復(fù)雜煤層露天開采的新技術(shù).pdf

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1、★露天論壇★復(fù)雜煤層露天開采的新技術(shù)中國礦業(yè)大學(xué)張瑞新王忠強(qiáng)霍林河礦務(wù)局林宏王耀輝張桂軍張萬里摘要針對露天煤礦復(fù)雜煤層的地質(zhì)條件,全面分析了傳統(tǒng)的露天采礦設(shè)備、工藝形式的特點(diǎn)和在復(fù)雜煤層開采中存在的問題。在綜合評述國內(nèi)外連續(xù)式露天采礦機(jī)研制和開發(fā)現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)類型和系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上,通過實(shí)例研究表明露天采礦機(jī)在復(fù)雜煤層露天開采中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞露天采礦機(jī)露天采礦工藝復(fù)雜煤層選擇開采1概述露天礦采裝設(shè)備的選擇除了考慮所開采物料的地質(zhì)條件、投資等因素外,還主要取決于所開采物料的硬度。因此,按照露天采裝設(shè)備的切割能力(如圖[1]1所示)可以把傳統(tǒng)的采礦設(shè)備分為兩大類:A類是開采松軟物料

2、的輪斗鏟;B類是開采堅(jiān)硬物料的單斗鏟(包括電鏟、液壓鏟等),一般在采裝前需要通過穿孔、爆破來松碎物料。相應(yīng)地把傳統(tǒng)的露天開采工藝歸納為表1所示的A,B和C三種工藝形式。其中,A類是輪斗鏟連續(xù)式露天開采工藝,生產(chǎn)高效、效圖1采礦設(shè)備切割力示意圖益較好,但因其切割力較小使應(yīng)用受限;B類是單斗鏟間斷工藝,其應(yīng)用最為廣泛,但因運(yùn)輸環(huán)節(jié)間斷,生產(chǎn)效率下降、成本較高;C類的單斗鏟半連續(xù)式的露天開采工藝,綜合了間斷式工藝與連續(xù)式工藝的長處,用在開采堅(jiān)硬礦物的露天礦,但因破碎環(huán)節(jié)的增加和系統(tǒng)的進(jìn)一步復(fù)雜化,其應(yīng)用也頗為受限。因露天采礦機(jī)此,采礦生產(chǎn)迫切需要一種能直接采掘堅(jiān)硬物料的連續(xù)式采礦設(shè)備。生產(chǎn)實(shí)

3、踐證明,傳統(tǒng)的采掘設(shè)備如輪斗鏟或單斗鏟因其規(guī)格大和以圖2所示的工作面作業(yè)方式采裝物料,不適宜用于開采結(jié)構(gòu)復(fù)雜的礦層,尤其是象表單斗鏟輪斗鏟[2]2所列的中國幾個大型露天煤礦,當(dāng)有大量的煤矸圖2采礦設(shè)備工作面作業(yè)方式示意圖混雜結(jié)構(gòu)的礦層存在時,這些設(shè)備很難進(jìn)行有20中國煤炭第25卷第3期1999年3月效的選擇開采,既使是強(qiáng)制性進(jìn)行選擇開采,因輪斗表1所列的C類半連續(xù)工藝生產(chǎn)的鉆孔、爆破和破鏟和單斗鏟的最小選采厚度不過015m或1m,仍然碎機(jī)破碎等環(huán)節(jié),與卡車或膠帶配合成為一種新興的難以滿足生產(chǎn)對煤質(zhì)的需求,此時反而因采裝設(shè)備作(表1所示的D類)半連續(xù)式或連續(xù)開采工藝形式。業(yè)效率的顯著下降

