伊敏露天礦挖掘機在特殊環(huán)境下的作業(yè)方式

劉金強，張中一，李智明，宋偉豪

（華能伊敏煤電有限責任公司 伊敏露天礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021134）

挖掘機在采裝作業(yè)過程中，可遇見不同的氣候、巖質(zhì)和工作環(huán)境，對不同的工作面條件，采取更加合理的挖掘方法，是保證挖掘機安全生產(chǎn)高效運行的重要一環(huán)。然而，挖掘機的作業(yè)環(huán)境、物料性質(zhì)也是復(fù)雜多樣的，甚至存在特別復(fù)雜的特殊環(huán)境。為保證露天礦采區(qū)的正常推進，生產(chǎn)的正常接續(xù)，挖掘機在特殊環(huán)境下的作業(yè)是不可避免的[1-2]。

1 伊敏露天礦水文概況

伊敏露天礦位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市鄂溫克族自治旗伊敏河鎮(zhèn)境內(nèi)，東經(jīng)119°39′02″～119°45′52″，北距海拉爾區(qū)78 km。礦區(qū)所在地屬中溫帶大陸性季風氣候，寒冷期漫長，夏季溫涼短促，春秋氣溫變化急促，無霜期短，每年、日溫差較大，光照充足。年平均氣溫－1.9 ℃，極端最高氣溫36.8 ℃，極端最低氣溫－48.5 ℃；年均降水量323.9 mm；無霜期為119 d；凍冰期為9 月下旬到翌年4 月下旬，平均結(jié)冰日數(shù)223.4 d，當平均氣溫下降到0 ℃以下時，暴露的巖層開始凍結(jié)，隨著氣溫的降低凍結(jié)深度也加深，平均結(jié)冰深度為3.235 m[3]。

2 挖掘機的特殊環(huán)境作業(yè)方式

2.1 低溫作業(yè)

根據(jù)地質(zhì)變化，臺階間的物料情況差別較大，物料硬度、含水性、密度將直接影響挖掘機采掘效率。伊敏露天礦的低溫存在季節(jié)性凍層，造成泥巖、紅泥、水沙層等物料凍結(jié)成塊，需進行爆破后方可進行采掘，而地表上部臺階沙土工作面滲水少的情況下可正常挖掘作業(yè)。根據(jù)工作幫凍深情況布置鉆孔爆破，避免工作面拉底挖掘機采掘困難；工作面形成凍頂時，根據(jù)凍層深度選擇合理的鉆孔參數(shù)，保證爆破效果，避免發(fā)生挖掘機挖掘受阻、斗桿斷裂、邊減打齒、提升推壓齒輪的損壞、提升鋼絲繩使用壽命縮短等不利于安全生產(chǎn)的情況。

1）臺階凍頂和大塊。由于氣溫低，臺階形成凍頂、凍幫，采掘時鏟斗不能一次將上部凍層挑落，因此挖掘機采掘后出現(xiàn)傘檐或大塊，在挖掘過程中臺階上部邊緣大塊易滾落下來，磕碰挖掘機，造成設(shè)備損壞，所以挖掘機司機在作業(yè)過程中要積極采取必要的安全措施。應(yīng)將挖掘機停在工作區(qū)域中心線的位置上，履帶中心線垂直于工作面，利用斗齒控制傘檐、凍頂或大塊；采用選點挖掘的方式，先挖掘下部區(qū)域，然后用勺斗引導(dǎo)上部大塊平穩(wěn)防落至地面。如挖掘機作業(yè)過程中，斗齒碰不到上部凍頂、大塊的情況下，必須采取安全措施，挖掘機司機要時刻監(jiān)視工作面的變化情況，如有下滑或有片幫現(xiàn)象時，立即停止裝車并給待裝車輛駛出信號，防止大塊損壞運輸車輛，然后用鏟斗緩迎下滑大塊，不可沖擊。如遇有特別危險時，在時間允許情況下，使挖掘機離開大塊的下落范圍，履帶則始終垂直工作面。挖掘機遇有大塊時，先采用單側(cè)裝車，駕駛室朝外側(cè)裝車或履帶板前用物料墊起，使挖掘機抬頭作業(yè)來增加采挖高度，先用鏟斗將工作面上部傘檐、凍頂、大塊挑下，確保設(shè)備和人身安全。

