露天矿装运作业自卸汽车和挖掘机的选型及匹配.pdf

第 2 5 卷 第 2期 2 0 0 2年 3月 非金属矿 No ／ 1 - M a l l i c Mi n e s V0 1 ． 25 No． 2 M a r ． 2 002 露天矿装运作业中自卸汽车和挖掘机的选型及匹配 王 中琪 西南科技 大学 环境学院 ． 绵阳6 2 1 0 0 2 摘要 舟析1露王矿曲主要装运设奋 自卸汽车和挖掘机的选型及其配置} 根据矿岩的松散密度、 汽车比客和挖掘机铲斗客积， 进 行有机匹配， 可使 装载设 奋的选型及 其配 置趄于优化 关键词露王矿自卸汽车挖掘机选型 露天矿敞开 的作业环境， 便 于大 中型设备 的应 用， 并已展示了极大的优越性 。分析露天矿的生产 过程 可知 ， 其 生 产 能 力主 要 取 决 于装 载 和 运 输设 备 的能力及其机械化程度。一方面， 装载和运输设备 的运用， 应结合矿山条件， 也就是说 ， 矿 山条件影 响 和决定了装载和运输设备的应用状况 如规格、 数量 和技术性能水平等 ； 另一方 面， 装载设备的合理 匹 配， 叉影响其技术性能的发挥和使 用效率。由于露 天矿的装载和运输设备， 主要为挖掘机和 自卸汽车， 因此， 据露天矿条件， 对 自卸汽车和挖掘机进行选型 和优化匹配， 加上合理地调度运输 ， 以充分利用和发 挥其能力 是决定露天矿技术经济效益的关键。 1 露天矿 自卸汽车和挖掘机应用分析 1 1 影响 自卸汽车使用的 因素 与其它矿山运 输 方式相比较 ， 自卸汽车运输具有机动灵活、 装卸载方 便、 转弯半径 小、 爬坡 能力强等优 。但是， 资料表 明， 自卸汽车运输成本高， 其中主要是燃料消耗和轮 胎磨损严重， 维修费用高。显 然， 矿床开采条件， 地 面、 道路状况， 是汽车燃料消耗和轮胎磨损的主要因 素。影响露天矿使用 自卸汽车的因素有 ①矿床开 采条件、 矿石物理性质、 采场分布 ； ②矿区地质、 地形 及气候条件 ； ③道 路状况， 路面质量、 坡度及弯道半 径， 运输距离 ； ④矿山生产规模等。 综合上述因素及 白卸汽车的适应性 ， 露天矿 自 卸汽车运输选型的一般原则为 当矿床开采条件差、 采场分散 、 矿区地形复杂、 道路弯道 多且坡度较大、 生产能力偏小时， 应选用规格型号较小的 自卸汽车 ； 反之， 应选用较大型号的 自卸汽车。考虑到 自卸汽 车对维修设备 设 施 的要求 、 配件 的储备及与装载 设备 的配合等 因素， 一个矿 山最好选用一种或两种 类型和规格的 自卸汽车。 1 ． 2 矿 用 自卸汽 车 的 类 型及 应 用 露 天 矿 用 自卸 汽车的使用性 能， 主要与其传动方式有关 。而传动 方式分为 机械 、 液力一 机械和 电力传动三种。各类 传动方式的 自卸汽车的使用性能 ， 见表 1 所列 表 1 不同传动方式 自卸汽车的使用性能 传动方 式 载t 性恍曩造竹 使 用性 蛀 退甩矿 机 械 2 0 岵 斗 勺简单 ． 性 彘 一般 ． 造 恃 韫 一般 I型 寝 力． 机械 3 0 ～ t O O 性 能 好 ． 适竹 t 较 好 中 太型 电 8 0 传动垃年高． 性能 良好． 造竹昂1 r 良好 土 中型 由于矿 山条件 的复 杂性和可变性 ， 自卸汽车的 选型并非是唯一的。