4、、生產(chǎn)成本的增加惡化了經(jīng)濟(jì)效隨著這種工藝設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展和完善必將成為中[3、4][4、5]益,難以為礦山接受。因此,礦山生產(chǎn)需要一種硬物料和復(fù)雜煤層開采的理想設(shè)備。對復(fù)雜礦層進(jìn)行有效的選擇開采的設(shè)備。目前,中國幾大露天煤礦開采的大都是水平或近鑒于此,一種新興的露天采礦設(shè)備———連續(xù)式露水平的的復(fù)雜煤層,煤質(zhì)較差、硬度較高,尤其在冬季天采礦機(jī)(ContinuousSurfaceMiner)在80年代應(yīng)運(yùn)所開采物料的硬度增加3～10倍,輪斗鏟應(yīng)用受限。而生,其研制、開發(fā)和應(yīng)用成為采礦界引人注目的焦現(xiàn)有開采工藝下的原煤含矸率較高、回采率降低,而點(diǎn)。這種設(shè)備由于其獨(dú)特的切割機(jī)構(gòu)不僅可以達(dá)到這

5、些礦又大都不設(shè)選煤廠,生產(chǎn)原煤直接供電廠發(fā)80～100MPa強(qiáng)大的切割力(參見圖1),實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)硬電,煤質(zhì)對市場及經(jīng)濟(jì)效益影響較大。因此,露天采物料的連續(xù)式開采,而且采用了圖2所示的分層挖掘礦機(jī)開采工藝在中國的露天煤礦具有廣闊的應(yīng)用前形式,可對較薄的物料層(如012～015m)進(jìn)行有效的景。選擇開采。同時,該機(jī)集采、裝與破碎于一體,免去了表1露天開采工藝分類及特點(diǎn)工藝形式物料硬度采裝設(shè)備運(yùn)輸設(shè)備特點(diǎn)輪斗鏟或A1連續(xù)式軟膠帶生產(chǎn)能力大、效率高、成本較低鏈斗鏟自卸汽車機(jī)動靈活但生產(chǎn)成本較高B1間斷式硬單斗鏟鐵道生產(chǎn)成本低但生產(chǎn)能力受限自卸汽車-C1半連續(xù)式硬單斗鏟采裝間斷、運(yùn)輸半連續(xù),為間斷

6、與連續(xù)工藝的綜合應(yīng)用破碎機(jī)-膠帶自卸汽車采裝連續(xù)、運(yùn)輸間斷連續(xù)式自卸汽車-D1新式工藝硬采裝連續(xù)、運(yùn)輸半連續(xù)露天采礦機(jī)轉(zhuǎn)載站-膠帶膠帶采裝、運(yùn)輸均勻?yàn)檫B續(xù)工藝表2中國幾大露天煤礦基本情況簡表礦名HLHYMHYBSHHWS產(chǎn)量,Mt/a103512采煤工藝(原設(shè)計(jì)或?qū)嶋H采用)CB或AAB和C采煤工藝(可能的發(fā)展)C和DB或DA和DD和C煤種褐煤褐煤褐煤長焰煤平均傾角5°～13°3°～6°8°<10°煤硬度/MPa3192～131721124～91247185918～2914矸石硬度/MPa91810118～7116918133132可采煤層數(shù)9193～65煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜復(fù)雜一般上下分層復(fù)雜

7、注:這些露天礦均位于中國北方嚴(yán)寒地區(qū),冬季物料的硬度平均增加3～10倍。復(fù)雜煤層露天開采的新技術(shù)21表3露天采礦機(jī)分類、特點(diǎn)及應(yīng)用情況簡表切割機(jī)切割機(jī)分類制造廠家設(shè)備系列優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用情況構(gòu)位置構(gòu)形式SM14001)美國德克薩斯州一個褐煤礦;一次采高較小,僅0～SM2600結(jié)構(gòu)緊湊、選采能力2)澳大利亞享特谷地的西部各礦、芒0161m,對開采物料厚德國SM3000強(qiáng),切割力最大可達(dá)特·多利(MountThorley)礦;機(jī)滾度的適應(yīng)性不靈活,適體