第04-05講采裝工作

1、1. 采裝工作采裝工作是露天開采的中心環(huán)節(jié)之一，它的效率直接影響到露天礦的生產(chǎn)能力、開采強度和經(jīng)濟效益。什么是采裝工作呢？采裝工作是指在露天采場中用一定的設備（如，挖掘機、前裝機、鏟運機）和方法將礦巖從爆堆或臺階中挖出，并裝入運輸或轉(zhuǎn)載設備（如，汽車，機車、皮帶運輸機），或直接卸在指定地點的工作過程。例如，用單斗挖掘機（電鏟）將松碎的礦巖從爆堆中挖出，裝入礦用自卸汽車，由汽車運至指定的卸礦點；或者由前裝機或鏟運機直接完成采裝和運輸工作。采裝工作的效率取決于采裝方法（如，上/下裝車，聯(lián)合裝車）、采裝設備與運輸設備的匹配關系等。2. 露天礦常用采裝設備露天礦山使用的采裝設備類型很多，主要有挖掘機（

2、包括單斗挖掘機、輪斗挖掘機）、前裝機、鏟運機以及推土機和螺旋鉆等。對于金屬露天礦山，由于礦巖一般都比較堅硬，世界上絕大多數(shù)金屬露天礦山的采裝工作都是以單斗挖掘機（電鏟）為主。對于露天煤礦，則可以選用輪斗挖掘機、鏈斗挖掘機等挖掘設備。在以后的時間，我們將對這些露天礦山常用采裝設備分別進行介紹。3. 單斗挖掘機的類型單斗挖掘機是一種歷史悠久的土石方挖掘和裝載設備，自19世紀末期開始應用于露天采礦工程。經(jīng)過近百年的研究和改進，特別是近三四十年的改造，在動力能源方式、機械結(jié)構(gòu)型式、機件的強度及操作控制等方面，都有了重大的發(fā)展。由于它具有鏟取挖掘力大、作業(yè)穩(wěn)定、安全可靠和生產(chǎn)效率高等突出的優(yōu)點，至今仍是

3、露天采礦工程及其他土石方工程（例如，建筑、鐵路、公路、水利和軍事等工程）中主要的挖掘和裝載設備。目前，在露天采礦中，單斗挖掘機主要用于表土剝離、礦巖采裝和排卸等工作?，F(xiàn)代單斗挖掘機，不管何種結(jié)構(gòu)和用途，都由工作裝置、動力和傳動裝置、運行和支承裝置等部分組成。它可按不同方式進行分類。 按驅(qū)動動力電力驅(qū)動和柴油驅(qū)動； 按傳動方式液壓傳動和機械傳動； 按行走方式履帶式挖掘機和輪胎式挖掘機；電力驅(qū)動和機械傳動的挖掘機簡稱為電鏟；柴油驅(qū)動加機械傳動的挖掘機稱為柴油鏟；傳動機構(gòu)均采用液壓傳動的挖掘機稱為液壓鏟。露天礦山正常生產(chǎn)采裝主要使用電力驅(qū)動機械傳動履帶式挖掘機。 按鏟斗與懸臂的連接方式 剛性連接（機

4、械鏟），如正鏟、反鏟和刨鏟； 撓性連接（繩斗鏟），如拉鏟、抓鏟。 按鏟斗形式正鏟和反鏟露天礦山多使用正鏟挖掘，這是因為正鏟在挖掘時具有較大的推壓力，可挖掘堅實的硬土和裝載經(jīng)爆破的礦石。拉鏟和抓斗鏟的推壓力或切入土壤的力主要是靠鏟斗的自重，所以只適用于較松軟土壤和砂土的挖掘作業(yè)。 按斗容量的大小分類：鏟斗容積在2m3以下的稱為小型挖掘機；38m3的稱為中型挖掘機；1015m3的稱為大型挖掘機；15m3以上的稱為巨型挖掘機。下面將對露天礦山常用的采裝設備進行簡單的介紹。4. 單斗挖掘機機械式正鏟正鏟單斗挖掘機是在露天礦用來剝離表土或采裝經(jīng)爆破的礦巖的一種主要設備，其工作特點是用來挖掘停機面以上的工

5、作平面的礦巖。 實例首先來看一個礦用機械式正鏟挖掘機的實例。這圖是我國太原重工股份有限公司與美國合作生產(chǎn)的2800XPB型礦用挖掘機，也是目前我國最大的挖掘機。該挖掘機標準斗容是35.2 m3，工作重量920t，理論生產(chǎn)率4900t/h，最大挖掘半徑23.65m，最大挖掘高度17.53m，最大卸載半徑20.96m，最大卸載高度11.66m。 基本構(gòu)造 采用板書形式表述單斗挖掘機一般由工作部分、回轉(zhuǎn)盤部分、行走部分和電氣部分組成，其基本構(gòu)造形式如圖所示。 工作部分包括動臂（1）、推壓機構(gòu)（2）、斗柄（3）、鏟斗（4）、開斗機構(gòu)（5）和鏟斗提升機構(gòu)等。鏟斗的提升是利用車體內(nèi)的提升卷筒和提升鋼繩實現(xiàn)