2）特硬巖拉底。如遇花崗巖、紅泥、大粒巖、永凍層或爆破質(zhì)量差的特殊工作面。將直接影響挖掘機的作業(yè)效率，增加材料消耗，同時，易造成挖掘機各部零件的破損、疲勞和斷裂，增加挖掘機的故障率，縮短了設(shè)備的使用壽命。在挖掘機遇到硬、特硬巖、拉底情況時，應(yīng)當控制挖掘機挖掘角度、切削深度和升降功率等。鏟斗插入工作面的切削深度要均勻，保證挖掘機接近工作面，充分發(fā)揮提升力和推壓力的效能。如果出現(xiàn)拉底，臺階的坡底處很硬，盡量靠近臺階，發(fā)揮最大的推壓力作用，并改進斗齒插入方式；但在挖掘時應(yīng)避免推壓力過大動臂支起損壞設(shè)備，保證挖掘機的作業(yè)安全[4]。

2.2 積水工作面

1）端幫滲水及降雨后積水工作面。工作面底盤不穩(wěn)定時易造成陷車、陷鏟，嚴重影響挖掘機的采裝效率和正常生產(chǎn)秩序。采用反鏟在出水工作面上部掘溝的方式，將水線截斷，使水盡量少流入挖掘機工作面；工程機械采用堆壩的方法，將水圍堵在工作面根部；通過埋設(shè)涵管方法，將水引到下一臺階或再下一臺階的煤工作面進行擴散。通過調(diào)節(jié)采掘帶寬度，采取“窄幅采掘，快速推進”的方式，使挖掘機快速采過，避免長時間停留陷鏟，提高挖掘機效率。

2）底板涌水工作面。為了保證底板煤的快速回收，釋放內(nèi)排土場空間，底板水位直接影響挖掘機的作業(yè)效率，水位過高將造成底盤不穩(wěn)，發(fā)生陷車、陷鏟，不利于安全生產(chǎn)。在煤層底板采用反鏟掘出間距50 m 的“網(wǎng)格”式水溝，通過明溝的方式將底板水集中涌入疏干井內(nèi)，明溝疏水較煤層滲流更快。挖掘機可根據(jù)底板傾向布置，由高向低采掘，確保水位始終處于低處、挖掘機始終在高處，保證了挖掘機底盤、運輸?shù)缆返姆€(wěn)定，確保挖掘機的作業(yè)效率。

3）含水工作面。挖掘機作業(yè)時要時刻注意底盤松軟、積水情況，當遇有底盤松軟、平盤積水時，應(yīng)該輕挖、薄采，減少鏟斗在挖掘時履帶對地面的壓力。挖掘機作業(yè)時，兩側(cè)履帶中間應(yīng)稍低于兩側(cè)履帶的站立位置水平，防止掌子滾塊、片幫，減少或避免退鏟；挖掘機前方存水時，利用物料將前方積水圍堵至根部，采用2∶1 的干濕物料比，將其混合裝運走；如需前行走鏟時，應(yīng)先用鏟斗的底部將履帶前進方向平整夯實，在用鏟斗按壓地表時切忌支起大臂。確認地表平整后，一次性調(diào)整到位，不要扭鏟，減少對地表的摩擦[5-6]。

