隊(duì)伍，經(jīng)過實(shí)踐的摸索，最終發(fā)揮了臺(tái)車應(yīng)有的效益，人們才開始接受臺(tái)車。

4.1 更新管理理念

⑴與手抱鉆相比，掘進(jìn)臺(tái)車鉆孔速度要高出3倍以上，能耗僅為手抱鉆的1/3，噪聲可下降約20分貝，鑿巖現(xiàn)場(chǎng)油霧氣濃度較低，可見度好。因此，掘進(jìn)臺(tái)車具有鉆速快、節(jié)能、噪音低、勞動(dòng)安全和衛(wèi)生條件好等突出優(yōu)點(diǎn)，是世界公認(rèn)的高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。用掘進(jìn)臺(tái)車逐步更新替代手抱鉆，正成為全球鑿巖工程發(fā)展的總趨勢(shì)。

⑵絕大部分礦山，特別是中小型礦山仍然在普遍使用氣體鑿巖設(shè)備，原來使用液壓鑿巖設(shè)備的礦山有的也已經(jīng)停用。造成這種局面的原因主要是:

①液壓鑿巖設(shè)備的一次性投資太大，維修保養(yǎng)成本也較高，中小礦山難以承受。

②我國(guó)勞動(dòng)力成本相對(duì)便宜，勞動(dòng)力素質(zhì)普遍偏低，使用簡(jiǎn)單便宜又容易操作的氣動(dòng)鑿巖機(jī)既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又易于管理，這為液壓鑿巖機(jī)的推廣無疑增添了客觀上的障礙。

③售后服務(wù)跟不上，國(guó)產(chǎn)鑿巖臺(tái)車在使用初期故障比較多，其中一個(gè)重要原因就是用戶使用不當(dāng)，保養(yǎng)不善。因此，生產(chǎn)者對(duì)于新用戶，還要進(jìn)行使用技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)，用戶也要積極主動(dòng)反饋使用信息，為臺(tái)車進(jìn)一步升級(jí)改造提供第一手資料，礦企聯(lián)合是國(guó)產(chǎn)臺(tái)車進(jìn)入國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)的強(qiáng)大推動(dòng)力。

4.2 保證備件供應(yīng)

⑴礦山當(dāng)?shù)鼗緹o工業(yè)，備品備件及加工件全部依賴進(jìn)口。臺(tái)車備件，尤其是液壓鑿巖機(jī)備件價(jià)格較高，礦山備件數(shù)量及品種不可能太多，而在施工過程中，一旦某備件不正常損壞，將會(huì)導(dǎo)致待件、停產(chǎn)。

⑵與廠家合作，就地建立備件庫(kù)、實(shí)行寄售模式。備件供應(yīng)是保證液壓鑿巖機(jī)良好運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)條件，一般情況下，每臺(tái)鑿巖機(jī)應(yīng)儲(chǔ)備密封件23套，隔膜4～5個(gè)，沖擊活塞1根，蓄能器1個(gè)，液壓馬達(dá)1個(gè)，液壓馬達(dá)維修包1套。備件庫(kù)由廠家設(shè)立，礦山領(lǐng)用后，才付款。由廠家專業(yè)提供備件，品種、數(shù)量有保證，且不用增加庫(kù)存資金。實(shí)行備件寄售模式，極大地頭減少了設(shè)備待件停產(chǎn)時(shí)間，保證了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

4.3 加強(qiáng)技能培訓(xùn)

⑴操作技能培訓(xùn)。初期釬具組（釬頭、釬桿以及釬尾）消耗大，主要原因是對(duì)設(shè)備不了解，操作不熟練，對(duì)于操作人員重點(diǎn)要求應(yīng)按巖石條件調(diào)整工作參數(shù)，遇到硬巖時(shí)，沖擊壓力應(yīng)高些，推進(jìn)力應(yīng)大些，而扭矩不必過高；掘進(jìn)軟巖時(shí)，沖擊壓力可以低些，推進(jìn)力應(yīng)減少，而扭矩應(yīng)大些。鑫通臺(tái)車無防卡釬裝置，操作難度更大。很多釬具消耗都是由于操作工人的操作習(xí)慣不正規(guī)導(dǎo)致的。液壓油相當(dāng)于液壓鑿巖臺(tái)車的血液，一旦血液出了問題，也將會(huì)造成不可估量的損失，油液的干凈程度直接影響著設(shè)備能否正常運(yùn)行，井下環(huán)境差，按規(guī)范加油，避免液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。所以，良好的培訓(xùn)和定期總結(jié)經(jīng)驗(yàn)是降低消耗的一個(gè)最有效的途徑。