6、的?？嚴K滑輪（7）和繃繩（8）又分別稱為動臂調(diào)幅滑輪和調(diào)幅鋼繩。推壓機構(gòu)是挖掘機最重要的工作部件，目前國內(nèi)外挖掘機的推壓方式有兩種：齒條推壓和鋼繩推壓。這兩種推壓方式各有優(yōu)缺點：齒條推壓機構(gòu)具有使用壽命長，鏟斗下鏟準確，動作靈敏，能可靠地鏟取礦巖等優(yōu)點，但其工作時噪聲大；鋼繩推壓機構(gòu)具有電機負載平穩(wěn)，推壓時沖力振動小，維護檢修方便等優(yōu)點，但其鋼繩的使用壽命較短。 回轉(zhuǎn)盤部分是挖掘機上部設備和工作裝置的機座，上面裝有提升絞車、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、中心軸、雙足支架、電氣部分及壓氣設備，前部為司機室和操縱機構(gòu)，后部為平衡配重箱。為改善勞動條件，保護設備安全運轉(zhuǎn)，現(xiàn)代的大中型挖掘機均裝備一系列的輔助設施。例如，

7、司機室內(nèi)設有空調(diào)，以保護室內(nèi)氣溫適宜（體現(xiàn)以人為本的思想）；鼓風機用以鼓入過濾后的清潔空氣；挖掘機各部件的集中潤滑系統(tǒng)等。 行走部分是整個設備的支撐基座，用以承受回轉(zhuǎn)盤上面所有機構(gòu)的重量，并裝有行人機構(gòu)，可以前后行走和左右轉(zhuǎn)彎。 電氣部分包括高壓配電設備、變壓器、低壓配電設備、整流設備、電動機及輔助電氣設備等。5. 單斗挖掘機反鏟與正鏟挖掘機的工作特點相反，反鏟挖掘機的工作特點是：用于挖掘停機面以下的土石方工程，如土壤、壕溝、基坑等。在露天開采中，反鏟挖掘機僅在些特殊的情況下適用，例如，開采水平或緩傾斜礦體；鏟刮和清掃不規(guī)整臺階表面巖土；礦體底板不平整，不適于車輛行走時，用反鏟進行下挖平裝采掘

8、。 履帶式反鏟挖掘機 加長臂反鏟式挖土機6. 單斗挖掘機液壓鏟單斗液壓挖掘機是在機械傳動式正鏟挖掘機的基礎上發(fā)展起來的高效率裝載設備。與機械傳動式正鏟挖掘機一樣，單斗液壓挖掘機也是由工作部分、回轉(zhuǎn)盤部分、行走部分和電氣部分組成，而且工作過程也基本相同。兩者的主要區(qū)別在于動力裝置和工作裝置上的不同。液壓挖掘機是在動力裝置與工作裝置之間采用了容積式液壓傳動系統(tǒng)，直接控制各系統(tǒng)機構(gòu)的運動狀態(tài)，從而進行挖掘工作。圖是我國太原重工股份有限公司引進德國DEMAG公司技術(shù)和關鍵配套件，合作生產(chǎn)制造的H121型液壓挖掘機。該挖掘機標準斗容7.5m3，行走速度2.3km/h，最大輸出功率534kW，理論生產(chǎn)率為

9、1540m3/h。WK-8型礦用挖掘機是太原重工近年來設計生產(chǎn)的具有國際先進水平的8m3礦用挖掘機。該挖掘機標準斗容為8m3，行走速度0.7km/h，主電機功率 500kW，工作重量 340t，理論生產(chǎn)率1100m3。H121型液壓挖掘機和WK-8型礦用挖掘機（機械）主要性能參數(shù)比較。 H121液壓挖掘機液壓 液壓反鏟挖掘機外形 WK-8礦用挖掘機液壓挖掘機的上述結(jié)構(gòu)特點，使它具有許多優(yōu)點： 質(zhì)量輕。當傳遞相同功率時，液壓傳動裝置比機械傳動裝置的尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量可減輕3040%。 能實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。 傳動平穩(wěn)，工作可靠。液壓系統(tǒng)中設置各種安全閥、溢流閥，即使偶然出現(xiàn)過載或誤操作

10、的情況，也不會發(fā)生人身事故和損壞機器。 操作簡單、靈活、省力，改善了司機的工作條件。另外，液壓系統(tǒng)容易實現(xiàn)自動化操縱，可與電動、氣動聯(lián)合組成自動控制和遙控系統(tǒng)。 工作裝置的品種可以擴大?？梢耘渲酶鞣N新型的工作裝置，如組合型動臂、伸縮式動臂、底卸式裝載斗等。 護檢修簡單。由于液壓挖掘機不需要龐大復雜的中間機械傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)被簡化，易損件減少了將近50%，因此維護、檢修工作大為簡化。 液壓元件易于實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，便于組成專業(yè)化生產(chǎn)，提高質(zhì)量和降低成本。液壓挖掘機的主要缺點是： 對液壓元件的制造精度要求較高，裝配要求嚴格，維修也較困難。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要確定事故發(fā)生的原因和排除故障較困

11、難，維護修理和調(diào)整技術(shù)要求也較高。 工作油液的黏度受溫度的影響較大。因而在高溫和低溫下工作均影響傳動效率。另外，油液的泄漏，也會影響動作的平穩(wěn)和傳動效率?？傊?，液壓挖掘機是一種性能和結(jié)構(gòu)比較先進的新型機械，它的使用越來越廣泛，特別是中小型挖掘機，可能很快被液壓挖掘機所取代。隨著我國液壓技術(shù)的發(fā)展和液壓元件制造質(zhì)量的提高，大、中型液壓挖掘機也必將得到迅速地發(fā)展。7. 單斗挖掘機拉鏟與抓鏟與正鏟和反鏟相比，拉鏟（索斗鏟）和抓鏟屬繩斗鏟，其鏟斗與懸臂采用撓性連接方式。 拉鏟拉鏟在露天礦主要用于露天煤礦中松散土巖的剝離工作，較少用于裝載。索斗鏟的工作裝置與機械鏟完全不同，它的鏟斗是由一條提升鋼繩吊掛在