2.3 淤泥工作面

伊敏露天礦在2001 年開采境界內(nèi)的伊和諾爾湖，湖底有0～20 m 厚的淤泥層，淤泥的流塑性較強，給礦山開采帶來諸多困難，易出現(xiàn)滑坡事故、陷車、陷鏟事故。針對淤泥水文地質(zhì)條件和淤泥滑坡特性，選擇合理的開采作業(yè)方式是非常重要的。

1）工作面布置。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，淤泥區(qū)成鍋底狀，中間深四周潛，采用先采掘外圍潛泥區(qū)，隨著滑落，外圍采掘完后，中心深區(qū)淤泥的厚度自然降低，再進行采掘。根據(jù)淤泥區(qū)的臺階高度情況，挖掘機作業(yè)采用盡頭式工作面布置方式，“直采直退”的鋸齒形推進方案。挖掘機作業(yè)時履帶要垂直于工作幫，保證隨時撤離工作面和避免一側(cè)履帶陷入淤泥中，減少陷鏟的發(fā)生。由于挖掘機裝車回轉(zhuǎn)角度由90°增加到180°，增加回轉(zhuǎn)時間，挖掘機在淤泥采裝效率僅達到正常作業(yè)時的60%。

2）站立水平和段高的選擇。挖掘機在采掘過程中，淤泥處于不斷滑落狀態(tài)，總是存在1 個自由面，在淤泥深度達到20 m 左右時，挖掘機正前方的淤泥臺階高度總是不超過10 m。為保證挖掘機和卡車的安全作業(yè)，必須在硬巖上布置工作平盤，將挖掘機底盤和運輸平盤建立在硬巖上，外側(cè)平盤標高隨淤泥的降深而不斷降深，結(jié)合底盤情況挖掘機每次降深1.0～2.0 m，幅度不應(yīng)過大，降深平盤寬度應(yīng)大于50 m，保證挖掘機作業(yè)安全。

3）推進方式。挖掘機采用反復(fù)推進的作業(yè)方式，淤泥大面積滑落后，挖掘機不斷向前推進，當淤泥臺階達到一定高度且坡面較陡后，形成新的1 次滑坡，挖掘機退回后再重新推進，如此反復(fù)推進[7]。

由于明清兩朝時代接近，《四庫全書總目》(以下簡稱《四庫》)著錄明代別集的數(shù)量最多，“遠遠超過了之前各個朝代文獻數(shù)量的總和”[1]，正印證了別集小序所說的“有明以后，篇章彌富”[2]12。雖然《四庫》是一部官家的目錄學代表作，卻也涉及到文學批評的范疇；不過鑒于其官學及政治背景，提要中反映出的文學評價仍有許多問題值得探討，而以晚明文學最為突出。

2.4 復(fù)合煤層工作面

遇有夾矸層數(shù)多、厚度大1 復(fù)雜性強的煤層時，采用大型設(shè)備開采將會混入大量矸石，造成煤炭資源的貧化與損失，為提高煤礦的經(jīng)濟效益，增加開采分層，適度降低生產(chǎn)效率的方式進行選采。

1）煤（或夾矸）層厚度達到2 m 以上，傾角在挖掘機設(shè)備參數(shù)范圍內(nèi)，由挖掘機配合卡車進行選采。

2）煤（或夾矸）層厚度達到2 m 以上，部分傾角在挖掘機作業(yè)范圍之內(nèi)、部分傾角在反鏟作業(yè)范圍之內(nèi)，按地質(zhì)變化情況由推土機配合挖掘機選采。

3）煤（或夾矸）層厚度2 m 以下，利用推土機馬力大、破碎能力強的特點，對硬度不大的、厚度較薄的煤層（或夾矸層）進行攢堆；對硬度相對較大的薄煤層（或夾矸層）可使用松土犁進行松動，松動后的物料，采用推土機“分層扒皮”、集中攢堆的方式配合挖掘機選采。

