对贺斯格乌拉露天煤矿小设备大产能的技术分析和经验总结

王百合 黄晨

摘 要：贺斯格乌拉露天煤矿自矿建以来，一直采取外委施工的经营模式，外委施工队伍设备型号小，技术能力小。针对小设备小能力的生产现状，通过技术措施、工程管理方法和控制手段的改善和创新，精细化管理采剥施工，使小设备发挥出了大产能，摸索出适合在外委施工经营模式设备能力小的情况下充分提高产能的有效途径。

关键词：外委施工；小型设备；技术措施

引言

贺斯格乌拉露天煤矿煤层构造为一宽缓向斜，露天区共4个煤组，其中全区可采有1-1、2-1、2-2、3-1、3-4、4-1六个煤层，资源储量95000.52万t，原煤容重1.28t/m3。划分二个采区开采。矿区所在区域属大陆性气候，冬冷夏热，干旱少雨。每年的6、7、8三个月为雨季，占全年降水量的70%，每年9月-翌年4月为霜冻期，最大冻土深度3.6m。矿区采剥工程全部外委，主要挖掘设备为Liebherr 964型、944型、924型液压反铲以及其他品牌液压反铲，主要运输设备为航天泰特、北奔等品牌自卸汽车。Liebherr 964型液压反铲铲斗容积为5m3，944型液压反铲铲斗容积为2.5m3，其他品牌型号液压反铲容积为2.5m3。航天泰特自卸汽车装载质量30000kg，货箱内部尺寸5.6×2.8×1.6m，即25m3，最高行驶速度为54km/h。

1 矿区技术采剥能力与实际采剥能力对比

1.1 按主要设备技术生产能力分析矿区的采剥能力

1.1.1 通过采掘设备年技术生产能力计算矿区技术采剥能力

（1）设备台班生产能力

式中：QB-挖掘机台班生产能力，m3/台班；T-每班作业小时数，h；E-铲斗容积，m3；Km-铲斗装满系数，按矿岩坚固性，取值0.95；Ks-物料在铲斗中的松散系数，按矿岩坚固性，取值1.4；t-挖掘机装车的一次循环时间，s，根据矿岩坚固性，挖掘机装车的一次循环时间，s，根据矿岩坚固性，2.5m3挖掘机为35s，5m3挖掘机为37s；η-挖掘机工作时间利用系数，0.5～0.55。经计算，2.5m3液压反铲台班生产能力为767.75m3/台班，5m3液压反铲台班生产能力为1452.51m3/台班。

（2）设备年生产能力。每年正常剥离期为六个月，即全年剥离生产180天。采煤工程按全年计，即330天。采煤采用Liebherr 964型液压反铲。

式中：Qn-挖掘机台年生产能力，万m3/台年；n-日工作班数；N-年工作日数。

经计算，2.5m3液压反铲台年剥离生产能力为41.46万m3/台年；5m3液压反铲台年剥离生产能力为78.44万m3/台年；5m3液压反铲台年采煤生产能力为184.06万吨/台年。

（3）露天矿的采剥能力。2010年度二采区剥离用液压反铲共有20台，年剥离能力为829.2万m3。首采区Liebherr 剥离用964型液压反铲六台、944型液压反铲两台、924型液压反铲两台，其他型号液压反铲50台，年剥离能力为2709.48万m3。合计年剥离能力3538.68万m3。产煤采用Liebherr 964型液压反铲六台，产能为1104.38万吨。

1.1.2 通过运输设备年技术生产能力计算贺矿技术采剥能力

（1）汽车台班运输能力

式中：PB-自卸汽车台班运输能力，m3/台班；T-班作业时间，确定矿山每年工作日330天，主要工种每天工作三班，每班工作8小时。则作业时间的作业率为0.75；q-汽车容量（载重量），m3；txq-汽车运行周期，min；Kr-容积利用系数，经计算确定为65%。

其中：txq=tz+ty+tx+td

tz-装车时间，2min；ty-往返运行时间，自卸汽车最高车速54km/h。矿区内限速，计算取平均行驶速度30km/h；tx-卸载时间，4min；td-汽车等待、停歇及入换时间，4min。