12、懸臂上，由牽引鋼繩和提升鋼繩相配合控制其鏟裝和卸載。挖掘時，提升和牽引鋼繩松開，用拋擲的方法將鏟斗降到工作面上，然后拉緊牽引鋼繩，鏟斗沿工作面向機身方向移動，（鏟斗借自重）鏟取巖石，再拉緊提升鋼繩，將裝滿貨載的鏟斗向懸臂頂部提起。卸載時，松開牽引鋼繩和卸載鋼繩，使鏟斗重心移動，鏟斗向前傾翻而卸載。拉鏟通常安置在開采臺階的上部平盤上，挖掘其站立水平以下的礦巖。但大型剝離拉鏟也能挖掘其站立水平以上的礦巖。大型拉鏟的工作規(guī)格和鏟斗容積均較大，目前國外拉鏟的最大鏟斗容積為170m3，臂長達95m，因此廣泛用于開采水平礦體時，向采空區(qū)排棄廢石的剝離工作。例如，神華集團準格爾能源公司黑岱溝露天煤礦于200

13、4年投資9.6億元人民幣進行擴能技術(shù)改造（關鍵設備：吊斗鏟、深孔鉆機、大型單斗挖掘機、大型推土機、大型單斗自卸卡車），其中投資4.7億元人民幣，在國內(nèi)首次引進美國吊斗鏟先進生產(chǎn)工藝，全部擴能改造工程將于2006年6月底完成并投產(chǎn)，到2006年底，原煤產(chǎn)量將突破2000萬噸。經(jīng)過擴能改造后黑岱溝露天煤礦，年原煤產(chǎn)量最高可達到2500萬噸，將真正實現(xiàn)中國第一大露天煤礦目標。拉鏟挖掘機外形及工作狀況 抓鏟挖掘機外形 抓鏟抓鏟挖掘機的鏟斗由兩個或多個顎瓣鉸接而成，顎瓣張開，擲于挖掘面時，瓣的刃口切入土中，利用鋼索或液壓缸收攏顎瓣，挖抓土壤。松開顎瓣即可卸土。用于基坑或水下挖掘，挖掘深度大。也可用于裝載

14、顆粒物料。8. 多斗挖掘機除單斗挖掘機外，還有多斗挖掘機。兩者在工作原理及結(jié)構(gòu)方面都有很大區(qū)別。多斗挖掘機是一種有多個鏟斗連續(xù)進行挖掘作業(yè)的挖掘機械，它們有鏈斗挖掘機、輪斗式挖掘機等。 露天礦輪斗挖掘機在剝離軟巖表土 輪斗挖掘機成套機組 輪斗挖掘機輪斗挖掘機借助于安裝在斗輪上的鏟斗，在斗輪回轉(zhuǎn)時切割物料，鏟斗中的物料通過物料自重卸載于膠帶輸送機直接卸于采空區(qū)，或卸入運輸設備和工作面膠帶輸送機。輪斗挖掘機在作業(yè)時具有沖擊負荷小、維修量小、能量消耗低、小時生產(chǎn)能力高、線性參數(shù)大和能連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點，五十年代后在一些條件適宜的露天礦中得到應用。輪斗挖掘機主要挖掘松軟的或不堅硬的土巖和有用礦物。例如，神

15、華準格爾能源公司黑岱溝露天煤礦采用我國太原重工股分有限公司同德國克虜伯公司合作制造的成套輪斗挖掘機組。該輪斗挖掘機組包括輪斗挖掘機（C3100型，理論生產(chǎn)能力3100m3/h，4臺）、皮帶輸送機、卸料車、排土機等設備。其生產(chǎn)工藝過程：斗輪挖掘機采掘的物料（表土），通過皮帶機-膠帶運輸機-卸料車，最后由排土機堆棄至料場，實現(xiàn)全連續(xù)生產(chǎn)過程。我國云南小龍?zhí)睹旱V則采用“輪斗挖掘機-帶式輸送機-排土機”開采工藝。 鏈斗挖掘機鏈斗挖掘機是在兩條封閉斗鏈上均勻安裝多個鏟斗，封閉斗鏈沿著具有一定形狀的斗架移動，鏟斗在斗鏈的帶動下挖掘物料，并卸載于一定的運輸設備中。主要用以挖掘松軟的非膠結(jié)土、沙及有用礦物。

16、9. 螺旋鉆螺旋采煤機螺旋采煤機采煤是露天煤礦中一種特殊的工藝方式。它把穿爆、挖掘、裝載和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)聯(lián)在一起，利用旋轉(zhuǎn)鉆具開鑿大直徑鉆孔，從而達到將煤炭開采出來的目的。與大孔徑相適應的煤層厚度為5001200cm，孔深達2060m，鉆孔平行布置，以回采露天礦中的煤炭。鉆孔是直接在臺階坡面下或?qū)ｉT開鑿的開段溝坡面下的煤層上鉆孔，因而無需剝離煤層上面的覆蓋巖層。螺旋采煤機工作原理如圖所示，其有三個主要部分組成： 切割頭具； 帶有套管的螺旋運輸機； 附有動力及控制裝置的機架，機架裝在滑撬或底墊上以供移動。切割頭是帶有截齒的圓框裝置，將煤層破碎成合適的塊度，進入帶套管的第一節(jié)螺旋桿中。隨后螺旋桿將煤炭