3 挖掘機特殊環(huán)境下作業(yè)的安全技術(shù)措施

1）低溫作業(yè)安全技術(shù)措施。進入低溫后，剝離工作面逐漸形成凍頂，為保證挖掘機作業(yè)安全，嚴禁挖掘機超高作業(yè)。挖掘機在采掘時，要及時處理因凍頂形成的傘檐，防止因傘檐過大滑落砸鏟。當凍頂較厚影響挖掘機正常采掘作業(yè)時，應(yīng)采用犁松或爆破的方式配合處理，確保挖掘機作業(yè)安全。處理工作面凍頂時，首先調(diào)整采掘位置和距離，采用選點挖掘或階梯挖掘的方法用勺桿把凍頂大塊挖掘下來進行處理，再選用選點挖掘或交叉挖掘的方法進行裝車作業(yè)。發(fā)現(xiàn)上部浮塊出現(xiàn)晃動時，應(yīng)立即停止作業(yè)，退出工作面。

2）積水工作面安全技術(shù)措施?？赡茉斐赏诰驒C下沉或掘溝遇水有可能被淹時，應(yīng)及時將挖掘機開到安全地帶。挖掘機的作業(yè)角度不易過大。雨季在底部挖溝時，要根據(jù)天氣的變化及時調(diào)整。在滿載鏟斗回轉(zhuǎn)狀態(tài)時，要平穩(wěn)加減速和停止，不要過急頂電。加強對挖掘機采掘過后的生產(chǎn)區(qū)域或裝車位置，回填泥巖夯實，裝車位前低后高，防止卡車因裝車位泥濘無法駛出。

3）淤泥工作面安全技術(shù)措施。挖掘機采用盡頭式的作業(yè)方式，單向反復(fù)推進，保障挖掘機的作業(yè)安全。挖掘機選取砂巖層、泥巖層或煤層頂板等穩(wěn)定的地面，防止陷鏟。當遇片幫嚴重的工作面時，加強觀察，及時把挖掘機及其他設(shè)備撤離危險區(qū)域。加強觀察、瞭望，調(diào)整采掘作業(yè)方式和位置，以確保人員和設(shè)備安全。對于不易流動的淤泥開采區(qū)域，挖掘機作業(yè)時，操縱挖掘機的勺斗控制切削角度，使挖掘機的地盤逐漸抬起，避免底盤下陷，以便下次挖掘機對位時底盤超高或不變采掘作業(yè)，控制采掘高度（在8～10 m 之間），對地盤及時回填泥巖或沙子，保證挖掘機底盤平整。采淤泥工作面時，挖掘時要選擇好切削厚度，盡量薄挖，必要時可以從下至上不挖滿勺為宜，保證連續(xù)作業(yè)即可，防止因底盤軟而下沉。工作幫不準留有傘檐和活動大塊，將工作幫和端工作幫滑落下來的淤泥和大塊，采用依次排勺挖掘或選點挖掘的操作方法，及時操縱挖掘機進行清淤裝車作業(yè)，以防止大面積淤泥存積影響正常生產(chǎn)。

4 結(jié)語

1）挖掘機在低溫作業(yè)時，根據(jù)工作幫凍深情況，選擇合理的鉆孔參數(shù)爆破、精準的挖掘方式，避免挖掘機采掘受阻、設(shè)備故障等不利于安全生產(chǎn)的情況發(fā)生。

2）挖掘機在積水工作面作業(yè)時，根據(jù)積水的特點采取先截、再疏、后圍堵的方式，將積水逐級弱化，選擇堅硬的底盤，保證挖掘機的安全生產(chǎn)。

3）挖掘機在淤泥工作面作業(yè)時，采用先采掘外圍潛泥區(qū)，逐漸向中心深泥區(qū)推進的方式，制定嚴謹?shù)陌踩夹g(shù)措施，保持采掘進度。

4）挖掘機在復(fù)合煤層作業(yè)時，要結(jié)合地質(zhì)條件的特點，發(fā)揮工程設(shè)備的優(yōu)勢，提高煤炭回采率。