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地平王在露天煤矿中的应用分析
2011-10-24
地平王的前身是一种为铺设管道掘沟的机械设备,在10余年前由于平整路面的需要,该设备改装加上了切割滚筒,用于修补水泥及沥青碎石路面的切削和平整工作,由此得名地平王。后来该设备应用逐渐广泛,被引入到了金属矿山、非金属矿山及露天煤矿的生产中。经国内外露天矿实践证明,因其节省了穿孔、爆破等生产环节而大大提高了采矿生产效率,能在开采硬岩、薄煤层的选采等方面发挥优势。
地平王在露天煤矿中的应用分析 范正祥 大地工程开发(集团)有限公司 地平王的前身是一种为铺设管道掘沟的机械设备,在 10 余年前由于平整路面的需要,该设备改装加 上了切割滚筒,用于修补水泥及沥青碎石路面的切削和平整工作,由此得名地平王。后来该设备应用逐渐 广泛,被引入到了金属矿山、非金属矿山及露天煤矿的生产中。经国内外露天矿实践证明,因其节省了穿 孔、爆破等生产环节而大大提高了采矿生产效率,能在开采硬岩、薄煤层的选采等方面发挥优势。 地平王设备特点及应用条件 以地平王T1255为例,其工作原理是利用切割滚筒上的刀齿不断转动和机身的移动来实现对煤、岩或 夹矸层进行切割、破碎。该设备开采灵活性较强,切割速度快,切割深度调整灵活,范围为 0〜70cm,偏 差为±5 cm,有力保障了含矸率较高的煤层选采作业进度。切割滚筒破碎后的物料由推土机或装载机配合 后攒堆装车。由于物料粒度小而均匀,对装载自卸卡车厢斗的强度要求也可降低,甚至可以选用非工程车 辆代替矿用卡车,大大节省露天矿的设备投资。 该设备除可正常用于不受条件限制的区域外,更可用于开采条件严格的区域,如不允许爆破而物料较 硬的开采区域、软岩中含有不规律分布的硬岩以致无法实施爆破的区域以及煤层含矸率高而需要选采的煤 层。其切割、破碎作业状态如图1所示。 地平王应用于露天采矿的工艺特点 地平王应用于露天采矿,在工艺方面的主要优点包括以下几点。 ( ( 1)机动灵活,具有较高的行走速度和切割速度,具有较大的生产能力。 2)管理简单,由于开采过程中省去了穿孔、爆破和破碎等环节,使生产工艺环节变得简单,利于管 理。 ( 3)选采的效果好,对含矸率高的煤层进行选采,可提高煤质,节省煤炭后续加工费用。当煤层内夹 矸较多或煤层厚度较薄时,地平王可以沿煤层顶底板进行准确开采,大大降低了煤层顶底板混入和煤层内 夹矸的混入,同时也可采出更多的煤炭资源,从而达到提高生产效益的目的。 ( 4)对采掘物料适应性强。由于地平王装有大功率发动机,适于挖掘坚硬物料,最大切割硬度可达 90MPa。对于普通露天矿的煤、岩等物料均不存在切割问题。 5)可用于我国北部寒冷地区各大露天煤矿的冬季冻土处理。 当然,它也有一些不足之处,如需要推土机、装载机等辅助设备配合装车,不具独立采装能力。设备 1 ( 所需动力为柴油,柴油消耗量较大,成本相对较高等。 地平王的实际应用分析 一直以来,国内外露天煤矿的煤、矸选采为一大难题,尤其是多煤层、坚硬煤层、含矸率较高的复合 煤层的处理,往往会大大降低设备的作业效率。开采规模较大的露天矿,每年推进强度一般在200~300m, 在煤岩硬度较小时采用斗容量 2~3m3 的液压反铲对含矸率较高的煤 层进行选采,其最低选采厚度不能低于 0.5m,若再减小选采厚度, 则液压反铲采掘速度就适应不了露天矿的整体推进强度,无法满足生 产要求。煤岩硬度较大的露天矿需要采用犁松、爆破等手段后再进行 选采,其开采速度更无法保证,最终只能是提高煤层选采厚度,这也 是一般露天矿的选采厚度是1m的主要原因。