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采矿方法及采矿设备

作者:admin发布时间:2020-12-07 09:40

  采矿方法及采矿设备_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。辽宁工程技术大学 1 神东矿区规划与开拓方式 1.1 矿区概况 神东矿区位于内蒙古西南部,陕西、山西北部。神府东胜矿区是我国目前已 探明储量最大的煤田,已探明2236亿t,远景储量10000亿t,位列

  辽宁工程技术大学 1 神东矿区规划与开拓方式 1.1 矿区概况 神东矿区位于内蒙古西南部,陕西、山西北部。神府东胜矿区是我国目前已 探明储量最大的煤田,已探明2236亿t,远景储量10000亿t,位列世界八大煤田之 一 。现在先期开发的神府东胜矿区仅为神府东胜煤田的一小部分 。神府东胜矿 区分为五个勘探区 ,即神木北部详查勘探区、神连详查勘探区、准格尔召新庙详 查勘探区、布尔台详查勘探区和新民普查勘探区,矿区面积 3481 km2。神东矿区 位于榆林市神木县北部,府谷县西部,地处乌兰木伦河(窟野河)的两侧。 神东矿区先后建设了大柳塔煤矿(含大柳塔井和活鸡兔井)、补连塔煤矿、 榆家梁煤矿、上湾煤矿、乌兰木伦煤矿、马家塔煤矿和康家滩煤矿等十几座矿井, 其中大柳塔煤矿、补连塔煤矿、榆家梁煤矿和上湾煤矿等7座矿井已具备并达到年 生产能力1000万t水平。神东矿区如图1-1(神东矿区图)所示。 辽宁工程技术大学 1.2 神东矿区斜硐开拓 斜硐开拓也称负坡度平硐开拓,即井口标高高于井底标高,从井口到井下为下 坡,斜硐中的辅助运输不是采用斜井中的有轨绞车提升,而是采用无轨胶轮车运输, 取消了井底车场和矿井轨道线路,井筒和大巷直接相连,矿井中的材料、设备和人 员的运输像在平硐中运输一样,实现矿井无轨连续运输。斜硐开拓方式如图1-2、 图1-3(开拓布置)所示。斜硐开拓方式为实现矿井辅助运输无轨胶轮化提供了先 决条件,从而大大提高了矿井的辅助运输能力,从理论上丰富了矿井井筒形式的内 涵。 神东矿区突破传统煤矿设计模式,充分发挥浅埋煤层赋存优势(平均地表以下 70 m可见煤层),结合矿井无轨胶轮车辅助运输新方式的采用,首次提出了“斜硐” 井筒形式(可行驶无轨胶轮车,具有平硐功能的缓斜井形式)。从井上到井下直至 采掘工作面实现了不间断辅助运输。斜硐开拓方式取消了多盘区布置,矿井井筒与 主要大巷直接相联接,在大巷两侧布置长壁工作面,加大了工作面长度和推进距离, 从而使矿井系统得到最大程度的简化,使矿井潜在生产能力得以释放。 辽宁工程技术大学 1.3 神东矿区井田内无盘区划分全煤巷布置 神东矿区利用自身煤层赋存的有利条件,井田内无盘区划分,采用从大巷两 翼直接布置长条带的方式,见图1-4(无盘区布置)。具有以下特点和优越性: (1)无轨胶轮车的应用为大巷长条带布置创造了有利条件。 (2)高效的连续采煤机采掘及其配套的运输设备,使条带的几何尺寸增大。神 东矿区将条带工作面推进长度由过去的1000~2000 m加大到3000~6000 m,这个 指标为全国第一,世界先进。采煤工作面的长度为300m左右(一般综采工作面长 150~200m)。神东煤炭公司工作面推进速度达612 m/月(大柳塔煤矿),掘进速度 一般为2200 m/月,最高达4656 m/月(上湾煤矿)(一般综掘煤巷月进400m)。 (3)工作面推进长度加大,大大减少了工作面搬家次数。 (4)系统简单,工程量少,费用低。大巷条带式布置方式,使矿井减少了生产 环节,降低了井巷工程量,从而降低了吨煤投资,提高了建井速度。并且生产系 统简单,降低了生产经营费用,提高了矿井效益。 辽宁工程技术大学 1.4 集中运输的多井筒分区域式开拓 特大型矿井井田范围广,生产能力大,以带式输送机平硐、带式输送机斜 井提煤,承担矿井数百万吨甚至上千万吨煤的提升任务在技术上是完全可以实 现的。但当井田面积和矿井生产能力较大时,辅助提升(或运输)的任务重,矿 井需风量大,通风网路长,通风阻力大。 为解决这一矛盾,可采用多井筒分区域式开拓。分区与通常的井田内划分 为阶段或盘区的概念不同,分区是具有独立进回风巷道系统的井田的—部分, 所以,一些教科书中称为“区域”。神东矿区对面积较大的井田,将井田划分 为若干个分区域,每个分区域内采用大巷条带式布置,每一个分区有各自的辅 助井筒,担负进风和回风任务,有时也担负辅助提升任务。井下则由服务于全 矿的主井集中巷出煤。这样既充分发挥了主井集中出煤效率高的优点,又能解 决井田面积较大使得矿井通风和辅助提升困难的问题。图1-5为补连塔矿分区 域式开拓方式示意图(分区域布置)。 辽宁工程技术大学 1.5 神东矿区快速建井技术 神东矿区通过近几年的不断探索,在千万吨矿井群建设中取得了一系列快速 建井技术的重要成果,如榆家梁煤矿年设计生产能力为800万t/a,实际达到1000 万t/a,建井工期10个月,创造了国内外建井速度最新记录。 (1)合理优化矿井系统 神东矿区首创国内大型矿井斜硐开拓新方式;矿井设计无盘区划分,井下主 要大巷沿煤层布置;简化地面生产设施和生产系统。 (2)应用快速建井新设备新技术 神东煤炭公司克服了设备可靠性、供电、防火等一系列制约因素的影响,选 用生产能力大、性能优越、可靠性高的智能型进口成套采掘设备,实现了快速掘 进,岩石巷道的单巷进尺平均为166m/月,最高记录达216m/月(一般岩巷掘进月 进度为80~120m)。 (3)辅助运输采用无轨胶轮车,人和材料可直接运送到工作面,减少了中 间转运环节,极大地提高了工作效率;运输巷道、回风巷道采用大断面双巷布置 形式,满足了掘进、采煤工作面通风和辅助运输的需要;煤巷全部采用锚杆支护, 在国内率先使用了四臂式锚杆机,保证了掘进速度,实现了快速掘进。 辽宁工程技术大学 2 神东矿区生产系统 2.1 长距离、大运量连续主运输系统 煤矿主运输系统是矿井的动脉。矿井运输系统的连续、畅通以及运输机械高 效、可靠的运行是煤矿生产实现高产高效的必要条件。神东矿区现代化煤矿综采 工作面年产量达千万吨,推进速度快,工作面走向长度大,系统运输距离长。采 煤工作面要实现连续生产、快速推进,其主运输系统必须有足够大的输送能力, 并保证运转连续和稳定,否则就成为制约生产发展和效率提高的瓶颈。 带式输送机是实观连续运输的主要设备,神东矿区运输巷道中典型的主运输 系统,均采用与桥式转载机配合的大运量、长运距、大功率、高速度带式输送机 运煤,实现了从井下工作面到地面的连续运输,如图2-1所示(主运输系统图)。 辽宁工程技术大学 2.2 无轨胶轮辅助运输系统 无轨胶轮车辅助运输系统是实现亿吨矿区的充分必要条件。辅助运输是矿 井的主要生产系统之—,也是制约矿井产量和效率的主要因素,传统的轨道运 输存在着环节多、速度慢、灵活性差、运输周期长、占用设备人员多和运输费 用高且调度复杂等缺点,不能满足亿吨矿区辅助运输的需要。而无轨胶轮车运 输可使辅助运输便捷、快速,用人少,效率高,还可以为综采工作面快速搬家 创造有利条件。神东矿区的实践证明,煤矿无轨胶轮辅助运输是一项革命性技 术,是建设大型矿井和大型矿区的必不可少的关键技术之一。它不仅极大地提 高了矿井生产能力,同时也降低了矿井投资。 煤矿辅助运输无轨胶轮化,是矿井实现高产高效的重要措施之一,也是煤 矿辅助运输的发展方向。目前已投产的矿井,无论是斜井还是立井,都有可能 实现局部或全部无轨胶轮化。新建矿井应该首先考虑实行辅助运输无轨化。 辽宁工程技术大学 2.3 多巷道、大断面、低风压、大风量通风系统 “多巷道、大断面、低风压、大风量”通风系统具有:系统简单、通风能力 大和灾害应变能力强的优势,是我国现代化矿井高度集开采通风系统的发展方 向。 神东矿区“多巷道、大断面、低风压、大风量”通风系统实现的技术措施: ① 优化矿井开拓设计。采用多井筒进回风和大巷条带式生产布局,巷道断 面大,一般为18 m2,工作面平巷采用双巷布置,全矿井通风系统简单,实现了 多巷道通风,通风网络简单,通风阻力减小,易于提高通风能力。 ② 推广使用新型高效节能通风机。 ③ 针对矿井生产布局集中的特点,不断完善通风现场技术管理。对多巷道 之间的联络巷,进行快速封闭,保证通风系统的完整性;及时调整通风系统, 优化通风网络,尽量减少了角联风路,杜绝微风区,保证通风系统的稳定性; ④ 提高通风设施的施工进度,并通过使用新型材料,保证施工质量。 辽宁工程技术大学 2.4 地面快速装车系统 快速定量装车系统是将物料按规定的重量连续自动称量并装入车辆的系统。 它是保证亿吨矿区正常生产的必备系统之一。大量的商品煤需要装车外运,给整个 矿区的铁路装车能力和装车速度提出了非常高的要求。为适应矿区发展规划和铁路 装车的要求,在矿区开发之初就将当时世界最先进的铁路快速定量装车站作为首选 设备。从1996年至2002年,神东矿区先后有国内外生产的7套快速定量装车站投入 运营,成为神东矿区实现高产高效不可缺少的重要环节。目前,神东矿区85%以上 的商品煤外运装车任务,都是由这几套快速定量装车站完成的(图2-2)。 由于快速定量装车站实现了高精度快速自动化装车,避免了传统装车模式装车 时的超、欠吨现象,减少了铁路运输费用和用户损失;缩短列车停留时间,加快了 车皮周转,减少停车费用;改善了装车工作环境,减少了工作人员,减轻了劳动强 度;为企业带来了明显的经济效益和社会效益。因此,该系统在神东矿区得到大力 推广应用,为神东矿区高产快运发挥了重要作用。 辽宁工程技术大学 3 千万吨工作面综采技术 3.1 综采工作面参数优化 合理的工作面参数是实现高产高效的重要基础。常规的工作面参数已经不能适 应千万吨高产高效综采工作面生产的需要,必须根据高强度、大功率重型新型综采 设备和高产高效的要求优化工作面有关参数。确定综采工作面长度应充分考虑矿井 地质条件与工作面技术装备水平,工作面长度应与其生产能力和生产管理水平相适 应。 神东矿区开采的煤层倾角小、厚度变化不大、顶底板稳定、地质条件简单,有 条件加大工作面长度;神东矿区机械化装备水平高,要求工作面生产能力大,因此 应该合理加大工作面长度。