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试验 研 究 M 2中国矿业大学， 江苏徐州 2 2 1 0 0 8 ; 3 . 中国矿业大学北京校区， 北京1 0 0 0 0 0 摘要 连续和半连续开采工艺的应用是世界现代露天矿山发展的主要趋势。依据我国露天矿田斌存特点及我囚 国情， 讨论了一种新型的半连续工艺 单斗铲一转载车一胶带输送机工艺， 并研究其在找国大型界天矿的1Y . 用前景 关健词 半连续工艺; 界天 矿; 单斗铲一转载讥一胶带输送机 中图分类号二 . 08 2 4 . 3文献标识码 A I 前言 随着现代露天矿生产规模的不断扩大， 连续 和半连续工艺已成为露天开采工艺的主要方向。 随着石油价格的暴涨， 西方在7 0 年代之前广泛采 用的单斗挖掘机一汽车开采工艺， 已逐渐演变为 各种各样的综合开采工艺。以轮斗挖掘机一胶带 机一排土机为代表的连续开采工艺和各种半连续 工艺及其组合形成的工艺系统在近十几年来得到 广泛应用。 我国的情况与西方不同， 单斗铲一汽车工艺 在7 0 年代才开始广泛应用， 但随着近年来柴油供 应的紧张和价格的上涨， 汽车的吨公里运费急剧 上升， 因此也开始重视连续和半连续工艺的研究， 并使之在一些矿山得以应用。我国应用连续和半 连续工艺时存在的特殊问题是大型设备制造能力 不足， 且国产设备的可靠性较差。大型露天矿所 采用的设备基本上依赖进口， 而进口设备的价格 又非常昂贵， 这就在很大程度上制约了连续和半 连续工艺的应用。根据这种情况， 本文提出了适 用于我国大型露天矿表土或软岩的单斗挖掘机一 转载车一胶带机半连续开采工艺其出发.点是用 电铲替代需要进口而又昂贵的轮牛挖掘机， 用运 ，收稿日期 2 0 0 1 一 I 1 22 8 输成本较低的胶带机取代运输成本高的汽车 2 工艺组成及设备选择 2 . 1 来统构成 本文提出的单斗挖掘机一转载车一胶带机开 采工艺系统主要设备包括单斗挖掘机、 转载车、 胶 带机和排土机等。转载车可以设置成移动式或半 移动式。移动式转载车方案的系统构成为单斗铲 一移动式转载车一胶带机一排土机; 半移动式转 载车方案的系统构成为单斗铲一汽车一半移动式 转载仓一胶带机一排土机。本文主要讨论移动式 转 载 车 方 户 案 ， 该 方 案系 统 在 工作 面的 设 置 如 图1 所示。 2 . 2 设备选择 选择的单斗挖掘机的牛容一般在2 0 m 以 上. 以满足大型矿山产量的要求。如果所选择的 单斗挖掘机斗容过小， 可能在一个台阶上有二台 或以上单斗挖掘机作业， 从而导致系统设置复杂， 作业干扰较大 电铲挖掘的物料因冲击太大 巨具有不均匀 性， 不能直接装载在工作面胶带机上， 而要靠转载 设备来转载。实现表土或软岩从单斗挖掘机到工 作面胶带机的转载设备就是所称的转载车。目前 万方数据 试验 研究 M澄尸f C 工e扮与加工2 0 0 1 年第3 期 尚无现成的设备可供选择， 但此设备可按要求设 计制造， 而且可由其它类似设备改装而成， 最为接 近的设备是移动式破碎机。在考虑该设备的性能 及要求以后. 转载车的结构设计如图 2 所示。 图 1 移动式转载车方案工作面布置图 图2 转载车结构 由于所转载的物料来自电铲， 考虑到不均匀 性和富裕系数， 转载车的受料仓容积设计为可容 纳1 . 5 - - 2 个电铲勺斗的物料 转载车的受料臂 和卸料臂除满足转载要求的尺寸外， 还应保证其 结构的稳定 性。 转载尺寸要求主要取决于采掘带 宽度B, 挖掘机规格、 胶带机中心线与侧工作面坡 底线间的距离 因受料仓容积大， 受料臂的料仓设 计为支承式。 转载和卸料臂长度的选取见图3 0 卸料臂长度L as / c o s 式中 一转载车中心至电铲卸载点间的距离; s -转载车中心至工作面胶带间的距离; a -受料臂最大回转角; R -卸料臂最大回 转角。 影响转载车稳定性的因素主要是受料臂和卸 料臂之间的夹角。 受料臂的料仓设计为支承结构 后， 其稳定性大大提高， 因此保持稳定的关键是卸 料臂。 与卸料臂相对应设置配重可保持整机的稳 定性。 胶带机和排土机可根据能力要求选用。 3 采掘工艺系统 3 . 1 最基木的作业方式 图4是最基本的作业方式。电铲全台阶采 掘， 台阶高度取决于使用电铲的规格及物料性质 等。为避免频繁移设工作面胶带机， 采掘带宽度 一般为4 0 m; 或者两个台阶布置一条工作面胶带 机. 不设工作面胶带机台阶上的物料靠皮带车转 载到工作面胶带机上。如果露天矿要求的推进强 度很大， 也可以在同一个台阶上 如图 1 所示 布 置两台电铲尾随式作业， 两台电铲均配转载车转 载， 两个采掘带采完后， 移设工作面胶带机。 这种作业方式的优s是 电铲生产率高， 工作 面组织管理工作简单。适用于台阶惟进强度大的 水平、 近水平及缓倾斜矿床。 1甲 匀 破 斗胶 G b l 日二〕献‘ 、 图3 转载车尺寸确定示意图 受料臂长度 L sa / cos a 图4 基本作业方式示意图 3 . 2 组合台阶工艺泉统 图5为组合台阶作业方式台阶 划分为上、 中、 下三个分台阶， 在中间分台阶上铺设工作面胶 带机 电铲首先采掘上分台阶的采掘带 ①、 ②， 采 掘的物料经转载车转载到工作面胶带机; 在中间 分台阶上开掘和构筑必要的斜坡道后， 采掘中间 分台阶采掘带③、 ④， 然后移设工作面胶带机; 最 后采掘斜坡道和下分台阶采掘带 ③、 ⑥， 下分台 阶采掘的物料也要靠转载车和皮带车转载到工作 9 万方数据 试验研究I MJ116 图5 组合台阶工艺系统 4 实例研究和经济分析 我国露天矿田大多位于北方地区， 表土值盖 层厚， 煤层呈缓倾斜或近水平埋藏， 为此新工艺的 应用提供了良好的条件。