一般可按矿山运输量范围 表 2 大致选择车型， 然后再根据矿山技术条件， 匹配装 载设备 ， 并进行技经分析， 优化选型配置。 表 2 矿岩年运量与汽车载重量的一般关系 年 运 量 ， 。 万t j 乇车 载 重 7 ≥ 1 2 c t 1 ． 3 露天矿装载设备的类型及选用 目前， 露天矿 装载设备主要是单斗挖 掘机， 其工作 装置的驱动分 电力和液压两种， 且液压挖掘机的工作性能优于 电 动挖掘机的。但由于技 术及制造方面的原 因 液压 挖掘机价格昂贵， 产品的主要规格为 中、 小型 ； 而 电 动挖掘机的规格， 则大 、 中、 小型均较多。 挖掘机的一般选型原则为， 矿山规模 采、 剥量 越大， 所采用的挖掘机型号 斗容 也越大。国内外 不同生产规模露天矿所采用的挖掘机型号的统计资 料 表 3 ， 可供我们初步选择挖掘机时参考。 表 3 不同生产规模露天矿采用的挖掘机型号统计 矿 山规 模／ 万 2 0 0 13 挖 掘机铲斗客 ／ m 1 ～ 4 i 2 ～8 8 2 露天矿用自卸汽车和挖掘机选型及其匹配 在大中型露天矿山， 装载和运输设备 主要是挖 掘机和 自卸汽车， 由于二者购置 费昂贵， 因此应尽量 提高其利用率， 使其连 续工作 ， 减少 和避免停歇时 维普资讯 间． 而二者的合理匹配是提高其利 用率的技术条件。 2 1 自卸汽车和挖掘机 的应用 装运作业是露天 矿生产的关键工序之一， 它决定和制约着矿山的生 产能力。在装运作业中， 汽车往复运行于采场与卸 矿仓之间 ； 而装载机则相 对基本不动。在使用配合 方面． 往往是一 台挖掘 机与多辆汽车配合。在装载 运输设备的购置 、 运行和维护维修费中， 自卸汽车约 占 9 0 ％。由此可知， 自卸汽车在露天矿的装运作业 中占主导地位， 因此， 在露天矿装运设备选型与匹配 上， 应以 自卸汽车为主。 2 ． 2 自卸汽车与挖掘机 匹配在装运作业中， 挖掘 机和 自卸汽车装运的是同一种矿石， 故 挖掘机的铲 斗斗容与汽车车箱容 积， 是二 者匹配的基本参数。 装载时． 对挖掘机要求满斗， 但运输中因汽车受载重 量的限制， 不一定是满箱。 由于矿岩的种类很多， 其 松散容重差别较大， 所以应按 汽车额定载重量需要 的容积与铲斗匹配， 即先根据 汽车的额定载重量与 所运矿石的松散容重， 确定需要的车箱容积， 再用该 容积与挖掘机铲斗容积进行匹配。 2 ． 2 ． 1 确定挖掘机斗容 挖掘机型号是用其铲斗容 积表示的． 故铲斗容积是挖掘选型和 与汽车匹配的 主要技术参 数。露天 矿汽车 运输 技经指标统计表 明， 采用较大型号挖掘机和 自卸汽车， 其生产能力提 高的幅度远大于成本和运 行费用所增加的比例， 且 可使运行设备数量减少， 有利于管 理和发挥其技术 性能。因此 ， 在根据矿 山生产规模确定采用的挖掘 机和汽车型号时． 可适当选用型号较大的。 2 ． 2 ． 2 自卸汽车与挖掘机匹配 其实质是 自卸汽车 车箱容积与挖掘 机铲 斗容积的匹配。通常 需要预 先知道所装运矿岩的松散容重 y 。 通常． 自卸汽车的 比容 C， 即汽车额定载重 G 与其车箱平装窖积 y．， 之 比， 可表示为 CG／ V 与矿岩松散容重相近的情况． 即 c y 很少的。各 种规格的自卸汽车的 比容 c大致为 2 ． 