⑵維修技能培訓(xùn)。臺(tái)車使用說明書是使用液壓鑿巖設(shè)備的指導(dǎo)性文件，維修人員及相關(guān)工程技術(shù)人員應(yīng)熟悉臺(tái)車鑿巖機(jī)使用說明，嚴(yán)格按規(guī)定維修。對(duì)于維修及設(shè)備管理人員，特別應(yīng)注意以下內(nèi)容：①參照規(guī)定的技術(shù)參數(shù)經(jīng)常進(jìn)行檢查和調(diào)整。②按照規(guī)定的維修保養(yǎng)周期，認(rèn)真進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。③遵照規(guī)定拆裝液壓鑿巖機(jī)，一定要在清潔的環(huán)境下進(jìn)行，注意零部件的清潔度，并按規(guī)定步驟，使用專用工具進(jìn)行作業(yè)，特別是注意安裝密封件，不能使其在安裝過程中受損。④注意選擇配套釬具，特別注意波形螺紋連接零件，保證螺紋部分不受沖擊力，還應(yīng)注意釬尾受沖表面硬度不能高于沖擊活塞的表面硬度。

⑶操作手的選拔。礦山井下大部分是苦臟累工種，且屬高危行業(yè)，雖然工資待遇會(huì)高些，但還是有很多人不愿從事礦山井下作業(yè)。所以井下員工大多來自農(nóng)村，且文化水平偏低，一般是初中以下文憑。然而井下作業(yè)機(jī)械化程度越來越高，并向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，先進(jìn)的設(shè)備在井下難以推廣或使用效率低下，在某種程度上與操作者文化素質(zhì)有很大關(guān)系。國(guó)內(nèi)臺(tái)車操作手有企業(yè)委托職業(yè)技術(shù)學(xué)院培養(yǎng)，也有部隊(duì)培養(yǎng)，但數(shù)量少；更多是礦山企業(yè)選拔手抱鉆鉆工，在崗位上以師帶徒方式進(jìn)行培養(yǎng)；塔中礦業(yè)為了短期內(nèi)配備熟練操作手，首先在國(guó)內(nèi)招聘熟練的臺(tái)車司機(jī)，其次送廠家進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，最后聘請(qǐng)廠家操作、維修技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。筆者認(rèn)為最好的培養(yǎng)方式就是職業(yè)技術(shù)學(xué)院自行招收學(xué)員，有針對(duì)性對(duì)液壓設(shè)備進(jìn)行理論和實(shí)踐培訓(xùn)，然后向礦山等企業(yè)輸送，才能保證臺(tái)車操作司機(jī)具有較高的操作水準(zhǔn)。

⑷炮效控制。影響炮效的因素很多，但布眼方式、鑿眼精度是其中的主要因素。一個(gè)合格的臺(tái)車司機(jī)能夠根據(jù)圍巖性質(zhì)選擇合理的掏槽方式，但合理的掏槽方式需要較高的鑿巖精度來保證。即裝藥眼與空眼、空眼與空眼距離及平行度必須符合設(shè)計(jì)要求，才能保證先進(jìn)的爆破指標(biāo)。眼距過大，鑿巖精度可低些，但炮效不高，要想取得滿意的炮效，必須盡可能控制眼距，眼距小則要求鑿巖精度高，才能避免炮孔打穿、卡釬和廢孔等浪費(fèi)。眼距與平行度全依賴操作手的目測(cè)來判斷。操作手進(jìn)場(chǎng)后，首先由施工工程師進(jìn)行技術(shù)交底，內(nèi)容有巖石類別、可爆性、可鉆性及巷道質(zhì)量要求等；其次是測(cè)量工程師畫眼位及巷道輪廓線，校正巷道方位、坡度，并協(xié)助操作手定眼位及炮孔方位。采取技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟班方式，有效地保證了先進(jìn)爆破指標(biāo)。

