露天采煤机在新疆露天煤矿的应用

于水

【摘 要】我国现阶段露天采煤通常采用间断开采工艺，从岩石、土层剥离、煤层开采、转运，需要火工爆破、二次破碎等工序。这种开采工艺不仅投入设备多，而且采煤效率低、安全水平差，同时造成环境污染。因此，探讨露天采煤机在露天煤矿生产中的应用，对于解决煤矿企业提高产能的瓶颈问题具有重要现实意义。

【关键词】露天采煤机；露天煤矿；新疆

一、前言

随着国家对煤炭需求的增加，以及传统露天采煤工艺对环境的破坏日益突显，如何既能安全采煤，实现高效连续生产，又能最大程度实现节能环保，实现可持续发展，是开采露天煤矿急需解决的一个难题。露天采矿机是近年发展起来的一种应用于露天矿山开采的新型设备，露天采矿机是从道路机械和井下综采机组移植开发的一种新型露天采矿设备，露天采矿机是从事筑路机械专业工程技术人员为了解决在石油危机中沥青价格高涨而需将沥青循环使用，并受到井工长臂式采煤法中的滚筒式采煤机切割及掘煤原理的启发而研制一种铣刨机，这种连续工艺显然也能用于露天矿山采掘作业中。自1981年在一些国家露天矿开始使用以来，在开采薄矿层及复合层状矿床的选采方面日益显示其优越性。其主要特点是集破碎、采掘、装载等工艺环节于一身，开采技术简单化、作业连续化，同时开采成本低。我国在开发的大型露天煤矿（产量规模10Mt以上）有平朔、霍林河、伊敏河、准格尔等10余个。目前，世界范围使用的露天采矿机根据其切削单元设计不同分为前悬臂切削单元、前置切削单元和中置切削单元等 3 种形式。露天采矿机开采工艺在国外露天矿山中已得到广泛应用，并且取得了较好的技术效果与经济效益。

二、露天采矿机的特性分析

露天采矿机应用于露天煤矿中确属一种新型设备，也是近年来发展起来的一种采矿设备。这种连续工艺显然也能用于露天矿山的采掘当中，且能开采比较坚硬的石灰石矿、硬石膏矿等。

1、露天采矿机的型式。目前，世界范围使用的露天采矿机根据其切削单元设计不同分为前悬臂切削单元、前置切削单元、中置切削单元3种。3种切削单元设计各有优势，其中切削单元在中置的露天采矿机使用较多，同样切削能力情况下机器自重最低，并采用了铣刨、皮带装卸的联合技术，无需进行钻孔、爆破、采装、破碎等环节，使采矿工艺简单化，实现安全高效生产。其中LMG950可调高式滚筒露天连续采煤机装备，除了可在中小型露天煤矿使用，实现露天煤矿的连续化作业、规模化生产之外，也适合在铝土、磷酸岩、油页岩、软石灰岩等矿使用。

2、露天采矿机的工作原理。露天采矿机的切削、破碎、装运一次性完成，其中部接近地表的部分装有一个采矿切削滚筒，工作时，随着整体的直线前进，滚筒及截齿做圆周运动，从而切碎矿岩，切削效率高，并且工作平稳。

3、露天采矿机的作业方式。露天采矿机的作业方式有分层铣削方法、分段铣削方法。

4、露天采矿机的技术规格。目前，露天采矿机经过 30 多年的积累和完善，其设备能力逐渐大型化、成熟化，产品系列众多。其中最新款为 4200SM 型露天采矿机，最大理论切削深度为0.65 — 0.83 m，切削宽度为 4.2 m，满负荷时油耗为 284 L/h，工作速度为 0 ～ 20m/min，理论爬坡能力为 20%，最大横向倾斜度为 8%，整机自重 172 400 kg，理论输料能力为 2 400 m3/h。

