礦山開采過程中提高電鏟生產(chǎn)能力的研究

董子強

摘要：該文主要介紹了從分析電鏟生產(chǎn)能力的形成過程入手，全面分析影響電鏟生產(chǎn)，針對目前電鏟效率低下與現(xiàn)有生產(chǎn)能力要求之間的矛盾，從數(shù)理統(tǒng)計的角度進行電鏟在不同時間段內(nèi)裝運時間統(tǒng)計，分析影響其生產(chǎn)能力的各種因素，并提出提高電鏟生產(chǎn)能力的途徑，創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，改變調(diào)車方式，改善爆破質(zhì)量，合理控制鏟車裝車角度等提高礦山開采過程中提高電鏟生產(chǎn)能力的措施。

關(guān)鍵詞：礦山開采；提高電鏟生產(chǎn)能力；研究

1.前言

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國露天煤礦開采的整體技術(shù)水平與國際先進水平已較為接近，特別是一些大型的露天煤礦，與開采工藝相適應(yīng)、配套的各類成套機械裝備也實現(xiàn)了從無到有、從落后到先進、從小到大、從引進到國產(chǎn)化的發(fā)展。電鏟是露天礦主要采掘設(shè)備，電鏟生產(chǎn)能力是露天礦重要的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，是確定運輸設(shè)備及其它主要設(shè)備的數(shù)量的基礎(chǔ)。提高電鏟效率對改善礦山經(jīng)濟效益具有重要意義。

2.電鏟生產(chǎn)能力

2.1電鏟的理論生產(chǎn)能力

電鏟的理論生產(chǎn)能力是指理想條件下，每勺斗恰好裝滿，裝御不間斷，沒有故障的生產(chǎn)能力，理論生產(chǎn)能力只是和機械自身技術(shù)條件、規(guī)格等有關(guān)。

式中：E——勺斗的容積，m3；N——每分鐘的采裝勺斗數(shù)；TL——電鏟完成一勺采裝的理論周期時間，s。

2.2技術(shù)生產(chǎn)能力QJ

電鏟技術(shù)生產(chǎn)能力是指在具體礦山條件下，電鏟進行不間斷作業(yè)所能達到的生產(chǎn)能力。

式中：Tj——電鏟完成一勺采裝的技術(shù)周期時間，s；Kw——挖掘系數(shù)，也叫實方滿斗系數(shù)；Kf——電鏟輔助操作系數(shù)。

2.3電鏟實際生產(chǎn)能力QW

也稱工作生產(chǎn)能力，是指具體礦山在某實際工作時間內(nèi)，在各種技術(shù)和組織因素影響下，電鏟所能達到的生產(chǎn)能力，是礦山制定挖掘計劃的基礎(chǔ)。其中：電鏟臺班能力QW為：

式中：T——電鏟班工作時間，h；η——班工作時間利用系數(shù)，御裝車時間與班工作時間之比，η=η0η1；η0——空車供應(yīng)率；η1——電鏟時間利用率；

tz——電鏟裝車時間；tr——電鏟內(nèi)外障時間；tq——電鏟欠車時間；

2.4電鏟年生產(chǎn)能力為Qwn

式中：MW——電鏟年實際出勤班數(shù)，班；m——電鏟年日歷工作班數(shù)，班；ηw——電鏟年出勤率。則電鏟年實際生產(chǎn)能力Qwn為：

，m3/（臺年）

公式中，電鏟的斗容E、班工作時間T、日歷工作天數(shù)m，以及采裝的技術(shù)周期Tj是常數(shù)，我們要提高電鏟生產(chǎn)能力應(yīng)從可變參數(shù)入手。容易看出，電鏟生產(chǎn)能力和Kw、Kf、η1、ηw、tz成正比關(guān)系，同（tz+tr+tq）成反比關(guān)系。由于一些參數(shù)的變化涉及到管理、技術(shù)、人員、環(huán)境等多方面的因素。

3.電鏟能力測定及分析

采礦設(shè)備的生產(chǎn)能力是露天礦的重要經(jīng)濟指標(biāo)，在很大程度上影響了礦山的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益。大型露天礦山設(shè)備主要包括電鏟和礦用卡車等設(shè)備。經(jīng)過長期的現(xiàn)場觀察，數(shù)據(jù)采集導(dǎo)致電鏟的生產(chǎn)能力主要包括裝載時間、裝載斗數(shù)、裝載旋轉(zhuǎn)角度、待車時間、工作時間和非工作時間，以及物料對鏟斗的影響。上述數(shù)據(jù)的收集為分析和比較大型設(shè)備的生產(chǎn)能力提供了基礎(chǔ)。

根據(jù)實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到了不同條件下挖掘設(shè)備的實際生產(chǎn)能力和運輸設(shè)備生產(chǎn)能力。挖掘機臺班生產(chǎn)能力：Qw=60ETηKm/Kst

