機(jī)械化作業(yè)線在張莊鐵礦二期施工中的應(yīng)用

張洪磊

中煤第五建設(shè)有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221000

1 工程概況

張莊鐵礦1#副井井筒凈直徑Ф7.3m，井筒全深508m，共設(shè)計(jì)-270m、-330m、-360m、-390m、-450m、-480m六層馬頭門(mén)，現(xiàn)開(kāi)拓-390m、-450m、-480m三個(gè)水平巷道，1#副井井區(qū)三水平巷道開(kāi)拓量16986.456m，掘進(jìn)量228611.328m3，以巷道掘進(jìn)為主，另有相配套的硐室，斷面形狀均為直墻三心拱，掘進(jìn)斷面分11.79m2、16.52m2、21.32和20. 5m2四種規(guī)格。

2 地質(zhì)概況

三水平主要為片麻巖和磁鐵礦兩種，片麻巖硬度系數(shù)f=8～11,磁鐵礦硬度系數(shù)f=12～15，片麻巖密度為2.97t/m3，磁鐵礦品位密度為3.6t/m3。

3 機(jī)械化配套方案

綜合考慮巖（礦）石硬度系數(shù)、密度、工程量和工期要求等條件，采用瑞典產(chǎn)阿特拉斯281型鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔，全斷面一次爆破，斗容為2m3的XYWJ-2型鏟運(yùn)機(jī)裝載，配4m3自卸式無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸，井筒內(nèi)采用兩個(gè)4m3的箕斗配單車(chē)單層的混合式提升方式。-390m，-450m兩個(gè)水平矸（礦）石分別徑直徑為Ф2.0m的溜矸（礦）井溜至-480m水平，在-480m水平溜矸（礦）井底均安裝有振動(dòng)放矸機(jī)，分別將矸（礦）石放至自卸式翻斗車(chē)，轉(zhuǎn)載到-480m水平馬頭門(mén)徑溜矸槽，直接入箕斗，后提升到地面，在地面井架裝有卸載曲軌，箕斗進(jìn)入曲軌后自動(dòng)傾翻到地面矸石倉(cāng)。

3.1 鑿巖機(jī)（鉆孔）

由于鐵礦、巖石硬度系數(shù)大，普通鑿巖機(jī)鉆進(jìn)速度慢，效率低，采用阿特拉斯281鑿巖機(jī)，采用柴油驅(qū)動(dòng)，電纜自動(dòng)收方，液壓鉆孔，配3.7m×36mm鉆桿、Ф45mm/Ф76mm球齒鉆頭，鉆孔深度為3.3m，單孔用時(shí)90s～110s，掘進(jìn)斷面11.79m2，平行空孔直線掏槽，布孔約54個(gè)，全斷面鉆孔用時(shí)3個(gè)小時(shí)00分，具有鉆孔速度快，精度高，便于控制角度和深度等優(yōu)點(diǎn)。且操作人員在距開(kāi)口位置5m左右的操作室內(nèi)操作，能更好的保證作業(yè)人員安全。

3.2 鏟運(yùn)機(jī)（裝載）

由于采用直孔掏槽方式，矸堆較集中，塊度較均勻，采用斗容為2m3的前翻式XYWJ-2型鏟運(yùn)機(jī)能實(shí)現(xiàn)快速裝載，該鏟運(yùn)機(jī)采用柴油驅(qū)動(dòng)，外觀尺寸：長(zhǎng)×寬×高=6850mm×1770mm×2050mm。較適合10～20m2的掘進(jìn)斷面裝載，且轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)，最大行駛速度19.4km/h，操作方便，靈活，鏟斗最大舉起高度1740mm。

3.3 自卸式翻斗車(chē)（運(yùn)輸）

-480m水平各掘進(jìn)工作面的爆破矸（礦）石由XYWJ-2型鏟運(yùn)機(jī)裝入自卸式無(wú)軌翻斗車(chē)，直接運(yùn)到馬頭門(mén)裝入箕斗；-390m、-450m兩水平各掘進(jìn)工作面的矸（礦）石經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)裝入自卸式無(wú)軌翻斗車(chē)，矸、礦石分別卸入矸石溜井及礦石溜井，溜至-480m水平后，集中裝入箕斗（矸、礦石溜井如下圖所示）。運(yùn)輸采用4m3礦用自卸式無(wú)軌翻斗車(chē)，該車(chē)機(jī)動(dòng)靈活，操作方便，行駛速度快，運(yùn)輸能力強(qiáng)，一翻斗（4m3）可容鏟運(yùn)機(jī)兩鏟斗，與鏟運(yùn)機(jī)能較好的配套作用，正常情況下，每炮矸石量約56.1m3（掘進(jìn)斷面11.79m2，每炮進(jìn)尺按2.8m計(jì)算，每炮約實(shí)方33m3，該礦體松散系數(shù)為1.7，折合虛方為56.1m3），在16車(chē)左右，一般每臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)配4臺(tái)自卸式翻斗車(chē)，共同作業(yè)，每個(gè)掘進(jìn)工作面裝運(yùn)時(shí)間在2小時(shí)30分左右。