4.4 提高管理水平

⑴集中使用、統(tǒng)一管理。先進(jìn)的設(shè)備與工藝需要完善的輔助系統(tǒng)和較高的操作維修技能，臺(tái)車需要統(tǒng)一使用與管理。第一批臺(tái)車，分散使用，導(dǎo)致操作手不合格、維修保養(yǎng)跟不上、備品配件不及時(shí)。為此，成立開拓隊(duì)，8部臺(tái)車歸其使用與管理。集中之后，開拓隊(duì)所有鑿巖都依賴臺(tái)車，臺(tái)車的完好率、使用率得到提高，當(dāng)臺(tái)車取得應(yīng)有效益后，人們才開始接受先進(jìn)設(shè)備。

⑵計(jì)件承包。與臺(tái)車有關(guān)的所有工種，比如，操作手、輔助工、裝藥放炮工、維修工等都實(shí)行按進(jìn)尺承包，極大地調(diào)動(dòng)了員工勞動(dòng)積極性。剛開始，員工收入差距很大，淘汰了一批操作手及輔助工，但也有力促使各工種相互相配合，尤其是上下工序交接班緊湊，從而完善了臺(tái)車施工工藝，臺(tái)車滿意的炮效也是各工種齊心協(xié)力的結(jié)果。巖性變化后，操作手及時(shí)提醒調(diào)整爆破參數(shù)，爆破工也建議修正炮眼布置及如何提高鑿巖精度來保證單循環(huán)最好進(jìn)尺。

⑶材料消耗指標(biāo)的控制。與鑿巖爆破工藝有關(guān)的材料有釬具、炸材、液壓油等。這些指標(biāo)如不控制，員工為了取得高進(jìn)尺，就以犧牲成本來博取。釬具、炸材、各種油料單耗參照施工預(yù)算先制定并實(shí)行，然后根據(jù)實(shí)際消耗平均值來調(diào)整?？己酥?，成本得到控制，員工的責(zé)任心、操作技能得到提高。

⑷如何用好塔工。如上所述，企業(yè)想取得令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益，必須合理使用塔方員工。也許是因?yàn)闇贤ㄕ系K，或許是塔工素質(zhì)低，剛開始與臺(tái)車有關(guān)的班組都不喜歡塔工加入，測(cè)算單價(jià)后，各機(jī)臺(tái)如用中方員工，則付中方員工工資，如用塔方員工，則付塔方員工工資。實(shí)行工資包干后，中方員工才開始嘗試與塔工進(jìn)行配合，最佳搭配是各機(jī)臺(tái)只有兩名中方員工，其他都是塔工。中塔雙方員工收入提高了，企業(yè)成本也得到相應(yīng)控制。

⑸完善輔助系統(tǒng)。CMJ1-14耗水量不大于2.1 m3/h，HT81耗水量為4m3/h，與手抱鉆相比，用水量較大，而且水質(zhì)要求高，所以臺(tái)車使用時(shí)，必須建立供水系統(tǒng)；CMJ1-14裝機(jī)容量為39.2kW，HT81裝機(jī)容量為62kW，使用臺(tái)車后，各中段通過管纜井，布置高壓配電硐室，各掘進(jìn)工作面隨著進(jìn)尺的延伸，動(dòng)力電纜及時(shí)跟進(jìn),礦體分布范圍大，工序銜接緊湊，且技術(shù)報(bào)務(wù)、維修保養(yǎng)必須及時(shí)到位，所以必須加強(qiáng)井下通迅、調(diào)度。

5 國(guó)產(chǎn)臺(tái)車期待改進(jìn)的地方

與國(guó)外產(chǎn)品相比，國(guó)產(chǎn)臺(tái)車還是存在一定差距，但國(guó)產(chǎn)臺(tái)車性價(jià)比還是很高的，不管是國(guó)內(nèi)的還是國(guó)外的，掘進(jìn)臺(tái)車的設(shè)備研發(fā)、工藝完善一直處于發(fā)展之中。國(guó)產(chǎn)臺(tái)車在推廣運(yùn)用之中，也要不斷改進(jìn)、提高。