经计算，txq=26min。PB=225m3。

（2）汽车台年运输能力

Pn=TnPB

式中：Pn-汽车台年运输能力，万m3/台年；Tn-汽车年工作班数。

经计算，运岩汽车台年运输能力为12.15万m3/台年；运煤汽车台年运输能力为22.27万m3/台年。

（3）采用闭路循环即定铲定车分析矿区车铲比近5，则首采区和二采区总计年岩土运输能力达4860万m3，原煤运输能力达855.17万吨。

1.2 2010年度矿山主要设备产能与实际完成量对比

2010年度首采区完成剥离量4253万m3，二采区完成剥离量908万m3，合计5161万m3；共回采煤量1799万t。通过上述主要生产设备的技术生产能力分析可见，无论是采掘设备或是运输设备，其年生产能力都远小于矿区2010年度实际完成工程量。

2 实际采剥总量大于主要设备技术产能的技术分析

2.1 施工技术措施

矿区所属地区的气候条件决定了其每年的剥离工程施工期较短，贺矿创造性地采取了每年进入冰冻期前将翌年剥离工程施工范围内的表土翻开覆盖的方法，以减少冻层，将每年的实际剥离施工期延长到3月至10月中旬，即实现全年剥离生产229天，比正常剥离期180天多出49天。

2.2 提高采掘设备技术生产能力

2.2.1 改变铲斗宽深比增加满斗系数。传统挖掘机铲斗的宽深比一般为1.2：1，贺矿经过实践证明，将宽深比增加到1.7：1，可使满斗系数增加20%左右。同时，挖掘机利用待车时间把工作面矿岩归拢靠近车辆停靠位置，挑出不合格大块并整齐堆放，减小了挖掘阻力，提高了满斗系数。

2.2.2 精细化管理减少挖掘机工作循环时间。制约挖掘设备能力的最主要因素是挖掘机工作循环时间，而缩短工作循环时间主要取决于液压反铲司机技术水平。实践证明，聘用经验丰富的司机并加强标准化、规范化作业培训，使司机操作过程中的挖掘-提升-旋转-卸料系列动作标准化规范化，可以大幅减少挖掘机工作循环时间。影响挖掘机工作循环时间的另一个重要因素是挖掘机工作旋转角度。实践证明，通过合理设计工作线长度、工作线布置形式和采掘带宽度，精细布置自卸汽车进线方式，使挖掘机工作旋转角度最小，可有效减少挖掘机工作循环时间。贺矿在进行剥离、采煤作业时，充分利用固定帮的运输坡道，多台阶、多工作线、多工作面同时作业，挖掘机作业位置精细布置，自卸汽车装车位置精细管理，一般条件下挖掘机旋转角度均≤45°，充分缩短了挖掘机工作循环时间。

2.2.3 及时调度提高挖掘机工作时间利用率。在定铲定车的配车情况下，车铲比相对固定，此时及时向挖掘设备供车就成为提高挖掘机工作时间利用率的有效途径，贺矿的生产实践证明，充分发挥调度系统积极性，及时掌握生产现场设备运行情况，并根据实际生产情况进行车铲及时调配，保证供车及时，并减少汽车等待、停歇和入换时间，可充分利用挖掘机工作时间，提高设备生产能力。

2.2.4 合理布置排土工作线，减少汽车排土作业时间。加强排土场现场安全监管，每个排土场工作线均有专人指挥，根据小型设备机动灵活的特点，在保证安全生产的前提下，适当缩短排土工作线，使同一条工作线上的作业汽车数目增加，提高了汽车排土作业效率，减少了作业等待时间，提高了运输设备的运行效率，促进贺矿产能的提升。