3.4 混合式提升

采用雙箕斗配單罐籠混合式提升方式，一臺(tái)2JK-3.5/20型絞車(chē)配4m3側(cè)翻式箕斗互為配重，專門(mén)提升矸（礦）石。另安裝一臺(tái)JKZ-2.8/15.5型單筒絞車(chē)配一個(gè)單層罐籠作為提升人員及上下物料，由于人員及抅料上下不占用矸（礦）石提升時(shí)間，可以最大限度地發(fā)揮箕斗提升能力，因4m3箕斗與4m3自卸式翻斗車(chē)配套使用，可減去中間計(jì)量環(huán)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)快速裝載與提升。

4 達(dá)到的效果

4.1 安全性能高

從鑿巖到裝載、運(yùn)輸、提升等各個(gè)環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，采用機(jī)械代替人工；施工中且各環(huán)節(jié)能很好地配合作業(yè)、各工序能很好地銜接，安全系數(shù)高，能較好地保證施工安全。

4.2 施工速度快

自2013年5月20號(hào)該機(jī)械化作業(yè)線形成以來(lái)，共完成巷道掘進(jìn) 980.96m，掘進(jìn)量14230m3，月平均進(jìn)尺245.24m，掘進(jìn)量3557.5m3，單巷月平均進(jìn)尺150m，月平均掘進(jìn)量1768.5m3，7月份單巷月進(jìn)尺達(dá)190m，現(xiàn)各機(jī)械化掘進(jìn)隊(duì)即將轉(zhuǎn)入采場(chǎng)進(jìn)行采準(zhǔn)工程施工，比建設(shè)方計(jì)劃采礦工期提前7個(gè)多月。

4.3 設(shè)備投資少

經(jīng)與軌道運(yùn)輸相比，采用該套無(wú)軌機(jī)械化作業(yè)線，三個(gè)水平需鋪設(shè)10000m軌道，U型礦車(chē)需220個(gè)（總價(jià)值約為2410萬(wàn)元，還未考慮相配套設(shè)備），而采用該作業(yè)線共投入鏟運(yùn)機(jī)4臺(tái)（-480m水平一臺(tái)，-290m，-450m水平各一臺(tái)），自卸式無(wú)軌膠輪車(chē)10臺(tái)，共計(jì)費(fèi)用940萬(wàn)元，比軌道設(shè)備節(jié)約1470萬(wàn)元，且該無(wú)軌設(shè)備后期維護(hù)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)費(fèi)用低，可靠性好，故障率低。

總結(jié)：

1）張莊鐵礦巖石比重2.97t/ m3，礦石比重3.39t/ m3，由于礦（巖）石密度較大，限制了箕斗的容積，若該套機(jī)械化設(shè)備在煤礦、鋅礦等密度小的礦山使用，井筒直徑不小于Ф7.0m的情況下，可使用4～6m3的箕斗提升，自卸式膠輪車(chē)及鏟運(yùn)機(jī)的斗容均能相應(yīng)增加1～2m3，提升能力將會(huì)更大，施工速度還會(huì)提高，在煤礦及其他金屬非金屬礦山會(huì)有推廣使用的空間。

2）由于該套機(jī)械化作業(yè)線所配套設(shè)備體積大，質(zhì)量較重，在立井巷道施工時(shí)，各設(shè)備下放到井底各水平必須解體，分塊下放到井底后再組裝，一般下放設(shè)備占用時(shí)間較長(zhǎng)，入在斜井或斜坡巷的礦井采用該套機(jī)械化作業(yè)線，各設(shè)備可直接通過(guò)斜井或斜坡巷開(kāi)到井底水平，將更能發(fā)揮該套機(jī)械化作業(yè)線的優(yōu)點(diǎn)，更有推廣的價(jià)值。