而不 同种类 矿岩的松散容重 y 相 差较大。当 Cy 时 ． 载重 量为 G的汽车运 输松散容重 为 y 。 的矿 岩时． 车箱 容积偏小． 即受车箱容 积的限制而达不到额定载重 量 ； 反之． 当 Cy 时 ． yd ／ K V N 1 当 Cy 时， y。 ／ K V N 2 式中 y yd ， 分别 为 自卸 汽车平 、 堆装 窖积， ； y ． 挖掘机铲斗 容积． r n 3 ； K； ． 挖掘机铲 斗装 满系 数． K 0 ． 8 5 ～O ． 9 N． 容积 比系数． 即装载斗数。 式 1 、 2 分别为自卸汽车的堆 、 平装容积与挖 一 4 2 掘机铲斗容积之比， 并考虑了铲斗 的装载系数。 比 值 N， 是汽车车箱容积 与挖掘机铲斗容积的相互匹 配参数， 在装载作业中就是装载斗数， 应为整数。即 是说汽车车箱容积为挖掘机铲斗容积的 N 倍， 其实 质是铲斗向车箱铲装矿石 N 斗时， 虽有平装和堆装 之别． 但均可避免汽车超载或欠载。 据使用经验可 知． 一般取装载 斗数 N3 ～7 ； 当运距为 1 ～3 k in 时， 4 ≤ N≤6 当运距≤ 1 k in时， 取 N3 ； 当运距 为 4 ～5 k m 时 ， 取 N 6 ～7 。 挖掘机铲斗装满系数 K 与矿岩 的硬度系数关 系较大． 矿岩越坚硬越 不易铲装。 由于矿岩的硬度 系数大时， 其容重系数亦大， 故矿岩的松散容重影响 着 K ， 进而也影响了汽车与挖掘机的匹配。一般． K 应随 y 的增大而取小值 ； 反之， 取较大值 。 利用式 1 、 2 时． 也可据矿山条件参考有关资 料， 预选汽车的 C、 G和 y ． 或者预选挖掘机的斗容 y ， 然后再进行 匹配。 2 ． 3 自卸汽车数量确定有多种方法， 其中以按运 行循环时间计算的结果较为准确。 汽车班运能力 Qb Kl K2 K3 4 8 0 G／ T 式中 G， 自卸 汽车 的额 定载重量． t ； T， 循环时 间． 即汽车运输一次需要的全部时间． rai n ； Kl 、 K2 、 K3 ， 分别为汽车的载重利用系数、 工时利用系数和出勤 率， 可按矿 山设计资料选取。 T t t t t 。 ， ／ 6 0 t E 23 6 0 0 L p ／ Vp 式中 t ， 装 载时间， s ； t ， 往返行走时间， s ； t ， 卸载 时间， s ； t ， 调车时间， s l t 。 ． 停车时 间． s ； L ． 加权平 均运输距离， k m； V。 ． 平均运行速度， k m／ h 。 以上参数值． 可根据矿山条件和挖掘机 、 汽车的 型号． 参 照矿山设计资料确定。 自卸汽车数量 nKQ ／ Qb Z D 式中 Q。 ． 矿 山年 运输 量， t ； K． 矿 山运输量富裕 系 数 ； D， 年工作天数 ； Z， 每天工作班数。 汽车往返行走时间的计算． 应考虑影响汽车运 输过 程的全部因素， 详实的计算汽车往返运行周期． 就能准确的得到所需汽车数量。 3 结语 露天矿装运作业中 自卸汽车和挖掘机的选型及 其配置的 目的． 不仅要充分发挥所选设备的性能， 还 要满足矿山具体生产条件的要求． 以获得 良好的经 济效益。然而． 由于矿山具体 生产条件的多样性和 选型及其配置过程在 时间上 的超前性， 按上述方法 进行的选型及其匹配， 是否达到了预期 目标． 