我国传统的高产高效综采工作面连续推进长度多在2000 m左右,工作面长度一般为150~200 m。神东矿区根据特殊的煤层赋存条件、设备 配套能力及技术管理水平,通过优化工作面参数,达到工作面长度300~360 m、推 进长度3000~6200 m,为千万吨综采工作面的实现创造了有利条件(图3-1综采工 作面图)。 辽宁工程技术大学 3.2 千万吨综采工作面设备选型配套 3.2.1 神东矿区浅埋煤层综采设备选型配套的基本原则 (1)必须与开采煤层的地质条件相适应。选用的设备必须与神东矿区特定的煤 层条件相适应,并考虑矿区范围内具有一定的通用性,这是最基本的要求。 (2)能满足工作面生产能力的需要。主要是指采煤机生产能力和液压支架的推 移速度与神东矿区高产高效工作面生产任务的要求相适应,与采煤机、刮板输送机、 转载机、破碎机、平巷带式输送机的能力相互配套。 (3)设备结构性能和主要技术参数必须相互匹配。主要是指刮板输送机、液压 支架和采煤机的空间结构参数必须相互匹配,空间运动特性必须相互协调,自动化程 度和可靠性等也要相互匹配。 (4)综采设备选型配套应与矿井的煤炭运输、通风、辅助运输等系统能力相适 应。 (5)配套设备的整体可靠性与生产能力相适应。提高配套设备的整体可靠性是 减少综采工作面各类事故影响,从而保证综采工作面实现高产高效的基本条件之一。 辽宁工程技术大学 3.2.2 设备配套方案 神东矿区按三机尺寸配套、三机性能配套、三机生产能力配套、输送设备配套、 供电系统配套、成套系统寿命配套及工作面外围环节配套等原则确定千万吨综采工 作面的设备配套方案。下表是神东公司综采工作面设备装机功率及发展趋势。 综采工作面设备装机功率及发展趋势 工作面总装 采煤机总装 刮板输送机总装 液压支架工作 机功率/ kW 功率/ kW 功率/ kW 阻力kN 神东矿区综采工作面 国内一般综采工作面 神东矿区发展趋势 6200 5000 7500 1875 1000 2100 3×855 2×400~3×400 3000 8638 5000左右 10000 辽宁工程技术大学 3.3 千万吨综采工作面采煤工艺 综采工作面的采煤工艺过程主要包括割煤、运煤、支护和采空区处理四个方面。 神东矿区开采条件优越,地质构造简单,经过多年的努力,已经形成了适合其煤层赋 存特征、大功率重型设备配套性能和先进管理模式的条件,其高产高效综采工作面采 煤工艺的基本特点如下: 综采工作面的主要采煤工艺过程是:采煤机端头斜切进刀→采煤机正常落煤、装 煤→刮板输送机运煤→追机快速移架→成组推溜等。采用引进7LS6型等大功率双滚筒 电牵引采煤机完成工作面的落煤和装煤两道工序,并具有大块煤破碎功能,采煤机截 割能力强,牵引速度快,整机强度高,采用引进ACF大功率中双链可弯曲刮板扳输送 机完成工作面的铲煤、运煤两道工序,溜槽宽度一般为1000 mm,运输能力最大已达 3500 t/h,链条强度高,抗大块煤冲击能力强。采用引进大采高两柱掩扩式液压支架 完成工作面支护、采空区处理两道工序,支架最大支撑高度为4.5~5.5 m ,支护宽 度为1.75 m,移架步距为0.865 m,配套PM4电液控制系统,支护能力强,移架速度快, 稳定性好。 辽宁工程技术大学 3.4 综采工作面辅巷多通道快速搬家技术 1)辅助巷道多通道巷道布置及支护设计 在采煤工作面停采线预先掘出两条平行于采煤工作面的辅助巷道,然后根据 煤层的地质条件、搬家的技术装备、人员配置等情况在两条辅助巷道之间,掘出 若干条联巷,构成辅助巷道多通道系统。靠工作面停采线一侧的第一条辅助巷道, 是作为采煤工作面液压支架回撤时的调向通道,工作面与此巷道采通,称之为回 撒通道;外侧一条辅助巷道是作为工作面液压支架撤出时的运输通道;两辅助巷 道之间的联巷则成为工作面多头作业、分段放顶的安全出口。两条巷道几何尺寸 为净宽4.5~5.0 m,净高3.6~3.8 m。辅巷多通道布置形式如图3-2所示。 回撤通道一般采用锚、网支护,并配以单体液压支柱、矿用工字钢梁、专用 垛式支架补强支护。专用垛式支架纵向支设在回撤通道中,一方面支护顶板,另 一方面作为工作面支架回撤时的掩护支架。回撤辅助运输通道及联络巷,顶板采 用锚杆支护,联络巷采用锚杆及单层金属网联合支护。为了便于回撤和胶轮车运 行,辅助巷道多通道巷道底板均需铺设200 mm厚的混凝土。 辽宁工程技术大学 3.5 千万吨工作面技术经济指标 千万吨综采工作面主要技术经济指标见表3-1。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项目 工作面长度/m 连续推进长度/m 采高/m 煤层倾角/(°) 工作面采出率/% 采煤机截深/m 采煤班开机率/% 循环产量/t 日循环数/个 指标 300 6000 4.5~5.6 0~3 93 0.865 90 1420~1809 22~25 序号 10 项目 日产量/t 11 工作面年推进度/m 12 工作面年产量/万t 13 回采工效/(t/工) 14 截齿消耗/(个/万t) 15 水量消耗/(m3/万t) 16 电耗/(kW.h/t) 17 油脂消耗/(kg/万t) 18 配件消耗/(元/万t) 指标 31240~40441 6000 ≥1000 893.0 6~7 258 80 5.1 0.65 辽宁工程技术大学 4 连续采煤机高效采掘技术 4.1 连续采煤机短壁开采成套技术 连续采煤机短壁采煤法是神东矿区高效、安全开采的又一特色,也是对 神东亿吨矿区主导的高产高效长壁综采采煤法的补充。 