伊敏露天矿电铲效率影响因素分析

刘金强，张 波，郑树坤

（华能伊敏煤电有限责任公司 露天矿，内蒙古 呼伦贝尔 021130）

伊敏露天矿电铲效率影响因素分析

刘金强，张 波，郑树坤

（华能伊敏煤电有限责任公司 露天矿，内蒙古 呼伦贝尔 021130）

结合伊敏露天矿实际生产，从不同作业条件的装车效率和车铲勺容比2方面出发，通过对生产设备效率的分析，合理布置电铲的作业位置和车铲规格匹配，以发挥最高的生产效率。

露天矿；电铲效率；车铲匹配

0 引言

伊敏露天矿剥离生产采用单斗-卡车间断工艺，采煤为单斗-卡车-半固定破碎站的半连续工艺和单斗-自移式破碎机半连续工艺相结合。伊敏露天矿自2010年开始由二采区向三采区转向，此区域地质赋存条件发生变化（煤层变薄，同时剥蚀区存在）在露天矿剥采工作面转向过程中，剥采比增大，开采深度增大剥离运距增加，生产成本增加。对于单斗铲-汽车间断工艺来说，采、运、排等环节的主要成本是设备成本和运输成本，充分发挥采掘设备能力提高生产效率，当下是十分有必要的。而采掘设备能力与电铲的性能、配车型号、作业条件等条件息息相关的。

针对伊敏露天矿冬季严寒期2016年3月的实际生产情况，对电铲与卡车合理的规格匹配和电铲的不同工作面条件2方面进行研究优化，以求提高生产效率，降低生产成本，使经济效益达到最优。

1 伊敏露天矿生产现状

伊敏露天矿现有生产设备WK－10B（12 m3）电铲、WK-20电铲（23 m3）、WK-35电铲（35 m3）、EX8000E液压铲（43 m3）4种型号采掘设备；MT3700B（172 t）、MT4400AC（北重220 t）、SF33900（湘潭220 t）、85 t岩斗（40 m3）和煤斗（56 m3）、108 t岩斗（56 m3）和煤斗（76 m3）、TR100（58 m3）等自卸卡车。

露天矿间断工艺中，采掘设备能力深受重视，将采矿专业理论知识和实践相结合解决存在的问题。以伊敏露天矿2016年3月份的实际作业条件为基础，对各采掘设备1次装载时间、配合卡车型号的实际装车勺数、不同工作面的装车效率等方面进行数据统计，理论结合实际深入研究。伊敏露天矿3月份采掘设备分布位置及作业条件见表1。

根据现场不同采掘设备的作业位置、作业条件、配合卡车型号采集实际数据，列出WK－10B（12 m3）电铲、WK－20电铲（23 m3）、WK－35电铲（35 m3）、EX8000E液压铲（43 m3）等采掘设备在不同作业条件下的采装动作时间。为提高数据的可靠性对连续2次的循环时间取平均值再进行数据详细统计。各采掘设备完成单勺装载平均时间：剥离设备WK-2001电铲单勺运行周期为40 s，WK-2002电铲单勺运行周期为42 s，WK-2003电铲单勺运行周期为42 s，WK-2004电铲单勺运行周期为40 s，WK-2005电铲单勺运行周期为45 s，WK-2006电铲单勺运行周期为40 s，WK-3502电铲单勺运行周期为45 s，EX8000液压铲在泥岩冻顶工作面单勺运行周期为52 s和沙子工作面的单勺运行周期40 s；采煤设备WK-1203电铲单勺运行周期为38 s，WK-1204电铲单勺运行周期为34 s，WK-1205电铲单勺运行周期为29 s，WK-1206电铲单勺运行周期为32 s。

表1 采掘设备作业位置

2 电铲效率影响因素分析

结合伊敏露天矿的实际生产情况，影响电铲效率主要分为2类，即管理因素和工艺因素，同时地质资源储量及地质条件也是影响采矿工作的因素之一。对伊敏露天矿季节冻层期的工艺因素进行讨论。