有必要 对其进行技术经济分析和评价。 露天 矿采 用 自卸 汽车 运输和挖 下转第7万 维普资讯 剂、 有机油料净化剂和汽车尾气催化转化器蜂窝状 陶瓷载体新材料等， 就属此 类。ND高效 吸附干燥 剂性能优于 DU一 3 A分子筛、 1 3 A一 分子筛、 硅胶和氧 化铝等； 聚醚净化剂在 N一 3 3 0和 z s 2 8 0 1两种聚醚 多元醇物料中加入少量净化 剂， 可使两种物料中的 K’ 、 Na 等均脱除到 l p p m 以下， 而且色泽 、 酸值等 指标均达生产要求， 与进 Il l 聚醚净化剂效果相当。 远 优于天然净化剂 ； 饮用水矿化 净化剂， 水经其过滤， 2 l 项 大 多为有害元素／ 成份 指标低于国家生活饮 用水卫生标准， Z n 、 S r 接 近矿泉 水标准， F e 、 Mn 、 B 、 Na 、 C a 、 Mg 、 Hc 和矿化 度增加 ， 与活性 炭过滤 的 水相比， 净化相当， 矿化待优 ； 汽车尾气催化转化器 蜂窝状 陶瓷载体新 材料 ， 其物化性能在 国内同类材 料中为最好 如其热膨胀系数为 1 ． 3 1 0 等 ， 接 近国际标准， 可替代 国内、 外产品 i 有机 油料净化剂 经测试， 各项指标较 同类产品性能优 ， 也可替代同类 产品。此外， 这些产品的成本、 价格较 同类产品低， 还有操作方便 、 无 二次污染等优 ， 是应用面广、 量 大的工业和民用产品。如聚 醚净化剂， 过 去从国外 日本等 进 口， 价格 2 155 0 0 0元／ t ， 现国产的聚醚净化 剂， 性能与进 Il l 产品相当或更优， 若按进 Il l 产品价的 8 0 ％～8 5 ％定价， 则新产品为凹凸棒石粘土价格的 1 1 1 ～1 1 8倍 ； 如果去掉成本， 也为原料价格 的 5 5 ． 5 ～ 5 9倍。可见， 开展 凹凸棒石粘 土高技术含量、 高 附加值 、 高档次产品的开发研制 ， 不但可提高凹凸棒 石粘土的经济价值 ， 还可促进科技发展和保护资源。 4 ． 2 建议 为了克服当前开发凹凸棒石粘土中存 在的同题 ． 大力开发盱眙 、 明光凹凸棒石粘土矿高技 术含量 、 高档次、 高附加值产品， 建议 如下 进行市场 调研 ； 组建科研开发机构 ； 加大资金投 入； 建设现代 化工厂； 合理规划和利 用资源 ； 吸引高 素质人才； 理 顺体制、 搞活机制； 打开 、 占领和扩大市场。 5 苏皖凹凸棒石粘土矿开发前景 盱眙和明光凹凸棒石粘土矿床储量大、 矿石 质 量高， 潜在经济价值大。如果以盱眙龙王 山、 雍小山 两矿储量全部开 发成低档产品， 即 1 0 0 0元／ t ， 则其 潜在经济价值为 4 4 3亿 元； 如果全部开发成中档 以 上产品， 平均以 5 0 0 0元／ t 计， 则其潜在经济价值 为 2 2 0 0亿元以上。以年产 1 3万 t 计 ， 直接工业产值可 达 6 ． 5亿 元，对地 方 经 济 贡 献率 可达 1 3 ％以上 GD P 。可见， 盱眙、 明光一带的凹凸棒石粘土有很 大的开发前景。 参考文献 1 傅 师过 ．非金 属矿产 产品应 用指 南【 M] ．北 京 建筑 工业 出版 社 ． 1 9 8 6 2 张培元 ． 中 国工 生矿耪 和岩石 下 册 【 M] 北京 { 地 质 出版社 ． 