硬岩露天矿山开采工程设计中的设备选型方法

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[摘要]目前，我国的经济正在迅猛的发展，随之带来的金属需求也日益增加。为达到金属供给量，境外及境内的矿山开采项目日见增多。在众多矿山开采项目中露天硬岩矿山开采所占比例居多，露天开采技术主要由开采设备的选择决定，由此本文首先简述了露天矿山开采的工程特点，然后根据部分矿山开采中设备选择的实例，阐述了采矿工程设计中装载设备、运输设备、钻机及辅助设备如何有效进行设备的选型。

[关键字]露天 矿山开采设备 设备选型

[中图分类号] TD613 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-48-2

要在金属资源紧缺的今天加大开采力度，提高开采效率，降低开采成本就需要在开采设备中做出合理选择。硬岩露天矿山开采工程中设备的选择成为提高开采效率的关键。但是矿山开采设备种类繁多，我们要在学习各露天开采设备的先进技术基础上，深入研究各露天开采设备的特点，为不同露天矿山开采环境提供适宜的开采设备。

1露天矿山开采工程特点

露天开采工程是在开放的环境中，在采矿、掘进和运输设备的帮助下，从地表向下采取地壳中有用矿物的一项工程。露天开采工程中开采设备主要用于穿孔、爆破、采装、运输这四项工作。开采设备的损耗及油耗决定了露天开采的成本，为获取最大利益，露天开采工程一般以最大限度降低作业成本，因此露天开采设备的选择将对露天开采工程的工艺过程、开采成本起着支配性作用。

2设备选型

2.1意义

采矿工程的环境决定开采工艺。而开采工艺与开采设备的选择息息相关，相辅相成。具体说来即是开采工艺又决定开采设备的选择，与此同时，开采设备又反过来影响开采工艺的开采成本、技术参数等。为有效的降低开采成本且让采矿工程有条不紊的顺利进行，就需要我们在开采工程施工之前根据相应的开采环境，因地制宜，量身定制合理的开采设备。

2.2总顺序

露天开采设备选型的过程一般是首先选择合理的主体设备，然后根据主体设备的选择而选定合适的辅助设备。其中包括铲装设备、运输设备及穿孔设备。在主体设备的选择过程中，运输设备是根据铲装设备而配置的。

2.3装载设备的选型

（1）挖掘机的选择

选择合理的挖掘机是一个较为复杂的过程，在此过程中，矿岩物理机械性质、矿山采剥总量、开采工艺和设备性能是确定挖掘机的选型的主要条件。合理型号的挖掘机保证每个工艺环节的生产设备间配套，保证生产设备的工作效率。可供选择的挖掘机有电铲挖掘机和液压挖掘机。这两种挖掘机的选型都要根据相应的环境来确定。从挖掘机斗容来看，需要斗容大于10m3时适合选择电铲；需要斗容小于10 m3时适合选择液压铲。从电力条件、矿石种类来看，电力条件好，矿石种类少时选择电铲挖掘机。在其他情况下，若设备价格与生产效率产生冲突时，我们应当综合考虑，从整体衡量选择牺牲一定生产效率的低价位的生产设备，这种情况一般出现在进口设备与本土设备选择之间。但是，当我们设计的大型矿山在选择使用液压铲的情况下，就不会面临这样的问题，因为国内大于等于10 m3 大斗容的液压铲技术可靠性有待进一步的验证，其技术可靠性需要加强。

整体来说，提升机常见故障主要有硬故障以及软故障两种，其中，硬故障指的是由于特定参数超限表现所导致的故障，保护装置负责解决此种故障；软故障涉及到一系列的变量，诊断软件故障需要测量一系列的工况参数，并进行数据推理，准确率相对较低。但需要对软故障予以足够关注，因为很多硬故障前期都具有软故障表现。为最大限度的保障提升机运行的安全性，相关部门投入了极大精力致力于提升机检测诊断研究，并取得了一定的研究成果。其中比较具有影响力的有中国矿业大学研发的KJ46 型矿井提升机状态监护系统以及ASCC 型全数字提升机控制系统等，这两大系统中均含有检测提升机运行参数以及进行故障诊断等相关功能，此外还可以实现制动失灵保护、过卷保护以及超速保护等，效果十分显著。在煤矿生产实践中经常会遇到矿井双筒提升机松绳现象，并且松绳现象极容易导致较为严重的后果。

（2）前装机的选择

在选择前装机时，首先要考虑的主要技术性能包括额定载重及牵引力，并认真检测其对开采环境的适应性，其次要考虑作业项目的零散性对装载机效率的影响。当我们有配矿要求的时候，装载机要完成将配好的矿石运送至破碎站的运输，此时前装机的型号由运输距离和配矿量的数量决定。

3运输设备的选择

运输成本占总成本的比例约40%～60%，因此运输设备的选择在矿石开采项目中占有重要位置。

开拓运输方式决定露天矿采场运输设备的选择。矿山自然条件复杂多样，开采技术的灵活多变以及经济条件的影响了开拓运输方式的选择。运输方式主要有单一汽车运输方案及联合开拓运输两种方式。运输方式由运输距离确定，运输距离较短时，首先考虑采用单一汽车运输方案；矿岩运输距离较长，是采用单一汽车运输还是联合开拓运输，必须通过技术经济比较综合确定。

为降低生产成本，运输设备的选择应与挖掘相匹配，如采用汽车运输时，由运距决定挖掘机装载的斗数：1km的运距装载2斗～4斗，2km的运距装载3斗～5斗，3km～5km的运距装载4斗～6斗。

4钻机的选择

钻机成本在总生产成本中占有较小的比例，因此这种设备最容易被忽视，但是钻机的功能却是不容忽视的，由于它的存在实现了自动化的露天开采。

钻机主要有两种可供选择的类型，一种是牙轮钻机，另一种是潜孔钻机。钻机的选择也需要根据相应的开采环境来选择。在各种硬度的大中型矿岩的作业中，首先要考虑选用牙轮钻机。在矿岩中硬的中小型矿山以及有特殊要求，如打边坡欲裂孔、锚索孔，放水孔等选用潜孔钻机更为合适。另外，在面对进口牙轮钻机的选择时，要综合考虑钻机使用寿命、工作可靠性、价格及零部件的供货周期等条件，充分与国产钻机做出对比后做出决定。

国产牙轮钻YZ-35，孔径250mm，设备可靠、价格实惠，在国内矿山使用成功，因此国内大型矿山设计选用牙轮钻时，我们可优先选择该型号设备，国内大型矿山的边坡钻一般选用国产165mm孔径潜孔钻机。

5辅助设备的选择

辅助设备的规格选择由主要生产设备决定，辅助设备的规格要与主要设备的规模相匹配。下面我们简单说说平地机的选择情况。

运输道路的长短以及行车密度决定了平地机的选择类型。具体来说，大功率的平地机适合运输道路长，行车密度大的矿山。功率大于198KW以上的平地机轮式推土机在大型矿山倍受青睐，这主要靠由高机动性能以及有能力替代履带推土机和平地机的功用决定。

总之，现如今，矿山开采技术日渐成熟，矿山设备也正着大型化、自动化、智能化、信息化的方向稳步发展。为企业获得更大的利益，更多减少生产成本，我们应在延续前期设备优点的同时，加大科研力度，改善设备在生产中不足之处，使设备的效用发挥至极致。设计人员不但要了解先进的设备技术，而且应更多地了解各实例矿山的具体生产情况及各采矿设备的经济技术和维护保养情况，这些数据的积累和经验总结能为下一个项目的设计起到很好的指导、借鉴作用。