17、運輸至膠帶提升運輸機。為了避免螺桿自重產(chǎn)生下垂的影響，切割頭開始時應緊靠煤層上部。螺旋采煤機主要適用于露天開采已到達最終境界，開采邊幫下部的煤層。10. 單斗挖掘機的工作參數(shù)采用板書的形式講授單斗挖掘機見圖1.3.1，主要有如下工作參數(shù)：挖掘半徑Rw挖掘時由挖掘機回轉(zhuǎn)中心至鏟斗齒尖的水平距離。站立水平挖掘半徑Rwp鏟斗平放在站立水平面上的挖掘半徑。最大挖掘半徑Rw，max斗柄水平伸出最大時的挖掘半徑。最大挖掘高度時的挖掘半徑Rw。挖掘高度Hw挖掘時鏟斗齒尖距站立水平的垂直高度。最大挖掘高度Hw，max挖掘時鏟斗提升到最高位置時的垂直高度。最大挖掘半徑時的挖掘高度Hw。卸載半徑Rx卸載時由挖掘機

18、回轉(zhuǎn)中心至鏟斗中心的水平距離。最大卸載半徑Rx，max斗柄水平伸出最大時的卸載半徑。最大卸載高度時的卸載半徑Rx。卸載高度Hx鏟斗斗門打開后，斗門的下緣距站立水平面的垂直高度。最大卸載高度Hx，max斗柄提到最高位置時的卸載高度。最大卸載半徑時的卸載高度Hx。下挖深度Hh鏟斗下挖時，由站立水平面至鏟斗齒尖的垂直距離。上述工作參數(shù)是挖掘機作業(yè)的主要規(guī)格尺寸，也是確定采裝作業(yè)參數(shù)的基礎，它們隨動臂傾角的調(diào)整而改變。較陡的動臂可使挖掘高度和卸載高度加大，但挖掘半徑和卸載半徑則相應減?。环粗?，動臂較緩時，則挖掘高度和卸載高度減小，而挖掘半徑和卸載半徑增大。一般在30°50°之間調(diào)整

19、，通常取=45°。鏟斗容積（斗容）是反映鏟斗挖掘機大小的主要指標，斗容越大則工作參數(shù)也越大。11. 采裝機械鏟的裝車方式采裝機械鏟的工作方式，根據(jù)運輸設備的位置，可分為以下幾種： 平裝車：運輸設備（鐵路車輛或自卸汽車）與挖掘機布置在同一水平，如圖3-6b、c；是露天礦山最常用的一種采裝方式。采裝條件好，調(diào)車方便，挖掘機生產(chǎn)能力較高。 上裝車：運輸設備（鐵路車輛或自卸汽車）位于開采臺階上部平臺，如圖3-6d；上裝車方式，司機操作比較困難、挖掘機采裝循環(huán)時間長，生產(chǎn)能力較低，但對于鐵路運輸，用上裝車掘溝運輸組織簡單，列車周轉(zhuǎn)快。 端工作面盡頭式平裝車（圖3-6e）；盡頭式裝車，裝載條件差

20、，循環(huán)時間長，生產(chǎn)能力低，一般用于掘溝、復雜成分礦床選擇開采、不規(guī)則礦體開采及露天礦最后一個水平的開采。 進行搗堆作業(yè)（圖3-6a）。 12. 單斗挖掘機的工作面參數(shù)臺階高度h單斗挖掘機的工作面參數(shù)是指單斗挖掘機作業(yè)面的幾何參數(shù)，主要有臺階高度h、采掘帶寬度bc、工作平盤寬度B、采區(qū)長度Lc。工作面參數(shù)是否合理直接影響采裝效率。 臺階高度h臺階高度是露天開采的最基本、最重要的參數(shù)之一，受各方面因素制約，如挖掘機工作參數(shù)、礦巖性質(zhì)和埋藏條件、穿孔爆破工作要求、礦床開采條件及運輸條件等。同時它也影響著露天開采的各個工藝環(huán)節(jié)和生產(chǎn)能力等。一般來說，在露天礦設計時，首先應確定臺階高度。由于挖掘機直接在

21、臺階下挖掘礦巖，臺階高度既要保證作業(yè)安全，又要有利于提高采裝工作效率。 挖掘機工作參數(shù)對臺階高度的影響挖掘機工作參數(shù)是確定合理臺階高度的最重要因素。合理的臺階高度應在保證挖掘機安全作業(yè)的前提下，盡可能地提高挖掘機的滿斗系數(shù)，保證挖掘機小時生產(chǎn)能力最高、時間利用率最大，同時應考慮到采礦臺階的選采需要。 平裝車時的臺階高度當挖掘機與運輸設備在同一水平上作業(yè)時，對于不需要預先爆破的松軟礦巖工作面（圖1.3.2），為避免臺階上部形成傘巖突然塌落，以及便于控制挖掘，臺階高度一般不大于挖掘機的最大挖掘高度。若超過最大挖掘高度，上部懸空的礦巖突然塌落，會造成局部埋住或砸壞挖掘機，以至危及作業(yè)人員安全。對于需

22、要爆破的堅硬礦巖工作面（圖1.3.3），爆堆高度應與挖掘機工作參數(shù)相適應。由于爆破后的爆堆高度通常小于臺階高度，故臺階高度可以比挖掘軟巖時大一些，但要求爆堆高度Hb不大于挖掘機的最大挖掘高度Hw，max。當爆破后礦巖塊度不大，無粘結(jié)性，且不需要分別采裝時，爆堆高度可允許為最大挖掘高度的1.21.3倍。 上裝車時的臺階高度當運輸設備位于臺階上部平盤時（主要用于鐵路運輸?shù)木驕献鳂I(yè)，見圖1.3.4），為使礦巖有效地裝入運輸設備，臺階高度h按挖掘機最大卸載高度Hx，max和最大卸載半徑Rx，max來確定，即 （來自）式中 hc臺階上部平盤至車輛上緣高度，m；ex鏟斗卸載時，鏟斗下緣至車輛上緣間隙，一般