因此,对于开采规模较 大、煤层数量较多、含矸率较高的露天煤矿,只能通过后期的洗选方 式来对煤进行加工提质,否则要么降低生产规模,要么降低煤炭质量。若降低煤炭质量则会明显降低市场 竞争力从而影响企业的经济效益。 以下是一组某矿实际的原始煤层含矸率数据:该矿共有7层煤,年生产规模为2 000万t。其中大部 分煤层厚度较薄,一般为 2~5 m,仅有 6 煤厚度约为 10 m,煤层间岩石层也较薄,在不同选采厚度条件 下的各煤层理论含矸率情况见表格。 由表中可以看出,各煤层在不进行选采的情况下含矸率均在11%以上,最大为2煤27.17%,而在0.3m 的选采条件下,其含矸率可降低至 3%以下,产品煤综合含矸率仅为 1.6%。当采用传统工艺的液压反铲挖 掘机 0.5 m 选采时,其设备采掘效率将大大降低,且很难满足露天矿 2000 万 t 年生产规模的开采需要, 因此只能增大夹矸的选采厚度以满足露天矿2 000万t年生产规模的开采强度要求。 对于该矿条件,如果采用地平王开采,由于其切割深度为0~70cm,可轻松实现0.3 m(即30 cm)的选 采要求,这不仅可以满足露天矿大规模开采的推进强度,而且可以大大提高产品煤的质量,增强其市场竞 争力。另外,煤层和煤层之间的剥离物也可采用地平王切割开采,解决了薄夹层浅孔爆破的困难。因此, 本矿应用地平王可实现较好的综合经济效益。 2 011年6月,位于新疆的一座露天煤矿已购置了1台地平王T1255投入剥离物切割生产,实际生产状 态如图2所示。这标志着国内的露天采矿设备向新的方向迈出了较大一步。 在现代露天开采设备的发展中,地平王将逐渐成为主要设备之一。我国煤层层数较多、结构比较复杂 的霍林河露天煤矿、胜利露天煤矿以及冬季冻土深度超过2 m的伊敏露天煤矿、宝清露天煤矿和准格尔黑 岱沟露天煤矿等均是能够发挥利用地平王开采优势的潜在客户。但在决定采用该设备之前,建议业主单位 委托设计研究机构进行地平王具体的性能指标和经济指标分析,并和原有作业方式进行经济性比较,以确 保选用该设备的成功性和经济合理性。 各煤层不同选采厚度时理论含矸率统计表 选采 厚度 选采后理论含矸率(%) ( m) 1煤2煤3煤4煤5煤6煤7煤综合平均 不选采 11.3 27.17 21.82 24.66 12.85 11.45 13.83 13.16 26.03 21.82 24.66 12.42 11.45 13.18 13.04 23.81 20.48 23.69 12.09 11.45 13.18 12.45 ≥ ≥ 1 11.3 0.9 11.3 ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 0.8 11.3 21.68 18.51 21.68 11.46 11.21 12.78 11.56 0.7 10.74 18.37 16.14 19.44 10.36 10.07 11.93 10.35 0.6 9.99 0.5 8.95 0.4 7.07 0.3 1.97 0.2 0.09 15.97 13.6 17.17 9.9 9.24 11.83 9.32 9.99 11.34 11.68 13.69 8.06 7.85 5.13 7.76 5.39 1.6 6.77 7.94 2.27 9.53 2.86 5.08 1.77 7.89 0.65 1.73 2.85 0 0.19 0.09 0.17 0 0.32 0.11 0.1 0 0 0 0.03 0 0 0 0.002
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