式中：Qw：挖掘機臺班生產(chǎn)能力，m3/臺班；E：鏟斗容積，m3；T：班工作時間，h；η：班工作時間利用系數(shù)；Km：滿斗系數(shù)；Ks：松散系數(shù)；t：單斗裝車時間。從式中及表1可以得出，影響電鏟設(shè)備生產(chǎn)效率的主要因素有如下幾個方面：

3.1采礦卡車型號對電鏟生產(chǎn)效率的影響。

3.2爆破效果對電鏟生產(chǎn)效率的影響。

3.3裝載旋轉(zhuǎn)角度的大小也影響單斗加載時間，影響電鏟的工作效率。

3.4電鏟工作面的高度和卡車運輸平盤的高度。

3.5采礦設(shè)計參數(shù)間接影響電鏟采掘效率。

4.提高電鏟能力優(yōu)化措施

電鏟生產(chǎn)能力的高低，不僅與電鏟本身的操作有關(guān)，而且受電鏟作業(yè)條件的影響，因此，為提高電鏟的生產(chǎn)能力，可從以下幾個方面著手。

4.1創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式

經(jīng)過精心挑選的經(jīng)驗豐富，技術(shù)熟練的操作人員和生產(chǎn)管理人員隊伍。在設(shè)備管理方面，需要常態(tài)化維護和點檢，建立科學(xué)的管理體系，對電鏟設(shè)備運行情況進行歸檔，并對動態(tài)數(shù)據(jù)輸入計算進行分析和管理。在設(shè)備維護方面，重點加強對清晨班次的雙頭檢查（清晨班次和現(xiàn)場檢查時間表），計劃檢修，設(shè)備同步維護和突發(fā)性緊急維修，并主動設(shè)備維修。對于強化點檢質(zhì)量，縮短檢修時間，確保中，晚班設(shè)備狀態(tài)良好。在制定月度生產(chǎn)計劃之前，機電管理部門應(yīng)根據(jù)電鏟的使用時間和設(shè)備狀況，提前對設(shè)備進行維護計劃。然后，根據(jù)相關(guān)設(shè)備的條件，合理安排設(shè)備維護。并將該計劃發(fā)送給生產(chǎn)技術(shù)部。生產(chǎn)技術(shù)部編制月度生產(chǎn)計劃時，將考慮總體規(guī)劃，合理規(guī)劃設(shè)備的計劃維修時間。

4.2改變調(diào)車方式

目前采場采取三種裝卸方式：環(huán)形分流，單折分流和雙回分流。但是，當(dāng)操作電鏟時，由于電纜的影響，只能實現(xiàn)環(huán)形調(diào)整和單次返回調(diào)整。對于電鏟的分流模式，可以考慮引入電纜橋架來實現(xiàn)雙折疊和分流。在實現(xiàn)雙折疊和分流模式之前，應(yīng)該在這個階段主要采用環(huán)型分流。與之前的折返式分流模式相比，卡車更換的時間大大縮短。從相關(guān)時間的統(tǒng)計可以看出，環(huán)模式下平均切換時間為24s，單面折疊模式下的平均切換時間為32s。在工作面寬度在40m以上的前提下，其他因素保持不變，每個車輛的環(huán)形分流模式比單面折疊模式節(jié)省8s。當(dāng)工作面足夠?qū)挄r，礦車采用環(huán)型分流代替現(xiàn)有的單面折疊模式分流，車輛更換時間節(jié)省8s/次。根據(jù)目前日均300輛的裝車量，每車裝車時間120s，節(jié)約的時間不能完全用于裝車，利用系數(shù)為0.5，則實際用于裝車時間為0.335小時（0.67×0.5），增加挖掘量（0.335×3600/120）×32=322m3/臺天。

4.3改善爆破質(zhì)量

4.3.1合理控制爆堆寬度

突發(fā)寬度對電鏟效率影響很大。根據(jù)實測電鏟效率和爆破寬度，二者具有倒U型曲線，即爆破寬度越大，鏟的效率越高。當(dāng)突發(fā)寬度超過一定值時，電鏟效率開始下降。因此，有必要控制爆破面的寬度并提高爆破面前部電鏟的裝載效率。爆破時，可以減少前排的電荷量或使用隔墊電荷結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

4.3.2提高電鏟裝車效率

爆破作業(yè)是露天開采的重要組成部分。爆破質(zhì)量直接影響挖掘機和其他設(shè)備的挖掘效率，并且最大限度地減少爆破后產(chǎn)生的根部和大塊。大量的地基和大塊不僅增加了裝載電鏟的周期時間和每輛車的裝載數(shù)量，而且增加了設(shè)備故障和部件磨損并降低了設(shè)備利用率。采礦技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況及時調(diào)整孔網(wǎng)爆破參數(shù)，并對不同爆破區(qū)域進行爆破試驗。統(tǒng)計不同爆破效果，不同天氣條件，不同時間段的兩個35m3電鏟，統(tǒng)計結(jié)果得出，爆破效果直接影響鏟的正常挖掘和裝載時間。據(jù)數(shù)理統(tǒng)計，一般情況下，電鏟3-4鏟斗裝一車，而當(dāng)爆破效果好的時候，每斗挖掘時間提升10秒，每天鏟裝車時間可以增加300×10/3600=0.83小時，增加挖掘量（0.83×3600/120）×32=797m3/臺.天，當(dāng)不考慮電鏟故障等因素，每臺卡車每班電鏟生產(chǎn)能力提高265.7m3。