1 9 卵 3 郑建力． 类素兰 非金属矿 产开蛊 应 用指 南 [ M] 西安 使西科 技 出版 社 ． 1 9 9 2 4王名瑟等 ． 江 苏盱眙 龙王 山凹凸棒 石拈土 矿抽 学特征研 究[ J ] ． 江苏地质， 1 9 8 2 2 2 1 ～2 2 5 贺玉民等 ．苏北凹凸棒石船 土矿抽的成 目及 枷质组份研 究[ zJ 苏省地盾 学鲁台讯 1 9 8 6 2 6 许 冀采等 ．六告小盘山凹凸捧石拈土的发现及 其意义[ 】 】 科 学 通报 I 9 8 0 I o j ； 5 [ 3 ～5 1 5 7扬 臣恬等安徽省 嘉山县凹凸棒 石粘土矿床地盾特征[ z ] ．华未 地质科植寸 青 报． 1 9 8 5 1 l 7 ～l 8 8 邶 自立芋 ．中 国城楼石[ MJ ． 北京 地腐 出版 社． I 9 9 7 9 同并元等 用凹 凸棒石 拈 土 琦主要 原井 研 制天 然矿化 净化 耕 [ z ]非金属矿开 发与应 用， 2 0 0 1 5 9 “／ ～9 8 1 O 量必谦西宁盆地音坡蝼石姑土岩在1 胄瓷及耐咒材料中的应用 [ J ] ．非空属矿， 1 9 9 6 4 1 1 王国平 柠庆 陌 ．凹凸棒石 的特 性覆 鼻在电焊 条中的应 用[ J ] ． 非空属矿 ． 1 9 9 6 5 3 1 ～3 3 1 2 垒 叶锌 等 ．凹 凸棒 石拈 土在 湿法 辇氨曹人 造革 中的应用【 J ] ． 非空属矿 1 9 9 7 3 4 4 ～4 5 1 3 书传 ．凹凸棒石拈土橡脏 填料 琏性研窆l J ] ，非宣属矿． 1 9 9 8 1 1 5～1 6 】 4 钱运华等 凹凸棒 石拈 土填 充鬟 丙烯 的研 完[ J ] ．非金 属矿， 1 9 9 8 2 2 3 ～2 4 1 5 丰振海等 ．凹土脱色嗄附荆对植袖油脱 色丰覆也学组成作 用的 探讨[ 】 ] ．非金属矿 1 9 9 8 { 5 2 4 1 6丰掉海 等 ． D T- 2 B - A C饲料 粘结 、 添加 剂活性研 完[ J ] 粮青与饲 井 工 业 1 9 9 2 { 3 1 7 孙育 蒙 ． A TB作 顸混 台饲 料载 体可 行性 研 完[ J ] ．饲料 研 完． 1 9 9 1 5 1 8束掉海等 ．凹凸棒 石拈土 净亿音 强致 癌枷 盾黄 曲霉士 B 、 油脂 工艺技 丰研 宅非空属矿 ． 1 9 9 8 6 1 9 类素兰等 ．非空属矿产 品质量 标准 手册[ M] ． 北 京 地质 出版 社l 9 9 3 收 稿 日期 2 0 0 1 ． 1 2 ． 0 9 上接 第4 2页 掘机装载 ， 已有数十年 的使用经验， 所积累的大量经验和资料， 不仅可 用于指导新露 天 矿装运设备的选型及其配置， 而且还是对其进行技 术经济分析与评价的可靠依据。 参考资料 一 7 1 王荣祥 等． 露 五采矿设善 的配 置问题【 J 】矿 山植 术． 1 9 8 9 { 4 2陶树 凡 植 术垃济评价 【 M】 ． 北索 高等教育 出版社。 1 9 8 8 3露王采矿 手册【 M] ． 北 索 煤 炭工业出版社 ． 1 9 8 6 4陈寰 矿山运辅【 M] ． 北索 他学工业 出版社， 1 9 9 4 收稿 日期 2 0 0 l 一 0 8 1 5 维普资讯