由于煤层赋存千变万化,井田边界不规则,井下有冲刷带和断层等地质 构造,不适合综采布置的块段总是存在。神东煤炭公司坚持用连续采煤机短 壁采煤法开采不适合综采布置的块段;创立连续采煤机、连续运输系统配套 履带行走式液压支架短壁机械化采煤工艺及开采技术;主持研究开发国内首 台履带行走式液压支架连续运输系统和给料破碎机关键技术装备;攻克了困 扰传统短壁采煤法采出率低、安全状况差两大难题。工作面资源采出率比传 统房柱式采煤法平均提高25%,煤矿边角煤开采工作面单产达224万t/a,相 当于同等条件下国内外长壁综采工作面产量的2-3倍,产量和效率均处于国际 领先。 辽宁工程技术大学 4.2 短壁工作面主要设备 1)连续采煤机 连续采煤机(图4-1)由截割部、行走部、收集运输部、电气控制部等组成, 按截割煤层厚度可分为薄、中、厚三种。按截割煤的软硬程度又可分为中等、坚 硬和特坚硬三种。它们具有如下共同特点:①多电动机独立驱动;②续采煤机采 用横轴式较长的截割滚筒;③截割滚筒的截齿布置较简单,截线距离较大;④增 强截割硬煤和夹矸的能力;⑤装运机构的传动布置已定型化,输送机链条结构均 已标准化;⑥采用启动扭矩高的直流串激电动机驱动行走履带机构;⑦连续采煤 机的各主要传动系统多采用电动机驱动;⑧液压系统采用了齿轮油泵,多液压缸 开式系统;⑨机器的自动控制、自动检测、安全装置较完善。 目前使用的代表机型是12CMl5—10D、12CMl5—10B型连续采煤机,其两台截 割电动机横向布置在截割臂的两侧,通过减速器将动力传至截割链及左右截割滚 筒。2004年神东煤炭公司新引进了12CM—15WHBM型掘锚一体化连续采煤机和供电 电压为3300V的12CM27—11D型连续采煤机。 辽宁工程技术大学 2)自行研制的连续运输系统 神东煤炭公司在国外外连续采煤机连续运输系统的基础上,结合自身的特点, 自行研制了一整套适用于短壁机械化采煤、高产高效的连续采煤机连续运输系统。 它与连续采煤机和带式输送机配套使用,实现了落煤、装煤和运煤的机械化(图42连续运输设备)。其结构特点如下: (1) 运输能力大,结构紧凑,布置合理。 (2) 各装载点采用铰接结构,转动灵活,适应性强。 (3) 采用履带行走机构,接地比压小,不易造成底板破碎。 (4) 采用PLC可编程控制器作为核心控制单元,具有较高的可靠性。 (5) 采用套筒滚子链,使得运转平稳,降低了机身高度,井下拆装方便。 (6) 链条与履带张紧,均采用双作用润滑脂油缸,带有紧锁垫片,操作方便, 安全可靠;破碎机采用齿式破碎机构截齿数较多。 (7)采用集成液压回路,减少了中间环节,加大油箱散热面积和容积,采用多 级过滤系统安全可靠。 (8)各运输单元中板均采用高强度耐磨钢板,以增加强度,提高耐磨性和寿命。 辽宁工程技术大学 3)自行研制的履带行走式液压支架 履带行走式液压支架(图4-3)是国内研制开发的新型液压支架,它集行走、 支护于一体,主要与连续采煤机相配套进行房柱式开采。该支架在回收煤柱时, 对顶板支护,为设备和人员提供一个安全作业空间。它主要用于回收煤柱和短壁 式采煤中平巷与联络巷的顶板支护。 在国际现有机型的基础上研制开发了XZ7000/24/45型履带行走式液压支架。 该机同奥地利阿尔卑尼公司和美国弗莱彻公司的履带行走式液压支架相比,各项 技术指标基本相同或接近,在初撑力、地隙、履带链宽度等指标方面优于国外的 两种机型。较大的地隙和较宽的履带板,使得支架行走时对井下条件的要求放宽, 具有较好的通过性。较大的初撑力则更适合我国煤矿井下条件。填补了国内在该 领域的空白,其整体性能指标达到国际先进水平。在价格方面,与国外同类机型 相比,价格仅为进口机型的30%左右,更有优势。 辽宁工程技术大学 4.3 短壁工作面采煤工艺 4.3.1 神东矿区创新的生产工艺 2000年,神东煤炭公司在旺格维利采煤法的基础上,首次应用履带行走式液 压支架掩护采煤机回收煤柱,使每一个煤房的煤柱回收率达到了85%左右,工作 面回收率比房式采煤方法提高了35%,比传统的旺格维利采煤法提高了17%,采 空区的残留煤柱不足以支撑顶板,煤层直接顶随工作面自行冒落,解决了采空区 顶板大面悬空的问题。其开采工艺系统如图4-4(哈拉沟短壁采煤)所示: (1)开采系统 工作面的工艺系统采用连续运输系统。工作面为对拉式布置,工作面内布置 两条平巷,一条为带式输送机巷,另一条为辅助运输巷,平巷左右两翼煤房对拉, 齐头并直,前进式开采。 (2)煤柱回收 当一侧煤房掘进到区段边界时,开始回收煤柱,其煤柱回收方式为履带支架 双翼煤柱回收法。