4.4加強工序質(zhì)量協(xié)調(diào)與工序質(zhì)量管理

特別注意穿孔工藝質(zhì)量與爆破工藝質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)，降低了爆破大塊率和潛在的作業(yè)現(xiàn)象，加強了對工作表面平整度的管理，提高了工作面和運輸?shù)缆返暮细衤剩瑥亩倪M了電鏟的工作效率。

4.5要有合理的松散系統(tǒng)

一般來說，爆破面越松散，電鏟的挖掘效果越好，而裝滿卡車所需鏟斗數(shù)越少。但是，松散系數(shù)不應(yīng)超過一定值，否則裝車的效率會降低。由于影響電鏟生產(chǎn)能力的因素很多，且它們之間的相互作用較為復(fù)雜，如增加挖掘系數(shù)涉及爆破質(zhì)量，驅(qū)動器的技術(shù)水平以及工藝參數(shù)。為提高電鏟的使用效率，有必要將礦山的實踐經(jīng)驗與綜合分析決定電鏟生產(chǎn)能力的數(shù)學(xué)公式結(jié)合起來，掌握影響電鏟發(fā)揮能力的關(guān)鍵因素角色。整體管理是提高電鏟生產(chǎn)能力的有效途徑。只有這樣才能最大限度地發(fā)揮電鏟的生產(chǎn)能力，增加礦山的經(jīng)濟效益。

4.6合理控制鏟車裝車角度

要求爆堆應(yīng)相對集中，并配備相應(yīng)能力的推土機，及時推進爆破面并及時清理采場工作面，以減少鏟斗的輔助工作時間。據(jù)統(tǒng)計，每次裝載角度增加45°時，單斗挖掘時間增加2s。應(yīng)盡可能將加載角度控制在45°～90°之間，可以在一定程度上提高裝載效率。每輛車可節(jié)省8s/次，節(jié)省時間8×300/3600=0.67小時，裝車角度控制在45°-90°的前提條件是使用電纜橋?qū)崿F(xiàn)雙側(cè)調(diào)車，考慮電纜橋的使用會增加卡車入換時間，增大電鏟舉鏟待車時間，節(jié)約時間利用系數(shù)為0.3，則實際用于裝車的時間為0.201小時（0.67×0.3），增加挖掘量（0.201×3600/120）×32=192m3/臺天。

4.7提高各設(shè)備操作人員的操作技術(shù)

為保證滿斗率，同時電鏟，卡車，推土機等良好協(xié)調(diào)；改變交班方式，縮短輪班和班級的午餐時間，提高電鏟的有效利用率；加強對電鏟等設(shè)備的維護和保養(yǎng)。有效提高電鏟工作的質(zhì)量和礦用卡車的運輸能力。工作表面的平整度直接影響電鏟的效率。當(dāng)巖體的爆破效果差時，會發(fā)生拉底等現(xiàn)象，導(dǎo)致電鏟在爆破面上的直接力減小，鏟斗的有效容積減小，嚴(yán)重影響鏟斗的生產(chǎn)能力。

5.結(jié)束語

對電鏟不同時段不同天氣狀態(tài)下電鏟的裝車時間、裝車斗數(shù)、裝車旋轉(zhuǎn)角度、待車時間、工作時間等時間的統(tǒng)計，對其生產(chǎn)能力進行相應(yīng)分析得出，礦用卡車調(diào)車方式，礦巖的爆破效果、電鏟裝車角度及運輸路面質(zhì)量等因素為影響電鏟生產(chǎn)效率的主要因素。采取改變調(diào)車方式措施，將原有的單側(cè)折返式或雙側(cè)折返式改變成環(huán)形調(diào)車，電鏟的生產(chǎn)效率得到了明顯改善，通過優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計，爆破塊度及集中度得到明顯改善，對原有采場運輸?shù)缆穼挾冗M行優(yōu)化，道寬度原有設(shè)計40m擴展至50m，卡車周轉(zhuǎn)時間明顯縮短，對鏟車裝車角度進行合理優(yōu)化，盡量要求將裝車角度控制在45°-90°之間，可明顯提高電鏟的生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]彭德力，張衛(wèi)兵.露天礦山卡車優(yōu)化設(shè)計[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，28（4）：780-784.

[2]李坊文.淺談提高大型電鏟生產(chǎn)能力的途徑[J].銅業(yè)工程，2016，3（10）：41-43.