23、ex0.51.0m；c鐵路中心線至臺階坡底線的間距，m；Rx，max挖掘機最大卸載高度時的卸載半徑，m；Rwp挖掘機站立水平的挖掘半徑，m；臺階坡面角，度；上裝車的臺階高度取上述兩式中的較小值。臺階高度不宜過低。臺階高度過低時，鏟斗不易裝滿，降低了采裝效率，而且還要增加臺階數(shù)目，使道路及動力管線等鋪設與維修量相應增加。因此，挖掘軟巖時的臺階高度與挖掘堅硬礦巖時的爆堆高度均不應低于挖掘機推壓軸高度Ht（即，推壓軸距挖掘機站立水平的垂直距離）的2/3。 其他因素對臺階高度的影響 礦巖力學性質(zhì)和賦存條件臺階的穩(wěn)定性是保證礦山安全生產(chǎn)的必要條件，合理的臺階高度首先應保證臺階具有穩(wěn)定性。臺階的穩(wěn)定性決定

24、于礦巖的性質(zhì)、臺階高度、坡面角以及工作線與層理方向的關系。通常，按穩(wěn)定性得出的臺階高度，比其它條件得出的臺階高度要大。一般來說，礦巖松軟時，臺階高度取值較小，礦巖堅硬時取值較大。在確定臺階高度的具體標高時，應當考慮每個臺階盡可能由同一性質(zhì)的礦巖組成，使之有利于爆破、采掘，并減少礦石損失與貧化。 穿爆工作臺階高度應與穿孔設備的最佳穿孔深度（即，在不降低穿孔效率時的最大穿孔深度）相適應。增大臺階高度可以減少鉆機的移動、穩(wěn)車和鉆機開口片幫等時間，從而提高鉆機的利用率。但由于鉆孔深度增大，引起鉆具振動和磨損增大，以及鉆孔速度降低。同時，由于底盤抵抗線增大，將惡化爆破質(zhì)量，增加大塊和根底，而使挖掘機的生

25、產(chǎn)能力降低。在裂隙礦巖中穿孔易卡鉆具，臺階高度應取較小值。 開采強度礦床的開采強度與工作線推進速度和掘溝速度（可理解為新水平準備）有很大影響，而工作線推進速度和掘溝速度又受臺階高度的影響，因而臺階高度直接影響到露天礦的開采強度。因此，臺階高度要結(jié)合礦床開采強度來綜合考慮。增大臺階高度，露天礦臺階水平推進速度與垂直延深速度均有所降低。因此，在礦山基建時期，應采用較小的臺階高度，以加快水平推進速度，縮短新水平準備時間，盡快投入生產(chǎn)。 運輸條件臺階高度增加時，可減少露天礦臺階總數(shù)，簡化開拓運輸系統(tǒng)，尤其在采用鐵道運輸時，可使鋼軌、管線的需用時減少，線路移設、維修工作量大為減少。但在凹陷露天礦，臺階高

26、度增大后，將導致礦巖的運輸重心下降，提升運輸功增加。 礦石損失與貧化開采礦巖接觸帶時（圖1.3.5），礦巖的混雜會增大礦石的損失貧化。在礦體傾角和工作線推進方向一定的情況下，礦巖混采寬度隨臺階高度增加而增大，礦石的損失與貧化也隨之增大。對于開采品位較低的礦床來說，大面積的礦巖混雜，會進一步降低了采出原礦的品位。圖1.3.5是工作線從頂幫向底幫推進的礦巖混雜界限，當臺階高度由h增大到h時，混采寬度由L增加到L，礦巖混采增量為： （m2） 總之，影響臺階高度的因素很多，而這些因素又是互相聯(lián)系、互相矛盾的，不能片面地以其一個因素來確定臺階高度，要做全面技術(shù)經(jīng)濟分析來確定。但采裝設備是影響臺階高度的主

27、要因素。對于14m3斗容的挖掘機，臺階高度一般在1012 m；機械化程度低采用小型設備的中小礦山，臺階高度小于10m。13. 單斗挖掘機的工作面參數(shù)采區(qū)長度Lc 采區(qū)長度Lc劃歸一臺挖掘機采掘的臺階工作線長度叫做采區(qū)長度，又稱挖掘機工作線長度，如圖1.3.6所示。采區(qū)長度要根據(jù)具體的開采技術(shù)條件和需要劃定，一般是根據(jù)穿爆與采裝的配合、各水平工作線的長度、礦巖分布和礦石品位變化、臺階計劃開采強度和運輸方式等條件來確定。采區(qū)短，則每一臺階的挖掘機工作面多，加強了工作線的推進；但采區(qū)長度不能過短，否則臺階上車輛多，組織困難，各采區(qū)相互影響，穿爆裝不易協(xié)調(diào)；采區(qū)長度過長，臺階推進慢，生產(chǎn)能力下降。采區(qū)

28、的最小長度應滿足挖掘機正常作業(yè)，并有足夠的礦巖儲備。 為了使穿爆和采裝工作密切配合，保證挖掘機正常作業(yè)，根據(jù)露天礦生產(chǎn)經(jīng)驗，每爆破一次應保證挖掘機有510天的采裝爆破量。為此，常將采區(qū)劃分為三個作業(yè)分區(qū)，即采裝區(qū)、待爆區(qū)、穿孔區(qū)。故采區(qū)的最小長度為（m）式中 Q挖掘機日生產(chǎn)能力，m3/d；q單位工作線長度的爆破量，m3/m；N作業(yè)分區(qū)數(shù)。有時，由于臺階長度的限制，只能分成兩個作業(yè)分區(qū)或一個作業(yè)區(qū)。此時應加強穿孔能力，以適應短采區(qū)作業(yè)的需要。采區(qū)長度的確定，除考慮穿爆與采裝工作的配合外，還應滿足不同運輸方式對采區(qū)長度的要求，即，運輸方式對采區(qū)長度有重大影響，不同的運輸方式對采區(qū)長度的要求各異。