采煤机每回收一刀,两台履带式液压支架迈步前移,及时支护 交点处的空顶面积。其煤柱回收方式如图4-5(双翼回收煤柱)所示。 辽宁工程技术大学 (3)顶板管理 回收煤柱时,随着连续采煤机的交替进刀,履带行走式液压支架及时迈步 前移,支撑顶板,同时其强大的支撑力可以切顶,人为破坏顶扳,促使及时冒 落。采空区煤柱除连续采煤机切割死角的煤柱不能回收外,煤房内的绝大部分 煤柱将会被回收,遗留的残煤柱不足以支撑顶扳,因而顶扳直接顶将随采随冒, 基本顶亦会滞后一定距离垮落。工作面采空区顶板管理方式为全部垮落法。 (4)工作面通风 工作面辅助运输平巷兼作进风,带式输送机平巷兼作回风。两平巷间用风 障封闭,形成通风系统。当煤房掘进时,采用局部通风机通风;回收煤柱时, 采用系统全负压通风,工作面回风风流经由最近的一个煤房采空区汇入回风巷, 此时其他已回采的煤房均要进行及时密闭。 辽宁工程技术大学 4.4 超长煤巷连续采煤机高速掘进技术 神东矿区高产高效矿井采用长壁综采采煤工艺进行开采,综采工作面装备了 先进的采煤设备,工作面煤产量大幅度增长,回采准备巷道上工程量也随之增大。 为了使回采和准备煤巷掘进不影响长壁后退式综采工作面的回采进度,将连续采煤 机用于高产高效矿井的煤巷掘进,逐步取代了以综掘机为主体的成套掘进生产线。 连续采煤机快速掘进大断面超长煤巷技术是高产高效综采工作面的有力保证。 神东煤炭公司为了适应快速推进的综采工作面接替,采用连续采煤机掘进6000 m的 超长双煤巷,掘进断面达18 m2,月进度创4656 m的纪录。为进一步提高掘进和支 护速度,神东煤炭公司正在应用掘锚一体化连续采煤机和重叠式连续运输设备。 2000年,神东煤炭公司有7个连续采煤机掘进队被中国煤炭工业协会命名为 2000年度创水平掘进队,其中的大柳塔煤矿连续采煤二队年掘进进尺达到22341 m(折合标准断面进尺为31253 m),掘进工效达1.53 m/(工.d),日最高进尺达145.3 m,月最高进尺3273 m,把超长煤巷的高速掘进技术推向一个新的高度。 辽宁工程技术大学 2 露天开采(露天矿设备和规模) 1)钻孔设备 2)装载设备 3)运输设备 4)其他设备 5)几个露天 矿简介 抚顺西露天矿 辽宁工程技术大学 1)钻孔设备 露天矿钻孔设备经历了“磕头钻”、喷火钻、冲击(潜孔)钻的发展,最终牙 轮钻机以钻孔直径大、穿孔效率高等优点成为大、中型露天矿目前普遍采用的穿孔 设备。 目前世界上生产牙轮钻机的主要三家公司都在美国:布塞路斯-伊利(BE)、 英格索兰公司(I-R)和哈尼西费格(P&H)公司;我国从20世纪60年代起就开始研制 牙轮钻机,现在生产和使用的只有KY和KZ两大系列。 牙轮钻机的发展趋势: 规格:大型化、高效化(目前钻孔直径已发展到559mm、轴压力748.44KN。特大 型矿井要求钻孔直径为445mm、轴压力650KN); 系统:向全自动化、智能化方向发展; 结构:向形式多样、结构简单和高可靠性、高适应性发展; 操作:向提高舒适性和易维护方向发展。 辽宁工程技术大学 KY-350D牙轮钻机是南昌采矿机械厂 生产孔径 350 mm;轴压 0-500kN ;排 气量 50 m3/min ;排气风压 0.5 Mpa。 KY-350D牙轮钻机 右图是I-R公司推出的Pit Viper series 351牙轮钻机, 轴压为570kN,排 气量为6500m3/min,排气压力为0.76Mp I-R公司的351牙轮钻机 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:钻机 ? 型号:DM-H ? 厂商:美国英格索兰 ? 台数:2 ? 外形尺寸(米): 28.35×8.395×8 ? 总重(吨):111.13 ? 主要技术性能:装机容 量480kw,孔径250mm 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:钻机 ? 型号:YZ—35B ? 厂商:衡阳有色冶金机械总厂 ? 台数:1 ? 外形尺寸(米): 13.306×5.91×26.232 ? 总重(吨):90 ? 主要技术性能:装机容量40kw, 孔径170—270mm,孔深18.5m, 钻孔方向900,轴向压力0— 343KN,回转力矩93.5kg/ m, 行走速度0—1.3km/h,爬坡能力 15%,空压机风量37m2/min,风 压2.8kg/cm2 2) 装载设备 辽宁工程技术大学 现代大型露天矿使用的装载设备主要有液压挖掘机、电铲和轮式装载机3种。 我国批量生产的露天矿大型装载设备除WK-10电铲(斗容10m3)外,几乎是 空白。生产的挖掘机和轮式转载机都是一般工程用的小型号设备,用于矿山生产 也是进行辅助性作业。目前,我国大型露天矿先进的装载设备都是靠引进,引进 先进的装载设备主要有:P&H2300XP、P&H2800XP电铲。 铲斗载重量和设备自重的比值,是比较各种装载设备最简单的指标之一:其 中使用时间最长的电铲约为5~7%;可360°作业的液压挖掘机约为8~11%;机 动性最好的轮式装载机约为18~21%。 