⑴臺(tái)車前端頂尖。小小頂尖作用大，主要是控制眼位偏差。國(guó)外臺(tái)車采用圓柱形，頂端為圓形平面，前面有一塊頂皮，與工作面一旦頂上，摩擦力大，開孔時(shí)不跑偏。國(guó)產(chǎn)臺(tái)車頂尖為三角形，最前端是鉆頭合金片，雖然空間范圍大，但與工作面接觸面積少，且剛性大，因工作面不平整，一般只有一點(diǎn)接觸，摩擦力小，開孔時(shí)很容易跑偏，不但導(dǎo)致眼位偏差，還會(huì)引起方位偏差。國(guó)外臺(tái)車頂尖的核心技術(shù)在于頂皮，耐壓耐磨，使用壽命長(zhǎng)，效果好。國(guó)產(chǎn)臺(tái)車必須攻關(guān)，或借鑒、或創(chuàng)新，提高頂尖摩擦力，保證開孔精度。另外還有不足的細(xì)節(jié)，比如，前扶釬座短，鉆桿擺動(dòng)大，不利于開孔；鋼絲繩調(diào)節(jié)器絲芽短，不利于鋼絲繩張緊。

⑵核心部件國(guó)產(chǎn)化。無獨(dú)有偶，鑫通、華泰掘進(jìn)臺(tái)車使用的液壓鑿巖機(jī)都是法國(guó)蒙特貝生產(chǎn)的，在使用過程中配件昂貴，也無法替代。核心部件國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)臺(tái)車發(fā)展必經(jīng)之路，也是主攻方向。讓國(guó)人倍增信心的是，國(guó)產(chǎn)的釬具組，比如蓮花牌，可與國(guó)外產(chǎn)品媲美。

⑶臺(tái)車方位與傾角數(shù)字控制。炮孔參數(shù)包括眼位、深度、水平方位和豎向傾角。眼位與深度施工中比較直觀，易控制，水平方位和豎向傾角操作手站在臺(tái)車儀表盤后僅依賴目測(cè)，難于掌控。臺(tái)車進(jìn)入工作面之后，推進(jìn)滑架與巷道中線平行時(shí)，取值為零、右偏為正、左偏為負(fù)；自身水平時(shí)取值為零，上仰為正、下俯為負(fù)。并且數(shù)顯于操作盤前。目前國(guó)內(nèi)外臺(tái)車都沒該裝置，普遍認(rèn)為，臺(tái)車掘進(jìn)巷道成型不如手抱鉆，主要原因是臺(tái)車鑿巖精度難于控制。

⑷復(fù)合式鑿巖。掘進(jìn)臺(tái)車主要用來鉆鑿爆破孔，爆破的關(guān)鍵是掏槽。臺(tái)車單循環(huán)進(jìn)尺高，適宜采用直線掏槽，保證直線掏槽效果的關(guān)鍵是鉆鑿足夠大空孔，且深度要比爆破孔大300mm。臺(tái)車采用擴(kuò)孔方式，也能鉆鑿大直徑空孔，但不能超深，并且鑿巖時(shí)間長(zhǎng)、效率低。為此，有人研制復(fù)合式鑿巖臺(tái)車，即一臺(tái)臺(tái)車上安裝兩鑿巖機(jī)，液壓鑿巖機(jī)鉆鑿爆破孔，潛孔鉆機(jī)鉆鑿空孔?？湛椎撞款A(yù)埋藥包，掏槽眼爆破后，接著引爆空孔底部藥包，可使后續(xù)爆破無底阻崩落，炮眼利用率可望達(dá)到100%。另外，復(fù)合式鑿巖臺(tái)車可施工多種中深孔，比如，探水孔（注漿孔）、卸壓孔、勘探孔、通風(fēng)孔、泄水孔等，極大地發(fā)揮了臺(tái)車鑿孔的優(yōu)越性，提高了臺(tái)車用途。

6 結(jié)束語

中國(guó)是個(gè)礦業(yè)大國(guó)，公路、鐵路、水電等行業(yè)的隧道工程、地下工程也是與日俱增，但中國(guó)現(xiàn)有的穿孔技術(shù)與設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際需要，在消化國(guó)外先進(jìn)水平的同時(shí)，必須有創(chuàng)新。提高機(jī)械化程度，是保證境外中資礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)、安全效益的重要舉措。走出國(guó)門必須保證礦業(yè)開發(fā)的技術(shù)、裝備的先進(jìn)性，才能實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)。