2.3 合理匹配挖掘机斗容与汽车容积

为保证设备尽可能高的发挥效率，当汽车与挖掘机配合时，3-8铲斗装满一车的铲车容量配比较为合理。用每车铲装次数校核：

式中：Q-自卸汽车载重量，t；qd-铲斗内岩石的重量，t；Z-每车可铲装斗数，取整数；V-自卸汽车的车厢容积，m3；V1-铲斗内矿岩的松散体积，m3。

其中：

式中：E-铲斗容积，m3；γ-矿岩容重，t/m3；Km-铲斗的装满系数，设计取值0.95；Ks-铲斗内矿岩松散系数，按矿岩坚固性，设计取值1.4。

经计算，qd=4.34t。

经验算校核，贺矿采用5m3液压反铲与车厢容积25m3的自卸卡车组成的配套设备是经济的，有助于提高设备效率，降低采装作业装车循环时间。

2.4 重视辅助工艺，保障设备实动率

修路即修车，贺矿非常重视矿区各级干线、支线、辅助线、联络线道路的保养维护，刮路机、前装机及时对道路进行保养维护，大幅减小了设备故障率，提高设备实动率，保障了年采剥量的完成。在采剥工作面，贺矿采取了回填硬质岩土铺垫的方式，前装机及时整平工作面，有效避免了第四系砂质粘土地层平盘承载力不够而造成施工设备陷停等问题，充分发挥了设备效率。在排土工作线，设定专人监管，保证设备安全作业的同时，严格控制汽车排卸距离，使推土机的推排量最小，缩短推土机推送距离，即保证了安全生产，又为运输设备高效运行提供了良好的作业环境。同时，注重设备的日常保养与检修，制定完善的设备大、中修计划，保证设备三级完好率，并保证大修不过周，中修不过天，为设备的健康运行提供了有力保障。用切实的设备实动率保证了剥采总量的完成。

2.5 保证道路通过能力，提高矿山生产能力

保证道路通过能力，避免发生交通事故的同时，使运输设备有序、高效运行，也是提高产能的行之有效的办法。贺矿一般均修筑宽度30m以上的运输道路。

N=■k

式中：N-道路通过能力，辆/h；v-自卸汽车在计算区段内的平均速度，km/h，计算取30km/h；n-道路数目，单车道时取0.5，双车道时取1；s-二辆自卸汽车追踪行驶的安全距离，m，取停产视距40m；k-车辆行驶的不均衡系数，一般为0.5。

经计算，贺矿运输道路的通过能力750辆/h，有效保证了运输设备的安全高效运行，为产能的稳步提升打下了稳固基础。

2.6 加强疏干排水，保证矿山工程延深速度

贺矿创造性的在采坑采煤工作面上设置了深井水泵，直接抽排煤层含水，并配合地表疏干井，直接对煤层水进行疏干，加速地下水位降深。采坑周边布置的深井疏干井，降低地下水位的同时，拦截周边地下水向采坑内的排泄面汇聚。有了疏干工程的强力保障，贺矿的矿山工程年延深速度远大于同类矿山每年10m左右的延深速度，事实证明，优越的疏干降水工作为产能的提升提供了保障。

2.7 工作线优化布置，提高回采强度

不同的工作线布置形式，对设备效率、经济效益均有直接的影响。为使剥矸工程与采煤工程形成平行作业，避免相互间干扰，贺矿根据实际地质条件和开采技术条件，及时对工作线布置形式和推进方向进行调整，围绕向斜轴布置环形工作线，提高了原煤回采强度。

3 结束语

露天矿采剥工程外委施工的开发建设模式，其双赢、可操作性已越来越被更多的新建和改扩建矿山所采用。贺斯格乌拉露天煤矿通过不断研究和完善技术措施、工程管理方法和控制手段，在使用外委施工小型工程设备的条件下，完成了远超设备技术生产能力的采剥总量。经生产实践证明这些技术措施、管理方法，对提高矿山总体生产水平是行之有效的，是在外委施工经营模式下充分提高产能的有效途径。解决了矿山建设初期设备不足的矛盾，更是推迟了露天矿建设初期大型采运设备的购买，达到了节约建设期的设备费用和管理费用，降低露天煤矿的基建剥离量概算投资的目的。对露天矿山企业的科学发展具有重要的现实意义。

参考文献

[1]王社林，马洪伟，柳鲲鹏.露天矿矿建剥离工程外委施工中常见的问题[J].露天采矿技术2010（增刊）.

[2]杨荣新.露天采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990.

[3]中国矿业学院.露天采矿手册[M].北京：煤炭工业出版社，1986.

[4]李晓豁.露天采矿机械[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

作者简介：王百合（1982-），男，内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特人，技术员，2002年毕业于包头钢铁学院，就职于内蒙古锡林河煤化工有限责任公司，现任安全环保部副主任工程师，从事露天矿安全生产技术工作。