在斗容相同的情况下,电铲的重量是液压挖掘机的2倍,是轮式装载机重量 的4倍。 (1) 液压挖掘机 生产大型矿用挖掘 机的厂家主要有美国 Caterpillar公司、P&H 公司和德国O&K公司等。 德国O&K公司1997 年推出的RH400挖掘机, 是目前最大的挖掘机, 该机自重749t,斗容 42m3(有效载重72.5t) 几乎可以和一个大型电 铲相当。 辽宁工程技术大学 O&K公司的RH400挖掘机正在给大型汽车装载 H121液压 挖掘机由太原 重工股份有限 公司,引进德 国DEMAG公司 技术和关键配 套件,合作生 产制造。 辽宁工程技术大学 国产H121液压挖掘机 辽宁工程技术大学 法国利勃海尔(LIBHERR)公司生产的R996挖掘机在装载作业 辽宁工程技术大学 国内外挖掘机规格等级概况比较表 比较项目 中国最大 斗容/m3 功率/kW 重量/t 国别 世界最大 斗容/m3 功率/kW 重量/t 单斗铲(机械式) 索斗铲(迈步式 35 2×1000 915 美国 42.5 30 2600 2211 美国 168 2800 14700 1519 13000 液压铲(履带式) 7.5 352 110 德国 40 2352 420 斗轮铲(履带式) 7.6 1410 560 德国 9.3 14500 13100 单斗铲年产量/台 1850 俄国 45000 单斗铲大修期/h 单斗铲造价比率/% 2000~2500 140 美国 美国 8000~10000 100 (2) 电 铲 生产大型电铲 的公司主要有美国 的哈尼西费格(P&H) 公司、BucyrusErie(B-E)公司和马 里恩(Marion)公 司。其产品几乎垄 断了全球电铲市场。 P&H4100型和 P&H5700型电铲是目 前最大的矿用电铲。 辽宁工程技术大学 P&H2100型电铲 辽宁工程技术大学 P&H4100型电铲有效装载量85t,最大的工作面挖掘高度是16.92m,最大的 卸载高度是10.44m,标准铲斗容积为43m3。 P&H4100型电铲正在给大型汽车装载 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:电铲 ? 型号:395B1 ? 厂商:美国B—E公司 ? 台数:1 ? 外形尺寸(米): 28.1×12.7×19.1 ? 总量:(吨)937 ? 主要技术性能:装机容量 2000KA,理论生产能4900T/h, 斗量32m3,铲装半径23、55m, 一个工作循环34s,行走速度 1km/h,爬坡能力120 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:电铲 ? 型号:PH2800XP ? 厂商:美国P&H 公司 ? 台数:1 ? 外形尺寸(米): ? 总量:(吨)920 ? 主要技术性能:装机容量 2000KW,理论生产能力 3100m3/h,斗容量25m3,最大 挖掘力150T,高度16.03m,深 度3.2m,最大铲装半径23.30m, 对地比压3.4kg/㎝2,一个工作 循环时间32s,行走速度 1.06km/h,爬坡能力120 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:电铲 ? 型号:WK—10B ? 厂商:太原重型机器厂 ? 台数:4 ? 外形尺寸(米): 25.3×7.1×13.8 ? 总重(吨):460 ? 主要技术性能:装机容量660kw, 生产能力98m3/h,斗容10m3 (岩),14m3(煤),最大挖 掘力105T,深度13.5m,最大铲 装半径18.9m,,对地比压 2.54kpa,一个工作循环时间29s, 行走速度0.69km/h,爬坡能力 130 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿煤层开采 单斗电铲——自卸卡车 (3) 轮式装载机 辽宁工程技术大学 1990年底美国卡 特彼勒公司推出的 Cat994型高举升机械 驱动轮式装载机,是 使用最多的大型轮式 转载机,铲斗容积为 16m3(还可以根据用 户需要增大),铲取 力为95t。 Cat994轮式装载机在给大型汽车装载 后来勒图尔(Le Tourneau)公司推出的,L-1800和L-3200型是最大的电动轮 式装载机。 L-1800型:斗容34.4m3、铲取力为115t,是1993年勒图尔公司为装 载世界上最大的矿用汽车而专门设计的。 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:前装机 ? 型号:988B ? 厂商:美国特彼勒公司 ? 台数;5 ? 外形尺寸(米):7.6×4.2×3.4 ? 总重(吨):40 ? 