5、露天采矿机的性能

露天采矿机开采连续，工序单一、选采准确、机动灵活，并能控制粒度、投资省、成本低、资源损失少、坚固耐用，设备结构简单、操作及维修方便，露天采矿机最大的特点就是集破碎、采掘、装载等工艺环节于一身，开采技术简单化，且作业连续化。省去穿孔爆破作业工序所需的钻机等设备器材及相应的操作人员（二次破碎）以及由于爆破所必需采取的安全措施；也省去了开采后平整场地的平路机或推土机等设备和相应的操作人员。选采性能好选采性能好是该机的一个显著特点，它可通过其中置式转子的结构，逐层采掘，把不同质的煤、夹矸分别开采出来，并与顶、底板分离。其分离精度可达 10cm，开采厚度也很小，即使是 150mm 的煤（夹矸），也能顺利、经济的开采出来。另外 ， 露天采矿机的采深可通过 r 射线测试仪精确地测量出煤和夹石临界的位置，以便调节其采深，因而能最大限度地避免矸石的混入及煤的损失，提高煤质及回采率。生产能力高。能适应比较坚硬的煤岩、各种转载设备 （ 卡车、带式输送机 ） 以及各种工作场地等。投资省、建设快，成本低。应用露天采矿机不仅可省掉破碎部分投资、节省或减少选煤厂的投资 ， 而且该机由于工序单一，设备分块式安装，建设速度快，在度露天矿山应用广泛。但也有不足的地方，露天采矿机备品备件昂贵、供货周期长。而且我是内燃驱动，在我国目前“节能减排”的大环境下，比电力驱动的耗能成本要高。另外，开采至端部有“盲区”，不能自身开采，需要辅助设备完成。

三、露天采煤机在新疆某露天煤矿的具体应用

新疆矿区露天煤矿矿地表面积 15.81 km2，总体呈走向北东倾向西南的缓倾斜单斜构造，矿田构造复杂程度为简单型。煤田含煤层数多、厚度大、含煤系数高，连续性好，可采储量 1100.85 Mt，首采区服务年限 48 a。该矿设计规模为 10 Mt/a，其中首采区平均剥采比 2.40 m3/t，首采区最大开采深度为 360 m。本矿有 3 层主要可采煤层，自上而下分别为 C7、C6、C5 号煤层，C7煤层平均厚度为 71.47 m（占全矿资源储量的 95%以上），煤层倾角约 5°。煤种以粘结指数为 0 的长焰煤为主，零星分布长焰煤和褐煤，属于低—中灰煤，特低—低硫、特低—低磷、高热值煤，可作为优质火力发电、工业锅炉及民用煤。根据该露天煤矿情况，可以选择的开采工艺有很多，遵循技术可行、经济合理、方案优化的原则，经过多次论证，采用露天采矿机—卡车+半移动式受煤槽（地面）带式输送机半连续开采工艺。C7号露天矿田因煤层中的矸石夹层多， 采用单斗铲采装不利于选择开采。根据露天采矿机的技术性能， 有选采性能好和并不需穿孔爆破而直接采掘， 煤矸不易混合， 切割后煤炭粒度不大于300 mm， 不需破碎机破碎就能满足胶带运输机要求的特点， 使采煤工作面作业环节单一， 特提出采用采矿机采煤的开采工艺。经过计算， 需采矿机 6 台。通过对现有几种露天采矿机的综合分析， 选定奥钢联生产的 VASM2E 型（ 电力驱动） 露天采矿机。此选采方案相对于液压铲选采方案节省露天矿费用10 元/t。VASM2E 型（ 电力驱动） 露天采矿机选采精度可达到 0.2m，其选采后含矸率为 7.74%，较选采前含矸率降低17.67%。极大的提高了煤炭发热量和回收率。

四、结语

国外应用经验表明，露天采矿机可实现连续开采，大幅度提高劳动生产率，增加矿山生产能力。在复合煤层和薄煤层的选择开采中，可提高原煤质量，节省选煤和矸石运输费用，减少资源损失，提高矿山经济效益。本文通过对新疆某煤矿露天开采可以看出，露天采矿机采用分层的开采方式，可以适应我国露天煤矿煤层结构复杂、选采要求高的资源条件，在我国拥有较广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 郑友毅.露天采矿机开采工艺应用探讨[J].露天采煤技术，2007，（1）.

[2] 赵昱东.露天采矿机及其在我国应用前景[J].矿山机械，2006，（8）.

[3] 内蒙古西乌旗白音华露天煤矿采煤生产试验报告[R].2008.