29、當采用汽車運輸時，由于各生產(chǎn)工藝之間配合靈活，采區(qū)長度可以縮短，一般不小于150200m，同一水平上工作的挖掘機數(shù)可為24臺，以保證汽車易于調(diào)轉(zhuǎn)和有足夠的爆破礦量，并且與相鄰挖掘機有一定的安全距離。 采用鐵路運輸時，采區(qū)過短，則盡頭區(qū)采掘的比重相應增加，采運設備效率降低。因此，采區(qū)長度一般不得小于列車長度的23倍，即不小于400m（煤礦一般為8001500m），以適應運輸調(diào)車的需要。對于需要分采和在工作面配礦（即質(zhì)量中和）的露天礦，采區(qū)長度應適當增加。對于中小型露天礦，開采條件困難并需要加大開采強度時，采區(qū)長度可適當縮短。當工作水平上采用盡頭式鐵路運輸時，為保證及時供車，同一個開采水平上工作的

30、挖掘機數(shù)不宜超過兩臺。當采用環(huán)形鐵路運輸時，由于列車入換條件得到改善，當臺階工作線長度足夠時，可增加采區(qū)數(shù)目，但同時工作的挖掘機數(shù)不宜超過三臺。我們知道，地下開采中，將井底車場按礦車運行系統(tǒng)分為盡頭式井底車場、折返式井底車場和環(huán)形井底車場三種。 盡頭式井底車場。用于罐籠提升，其特點是井筒單側(cè)進、出車，空重車的儲車線和調(diào)車場均設在井筒一側(cè)，需從罐籠拉出空車后，再推進重車。 折返式井底車場。其特點是井筒或卸車設備（如，翻車機）的兩側(cè)均敷設線路，一側(cè)進重車，另一側(cè)出空車，空車經(jīng)過另外敷設的平行線中或從原線路變頭（改變礦車首尾方向）返回。 環(huán)形進底車場。其特點是由井筒或卸車設備出來的空車經(jīng)由繞道返回，

31、形成環(huán)形線路。14. 單斗挖掘機的工作面參數(shù)采掘帶寬度bc 采掘帶寬度bc在進行采剝時，將臺階劃分為若干個具有一定寬度的條帶，稱為采掘帶。采掘帶寬度是指挖掘機側(cè)向裝車時垂直采掘帶移動一次的最大挖掘?qū)挾?。采掘帶寬度這一參數(shù)對不同運輸方式的作用不同。對于汽車運輸?shù)墓ぷ髅?，由于汽車運輸靈活，采掘帶寬度已失去作為工作面控制參數(shù)的意義，故可不必確定采掘帶寬度（即，采用汽車運輸時采掘設備在平面上沿采掘帶長度移動的中心線經(jīng)常變化，采掘設備的工作參數(shù)有時不能充分利用）。采用鐵路運輸時，采掘設備的移動中心線沿采掘帶全長固定不變，采掘設備的工作參數(shù)得到充分利用。因此，為保證挖掘機生產(chǎn)能力最高，確定采掘帶寬度值十分

32、重要。采掘帶寬度過窄，挖掘機移動頻繁，作業(yè)時間減少，挖掘機的生產(chǎn)能力降低，同時履帶磨損增加，移道次數(shù)增加。采掘帶過寬，則挖掘機的挖掘條件惡化，采掘帶邊緣部分滿斗系數(shù)降低，殘留礦巖較多，清理工作量大，同樣使挖掘機的生產(chǎn)能力降低。 對于鐵路運輸工作面，合理采掘?qū)挾鹊拇_定應遵循以下原則。 挖掘不需爆破的松軟土巖時，采掘帶寬度取決于挖掘機的工作參數(shù)（圖3-7或圖1.3.2）。為了保證滿斗挖掘，提高挖掘機工作效率，合理的采掘帶寬度應保持挖掘機向里側(cè)回轉(zhuǎn)角不大于90°，向外側(cè)的回轉(zhuǎn)角不大于30°，即采掘帶寬度和挖掘機側(cè)向裝車時站立水平挖掘半徑應保持如下關系： （有的文獻為） 當采用鐵道

33、運輸時，還要考慮裝載條件。為減少移道次數(shù)，合理采掘帶寬度不得超過下式計算值： （m） （有文獻為：）式中 f斗柄規(guī)格利用系數(shù)，f=0.80.9；c外側(cè)臺階坡底線或爆堆坡底線至鐵路中心線距離，c=34m；Rx，max挖掘機最大卸載半徑，m；Rwp挖掘機站立水平的挖掘半徑，m； 在開采需要爆破的堅硬礦巖時，采掘帶分為實體采掘帶和挖掘機采掘帶。實體采掘帶寬度就等于臺階一次爆破的進尺，它取決于爆破參數(shù)的大小。在露天礦的設計及計劃編制中，常用到的是實體采掘帶寬度。挖掘機采掘帶寬度是指挖掘機的一次采幅寬度。挖掘機采掘的對象是爆堆時，就要求爆堆的寬度與挖掘機的工作規(guī)格相適應。因此，應確定合理的爆破參數(shù)和爆破