安家岭露天矿位于山西 省东南部， 表土平均厚度4 5 m ， 最大深度 1 1 7 m 煤层近水平埋藏， 设计生产能力为 1 5 0 0万 t / a , 设计表土剥离工艺为轮斗挖掘机一胶带输送机工 艺， 岩石工艺为单斗一汽车工艺， 煤的开采工艺为 单斗一汽车一破碎机一胶带机工艺。对于表土剥 离， 按相同的年剥离量计， 本文研究了如下3 种开 采方案。 1 单斗铲一汽车工艺 2 轮斗铲一胶带输送机工艺 3 单斗铲一转载车一胶带机工艺， 包括如下8 个 子方案 a 西部拉沟外排移动式转载车方案; b 西部拉沟外排半移动式转载车方案; 。 西部拉沟内排移动式转载车方案; d 西部拉沟内排半移动式转载车方案; e 北部拉沟外排移动式转载车方案; f 北部拉沟外排半移动式转载车方案; 9 北部拉沟外内排移动式转载车方案; h 北部拉沟内排半移动式转载车方案。 对于单斗铲一汽车工艺、 轮斗一胶带工艺和 本文提出的半连续工艺的8 个子方案的技术经济 指标和计算费用进行了分析计算， 如表 1 所示 从表1 可以看出， 与其它两工艺相比， 半连续工艺 单斗铲一转载车一胶带输送机 ， 是最优方案， 西 部拉沟的内外排两种方案中， 内排优于外徘且移 动式转载车方案优于半移动方案 表 1 安家岭露天矿表土工艺技术经济指标 西部拉沟北部拉沟 方案半移动式转载车 外排内排 移动式转载车 外排内排 单斗一汽斗 L 艺〔 内排 半移动式转载车 外扫 卜内排 移动式转载车 外引 k I与排 轮斗一 胶带 I艺 投资 百万元 年J 孟 运 贫 〔 万元 单位运营 费 { 元/ m 人 3 1 1 7 2 . 7 7 1 0 1 9 . 8 3 1 9 9 8 9 . 4 3 2 9 1 6 52 1 9 1 8 A33 1 1 1 1 5 9犯7 65 5 . 5 4 2 8 6 7 2 . i t 1 9 9 1 0 1 34 _ 0 Z H7 s 6 9 1 1 5 6 7 2 1 1 5 7 91 5 7 4 56 4 8 6 6 7 H 9 5 6 1 1 6 5 6 3 8 6 2 2 1 1 7. 6 7 7. 4 7 6. 3 4 6. 3 87 . 2 1 7. 4 56 2 36 2 66 91 5 结论与存在问题 5 1 结论 1 本文提出的新型松软物料半连续工艺是 一种适合我国露天矿条件的开采工艺， 生产能力 高， 系统维护简便， 投资及运营费较低。在露天矿 开发方面值得进一步研究。 1 0 2 依据我国露天矿表土赋存地质条件。 可获 得如下对松软Y ff 盖层开采技术的建议， 单斗一汽 车工艺投资少， 运营费用高， 经济效益不佳。轮斗 一胶带工艺投资大， 运营费用比半连续工艺略高， 比单斗一汽车工艺低， 但是其应用受复杂地形条 下转 3 5页 万方数据 专论I M 2 . C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g 3 . B u j m g B r a n c h o f C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g C o n t i n u o u s a n d s e ta , c n mi n u o u s - - m g -h n o to g y i m a in d e v e lo p -o f m o d e r n o p e mp il o p e r a t io n in t h e , v o r l d . A c m川mg t o t e n d e n e y f e a t u re o fo p e n - p n m o u r t rou n g s e a t s a n e w , e mu - c o o t i n o o u . e x . . . . l i n g t e c h -U , t h e p a p e r p r e s n g ] c , h we l t r a n s f e r device-b01 c o n v e y o r , f o r o v e r b u r d e n o f lo o s e m i n e r a l i n h r g r s i ,. M o p e n - p i t a n d i t s a p 日c a n o n p r o s p e c t s i n la r g e - s i z e d o p e n - p u i n o u r .. mi r y K e y w o r d s s e m irv m m i o w p - -m g t e d m o lo g y , o p e n - p d , ， .。 g l e s h o v e - t r a n s f e r d e v i c e比I t c o n v e y o r 3 5 万方数据
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