主要技术性能:发动机型号340S, 功率375hp,斗容5.4-6.3m3,最大 挖掘力36.3T,卸栽高度5.2m,挖 掘深度0.06m,最小转弯半径7.8m, 最大速度前进36.6km/h,后退 41.4km/h,轮胎型号35/36-33 24PR L-4,L-5 辽宁工程技术大学 3)运输设备 露天矿运输设备主要有:自卸汽车、露天电机车、内燃机车、露天矿间断-连续 运输设备等。铁路运输是露天矿山主要开拓运输方式之一,大型矿山一般情况下采用 准轨铁路运输,中小型矿山一般采用窄轨铁路运输。我国在20世纪70年代以前,采用 的牵引机车电力机车、内燃机车和蒸汽机车。70年代以后,不再使用蒸汽机车,现在 逐渐以电力机车为主。 (1)自卸汽车 目前最大的机械 传动汽车是1998年卡 特彼勒生产的Cat797 矿用汽车,有效载重 326t。 右图为 Cat797B矿用汽车。 辽宁工程技术大学 目前最大的电动轮汽车是利勃海尔采矿设备公司研制的T282,有效 载重327t。 我国矿用汽车制造 企业的水平和能力在过 去的20年时间发展较快, 但与国际水平相比差距 还非常大。目前我国批 量生产矿用汽车的企业 主要有南方通用集团公 司电动车辆厂(主要生 产108t和154t电动轮矿 用汽车)、北京重型汽 车制造厂和本溪重型汽 车制造有限公司。 T282矿用汽车 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:电动轮自卸车 ? 型号:630E ? 厂商:美国小松德莱赛 ? 台数:58 ? 外形尺寸(米):11.9×7×6.4 ? 自重(吨):124 ? 主要技术性能:载重154T,斗容77m3 (平装),103m3(堆装),发动机型 号KTA50—C,功率1800HP,主发电机 型号GTA22,电动轮电机型号GE776, 最大车速55.4km/h,最小转弯半径12.2m, 最大爬坡度18%,车斗倾卸角450,举 斗时间20S,轮胎型号36.00-51 辽宁工程技术大学 (2)露天电机车 图为湘电集团生产 的100t大型工矿架线式 直流准轨电机车。供电 电压为DC1500V,轨距 为1435mm。 湘电集团已形成粘 重为80t、100t、150t、 200t和224t大型工矿电 机车系列产品,可满足 大型露天矿山的各种采 掘运输需要。 目前,80t直流架线t直流架线式工矿电机车成为国 内矿山应用的主力机型。 辽宁工程技术大学 (3)露天矿间断-连续运输设备 间断-连续运输系统是现代大型露天矿输送方式的主要发展方向之一,该运输系 统由矿用汽车(或装载设备)、破碎站、胶带机等组成。间断-连续运输系统: 对于开采条件良好的大型软岩矿床,在剥离掉覆盖土(石)层后,可以采用巨型 的斗轮式挖掘机与胶带输送机进行连续开采和运输。 但对于硬岩矿床的 开采或覆岩的剥离, 可以连续作业的轮 式挖掘输送机则无 法胜任该项工作, 因此,间断连续系 统应运而生。 半移动破碎机-胶带输送机系统 辽宁工程技术大学 上部黄土层剥离紧凑型轮斗挖掘机——胶带输送机 ——排土机连续开采工艺 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:轮斗挖掘机 ? 型号:SCHRS710/1×15 ? 厂商:德国KRUPP公司 ? 台数:4 ? 外形尺寸(米):41×10.5×10 ? 总重(吨):540 ? 主要技术性能:装在容量1300KW,理 论生产能力3100m3/h,斗数12个,斗容 0.71m斗轮直径8.2m,受料臂长16m, 卸料臂长25m,上挖高度15m,下挖深 度1m,行走速度9m/min,斗轮回转速 度6.08r/min,工作时爬坡度1:20,行 走时爬坡度1:10,工作时接地平均比压 113kpa,最大接地比压193kpa 辽宁工程技术大学 露天煤矿中部岩层剥离 大型单斗电铲——大型自卸卡车 辽宁工程技术大学 大型全移动破碎站与4100XPB电铲 辽宁工程技术大学 (4)露天矿其他设备 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:平路机 ? 型号:16G ? 厂商:美国卡特彼勒公司 ? 台数:9 ? 外形尺寸(米):11.6 × 3.1× 3.7 ? 总重(吨):27 ? 主要技术性能:发动机型号3406B,功 率275HP,铲刀量3.87m,铲刀提升高 度0.47米,挖掘深度0.47m,最小转弯 半径8.1m, 最大车速236km/h,轮胎型号 18.00-25 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:轮式推土机 ? 型号:834B ? 厂商:美国卡特彼勒公司 ? 台数:6 ? 外形尺寸(米):8.1×4.6×4.1 ? 总重(吨):41 ? 主要技术性能:发动机型号340B,功率 450HP,铲刀容量7.27m?,刀片尺寸 4.6×1.4m, 最大牵引力46T,最大爬坡 能力240,最大速度前进34.1km/h,后退 41.8km/h,挖掘深度0.44m 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:履带推土机 ? 型号:D375—A2 ? 