34、方法，以控制爆堆寬度等于挖掘機采掘帶寬度的整數(shù)倍，即： b=bC式中 b爆堆寬度，m；爆堆寬度為挖掘機采掘帶的整數(shù)倍；bC挖掘機采掘帶的平均寬度，m。 當臺階為單（雙）排孔爆破時，爆堆常采用兩種采掘方式，即一爆一采和一爆兩采，如圖3-8所示。 若爆堆寬度符合下列條件時，可采用一爆一采（爆堆由機械式正鏟一次采完）的方法 （m）式中 A1挖掘機采掘帶寬度，m。若爆堆寬度超過上述條件時，可采用一爆兩采（爆堆由機械式正鏟兩次采完），爆堆寬度應控制為 （m）式中 A2挖掘機第二采掘帶寬度，。在實際工作中，爆堆寬度往往大于上述公式所限制的數(shù)量。因此，爆破后常用挖掘機或推土機清理工作面；然后進行采裝。為了控

35、制爆堆，我國一些露天礦成功地應用了多排孔微差擠壓爆破的方法，改善了裝運條件。15. 單斗挖掘機的工作面參數(shù)工作平盤寬度B 工作平盤寬度B工作臺階的水平部分稱為工作平盤。工作平盤是采裝運輸作業(yè)的場地。保持必要的工作平盤寬度是保證上下臺階各采區(qū)之間正常進行采剝工作的必要條件。工作平盤寬度主要取決于爆堆寬度、運輸設備規(guī)格、動力管線的配置方式以及作業(yè)的安全寬度等。僅按布置采掘運輸設備和實現(xiàn)正常采裝運輸作業(yè)考慮所必須的工作平盤寬度，稱為最小工作平盤寬度（Bmin），其組成要素如圖1.3.7。汽車運輸時最小工作平盤寬度（圖1.3.7(a)）： 式中 b爆堆寬度，m；c爆堆坡底線至汽車邊緣的距離，m；d車輛

36、運行寬度，m；e線路外側(cè)至動力電桿的距離，m；f動力電桿至臺階穩(wěn)定邊界線的距離，m；g安全寬度，g=h(cot-cot)，m；臺階穩(wěn)定坡面角，度；臺階坡面角，度。鐵路運輸時最小工作平盤寬度（圖1.3.7(b)）： 式中 c1爆堆坡底線至鐵路線路中心線間距，一般23m；d1鐵路線路中心線間距，同向架線d16.5m，背向架線d18.5m；e1外側(cè)線路中心至動力電桿間距，e1=3m；其他符號意義同前。根據(jù)實踐經(jīng)驗，最小工作平盤寬度約為臺階高度的34倍。上述最小工作平盤寬度是在通常應用的緩工作幫開采條件下，維持臺階之間正常采剝關系的最小尺寸。露天礦實際工作平盤寬度通常大于最小工作平盤寬度。當實際工作平

37、盤寬度小于最小工作平盤寬度時，就意味著正常的生產(chǎn)關系被破壞。因此，保持最小工作平盤寬度是保證露天礦實現(xiàn)正常生產(chǎn)的基本條件。為了保證礦山持續(xù)正常生產(chǎn)，采礦臺階除應有最小工作平盤寬度外，還應有足夠的回采礦量。因此，工作平盤寬應為最小工作平盤寬度與回采礦量所占的寬度之和。對于剝離臺階，考慮到各臺階工作線推進的不均勻性，其平盤寬度也應大于最小寬度值。工作平盤小于允許的最小寬度時，就意味著正常生產(chǎn)被破壞，它將迫使下部臺階減緩或停止推進，造成礦山減產(chǎn)。16. 前裝機、鏟運機、推土機前裝機、鏟運機、推土機廣泛地應用于道路修筑、港口、車站及建筑場地的土、砂挖掘和裝載等作業(yè)場所。露天采礦場內(nèi)主要作為輔助設備配合

38、工作面上的主要采掘設備進行作業(yè)，如選擇開采，清掃或清出礦層面，平整場地等。近年來在條件合適的露天礦場內(nèi)，也可作主要的采運設備。在實際工作中往往把兩種以上設備組合起來形成機組進行作業(yè)，如推土機-鏟運機組、推土機-前裝機組等。組合時應注意以下事項： 盡量減少組合數(shù)以保證工作效率； 聯(lián)動機組中各設備的能力應適當匹配以保證平衡； 盡可能滿足組合的并列化，以避免因一臺設備故障而引起全面停工。17. 前裝機采裝以鏟斗在裝載機前端進行鏟裝和卸料的裝載機，一般稱為前端式裝載機，簡稱前裝機。礦用前裝機有輪胎式前裝機與履帶式前裝機兩種，露天礦一般應用輪胎行走的前裝機。與相同斗容的挖掘機相比，輪胎式前裝機具有質(zhì)量輕

39、（為挖掘機的1/61/7）、行走速度快（一般為電鏟的3090倍）、機動靈活（有利于開采多品種礦石，可進行分別回采）、爬坡能力強（一般可爬2025°左右的坡度，因此可在較大坡度的工作面進行鏟裝或鏟裝運作業(yè)）、一機多能（既可作為露天礦的裝載設備，又可在一定的距離內(nèi)作為運輸設備）等優(yōu)點，在露天礦使用的越來越多。目前，國外已生產(chǎn)了功率為5001300kW，斗容為1023m3的露天礦用輪胎式前裝機。右圖是我國徐工集團生產(chǎn)的ZL50G型小型礦山裝載機。該機采用上柴卡特c6121發(fā)動機，德國ZF 4WG-200平行軸式動力換檔變速箱，先進的液壓技術(shù)，額定功率162KW，整機重量17.5t，額定載重

40、量5t，斗容量2.5m3，最大牽引力150KN，最大爬坡能力28º，卸載距離1130mm。為適應礦山作業(yè)環(huán)境，更好地滿足礦巖的鏟掘工況，ZL50G小型礦山裝載機的斗體強度及抗抗沖擊性顯著提高，挖掘能力更強。豪華型駕駛室，密封減振，配冷暖空調(diào)，操作環(huán)境舒適。輪胎式前裝機可作為采裝、采運或輔助設備在露天礦使用。 用作主要采裝設備在中小型露天礦，前裝機已作為主要裝載設備，直接向汽車或鐵路車輛或移動式破碎機及其他設備的受礦漏斗裝載。在中小型露天礦山采剝工作中，尤其是開采幾個相距不遠的礦體時，選用輪式前裝機采裝更為有利。 用作獨立的采、運設備前裝機是一種集采裝和短距離運輸于一身的綜合性工程設備

41、。在運距不大或運距和坡度經(jīng)常變化的礦山，輪式前裝機可作為獨立的采運設備，將采掘的礦石直接運往受礦地點。當工作面到排土場的運距較短和剝離量不大時，可直接向排土場運輸廢石。前裝機的合理運距一般為150300m。 用作掘溝設備前裝機掘溝時，溝寬可減少到6m，溝的坡度不應超過20。若溝的深度較大，可用分層掘進法，每個分層36m厚。 用作輔助設備在大型露天礦配合挖掘機作業(yè)，以提高挖掘機工作效率。同時兼作多種輔助作業(yè)，如清理工作面、維修道路、平整排土場、填塞鉆孔、清理邊坡、運輸重型零部件、在貯礦場進行裝載工作、松散土巖及清除積雪等。前裝機主要缺點是：生產(chǎn)能力較低（相當于挖掘機的1/2）；對礦巖塊度適應性差

42、，當爆破質(zhì)量不好和塊度大時采裝效率低；輪胎消耗量大；工作規(guī)格小，與其相適應的臺階高度一般不超過11m。輪胎式前裝機在條件適宜的礦山（如，礦巖硬度不大、破碎較好、料堆高度不大、爆堆無根底等），可取代電鏟作為主鏟使用，而在一些礦巖硬度較大的礦山，特別是大型金屬露天礦山，電鏟仍是一種較為有效的鏟裝設備。18. 鏟運機采裝鏟運機是一種兼有挖掘、運輸和翻卸功能的綜合性工程機械。鏟運機的最大用途是鏟裝非固結(jié)性礦巖（如，砂、土等），這些礦巖在鏟裝前不需松動或只需略微松動，但在鏟運那些需要松動力或是先爆破后松動的礦巖方面應用范圍正日益擴大。按行走方式分為自行式鏟運機和拖式鏟運機（通常由拖拉機牽引）兩種。常用的

43、鏟運機斗容量為2m3，5m3，6m3，7m3等數(shù)種，按鏟斗的操縱系統(tǒng)又可分為機械操縱和液壓操縱兩種。自行式鏟運機外形圖 拖式鏟運機外形圖露天礦山使用的鏟運機與井下礦山所使用的鏟運機不同。井下礦山，尤其是金屬礦山使用的所謂“鏟運機”，實際上是一種低車身的輪胎式前裝機。在此主要講解的是用于露天礦山的鏟運機。下圖是宇通重工集團生產(chǎn)的CL9自行式鏟運機。該機采用美國原裝超級動力換檔系統(tǒng)、美國EATON公司最新原裝全液壓負荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及新一代智能的工程機械電子檢測系統(tǒng)等國際尖端科技配置，保證了產(chǎn)品的可靠性和工作效率。適用于中距離大規(guī)模土方轉(zhuǎn)移工程，能綜合完成鏟土、裝土、運土和卸土四個工序，能控制填土鋪

44、卸厚度和平土作業(yè)并局部壓實，具有較高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性。在露天礦山開采中，可以進行剝離、回填和分層采掘等工作。該設備鏟斗容量為9m3，最大切土深度300mm，最大切土寬度2700mm，外形尺寸10038mm×2788mm×3050mm。在露天礦山中可用于下列工作：砂、粘土質(zhì)礦床的開采；松軟覆蓋巖層的剝離；在無運輸開采時降低剝離臺階的高度；建設公路和鐵路路基；平整建筑場地；進行其他建筑工程及土地恢復，配合大型挖掘機做削低臺階高、超前剝離和選擇開采等。鏟運機的適用條件是： 土巖較松軟，而且不含密集的礫石，一般為I級，對于級土巖，需要用犁巖機預先犁松方能使用。 土巖含水量不應超過

45、1015，當水分超過2025時，鏟運機作業(yè)時會被粘陷于土巖中。 鏟運機以下坡鏟土和水平鏟土較好。拖式鏟運機的通道坡度，一般以空車上坡不超過33，重車上坡不超過20，橫坡不超過810為宜；自行式鏟運機重車上坡一般不超過1215； 運距：適用于運距為600 1500m，當運距為200 350m時效率最高。鏟運機的優(yōu)點是： 機動性好； 可開采薄礦層； 能按品級分采分運，或按照一定比例混合礦石； 既可完成采剝作業(yè)，又能進行輔助作業(yè)（如筑路）； 設備簡單，在條件適宜時，生產(chǎn)成本低，勞動生產(chǎn)率高； 能有效地進行土地恢復工作； 對道路通行要求不高。缺點是： 工作指標受氣候影響較大； 對使用條件要求較嚴格； 運距增大時工作效率顯著下降。鏟運機由鏟斗（工作裝置）、行走裝置、操縱機構(gòu)和牽引機等組成。鏟運機的作業(yè)方式可被視為一個圓形或矩形的閉路循環(huán)，包括鏟土（裝載）、運輸（重