厂商:日本小松公司 ? 台数:8 ? 外形尺寸(米):8.8×5.1×4.1 ? 总重(吨):64.5 ? 主要技术性能:发动机型号SA6D170— B1,功率520HP,铲刀容量20m3,最大 牵引力75T,最大爬坡能力300,对地比 压1:11,最大速度前进11.8km/h,后退 15.8km/h,燃油消耗量15.8g/hph 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:履带推土机 ? 型号:SH320 ? 厂商:上海澎浦机器厂 ? 台数:10 ? 外形尺寸(米):6.8×4.1×3.6 ? 总重(吨):33.9 ? 主要技术性能:发动机型号NTA85,功 率320HP,刀片尺寸4.3×1.59m,最大 牵引力65T,最大爬坡能力300,对地比 压0.96kg/cm3,最大速度前进11.5km/h, 后退13.5km/h,铲刀提升高度1.56m, 燃油消耗量245g/kwh 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:矿用洒水车 ? 型号:BQ392AS-60 ? 厂商:本溪重型机械厂 ? 台数:3 ? 外形尺寸(米):9.3×4.8×4.6 ? 总重(吨):47 ? 主要技术性能 :贮水量55.6m?,发动机 型号VTA-1710-C,功率522kw,洒水宽 度16—20m,水炮射程60m(300),水炮 射高30m(800),前进六档,后退1档, 最大爬坡度25%,最小 转弯半径10.52m, 制动距离≤16.5m,轮胎型号24.00-35.42层, 燃油消耗量2002/100km 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:汽车起重机 ? 型号:2TM1140 ? 厂商:德国利勃海尔公司 ? 台数:2 ? 外形尺寸(米):16.7×3×3.99 ? 总重(吨):72 ? 主要技术性能:最大起动能力140T/3m, 最大吊高66m(带付臂),上车发动机型 号0M3622A,功率131km,燃油消耗量 227kg/h,下车发动机型号0M424,功率 309kw,燃油消耗量62.9kg/h,四节主臂 14~45m,最小转弯半径13.8m,轮胎 型号16.00R25 辽宁工程技术大学 黑岱沟露天煤矿选用设备 ? 名称:汽车起重机 ? 型号:RT990 ? 厂商;美国哥洛夫公司 ? 台数:2 ? 外形尺寸(米):13.88×3.8×4.1 ? 总重(吨):61 ? 主要技术性能:最大起重能力80T/3m, 最大吊高52.4m(带付臂),发动机型号 6CTA8.3-C,功率250HP,燃油消耗量 56kg/h,四节主臂11~34.7m,最小转 弯半径7m,轮胎型号33.25×35-32PR 辽宁工程技术大学 5)几个露天矿简介 (1)霍煤集团南露天矿开采工艺与设备 ? 霍林河煤田长60公里,宽9公 里,面积540平方公里,地质 储量131亿吨。建设规模为一 千万吨,分二期建成投产。 一期300万吨工程于1981年9 月1日开工,1984年9月1日 正式移交投产,二期700万吨 工程于1998年9月1日开工, 1992年9月1日移交投产,现 已形成1000万吨的年生产能 力。 南露天煤矿属沙尔呼热区, 面积为55平方公里,储量为 13.5亿吨,生产工艺为单斗-汽车--胶带半连续工艺,剥离 为单斗--汽车--推土机工艺。 辽宁工程技术大学 (2)伊敏河露天煤矿 露天矿田南 北宽5.2公里,东 西长5.8公 里,全 区面积29.9平方 公里。可采储量 10.55亿吨,可采 期88年。工艺流 程如下: 辽宁工程技术大学 伊敏河露天煤矿开采工艺流程 辽宁工程技术大学 伊敏河露天煤矿开采工艺与设备 ? 采用单斗--汽车生产工艺,其中首 采区主要使用4立方米电铲采剥和 68吨自卸车运输。一期工程投产后, 主要采用12立方米电铲 ? 采装:108吨、85吨和77吨自卸车 运输,生产煤经一级破碎--地面皮 带输送机运输--电厂输煤系统(或 铁路装车仓--外运车皮)。剥离物 运至外排土厂,由220、320或410 马力推土机送货。穿孔钻机采用直 径150公分钻具的回转式、螺旋式 两种型号为主,解决季节冻层的浅 孔钻进。 辽宁工程技术大学 伊敏河露天煤矿卡车调度系统 “卡车电铲自动调度系统” 具有九十年代世界先进水平,投 入运行二年来 多时间的检验, 提高劳动效率明显,主要生产设 备效率提高了8%以上;计算机 管理信息(MIS)系统的应用基 本上实现了办公系统的自动化, 极大地提高了工作质量和工作效 率;地面生产系统集中控制系统 实现了对破碎机及胶带系统的开、 停机等多功能的集中控制;疏干 集控系统实现了对疏干井的遥控、 遥测功能、外围泵群实现无人值 守;CAD工作站的应用使露天矿 的开采设计、测量算量及机械设 计实现了自动化。(END)

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