2.1 电铲的作业地质条件

伊敏露天矿采掘范围内，岩层由上至下分为第四系地层和第三系地层，第四系地层由灰色砾石、黄色粘土、亚粘土、砂土和黑色腐植土等组成。第三系呈条带状分布于勘探区内（原称砾岩冲刷带），主要由灰白、灰褐色砾岩、含砾粗砂岩、灰黄色泥岩夹灰白色砂砾岩、细砂岩，黄、灰、灰褐、红褐色泥岩（含白色砾石）组成，夏季的矿岩普氏硬度系数f（2～3），当冬季温度低时矿岩普氏硬度系数f（6），硬度的增加直接影响采掘设备的作业效率，且需要爆破后作业。采掘设备在装载上部冻层处理时，需要增加处理冻顶、伞檐、大块等辅助处理时间。

主采煤层为15#、16#煤层，结构复杂。16#煤层露头区煤量占全年生产煤量的60%以上，该区倾角3°～8°，矸石夹层4～12层，尽管16#煤层露头区钻孔密度在100 m以内，但夹层分布规律性较差，总的倾向为东部夹矸层数多、厚度大，向西夹矸层数逐渐变少、厚度变薄。煤的赋存条件发生变化，复合煤层增多。伊敏露天矿制定选采方案，利用电铲和反铲进行分层开采提高煤质，台阶高度减小降低了电铲作业效率。

2.2 工作面参数

工作面参数对电铲效率的影响主要体现为采掘带宽度、台阶高度、爆破效果等方面。

1）采掘带宽度。采掘带宽度影响电铲走行时间、电铲作业循环时间。

2）台阶高度。采掘台阶高度若高于电铲的最大挖掘高度则不利于电铲采掘作业安全。若采掘台阶高度小，则电铲采装作业时切片厚度小，电铲满斗率下降。由于东端帮露头区煤层受地质构造的影响，煤层破碎，煤层夹矸层数由西向东急剧增加，且夹矸厚度也在增加，需要进行选采，增加了开采台阶数量，台阶高度发生变化，调整后的台阶高度分为10 m、4～8 m、〈4 m 3种条件。

3）爆破效果。爆破效果是工作面参数中影响冬季电铲采装效率的主要因素，包括矿岩平均块度、大块率、爆堆形状、底板平整度、根底及硬帮等因素会增加采掘设备的辅助作业时间。

2.3 车铲匹配及勺容比

伊敏露天矿电铲卡车型号种类较多，不同型号的车铲匹配效果不同，根据现场实际生产情况，对车和铲的不同配选方式的作业效率及设备间匹配的勺容比进行实际数据统计。对采掘设备的装车时间、装车勺数进行数据统计，采掘设备的装车时间见表2。

表2 采掘设备的装车时间

结合伊敏露天矿3月份实际生产情况，总结如下：

1）在上部含有冻层及大块较多的工作面时，增加了采掘设备处理冻顶、伞檐、大块的辅助操作时间，导致满斗率降低，从而需要增加单车勺数，导致生产效率降低；

2）WK-20电铲在沙子、泥岩、煤层上部泥岩、上部冻层下部沙子4种不同的工作面条件下煤层上部工作面效率最高原因为下部煤层较软，冻顶工作面效率最低；

3）EX8000E液压铲在采掘上部含有冻层的工作面时作业效率较差平均每车3′22"，沙子工作面效率较高平均每车2′31"；

4）SF33900（220t）自卸卡车在装载沙子时撒货相对泥岩较多，增加了装车位的维护周期降低作业效率；

5）MT3700B（172t）自卸卡车货箱容积小在大块较多工作面作业时容易大块砸车；

6）选采设备在分层开采工作面为1/2台阶高度，满斗率降低，相对整台阶工作面装车增加了勺数，当装载大斗容的卡车时需要按比例增加斗数，浪费的作业效率越多。

3 结 论

伊敏露天矿冬季作业期间采掘设备能力受冻顶、冻帮、大块、设备选采等因素影响较大。基于对设备效率的最大化，进行采掘设备调整作业位置和优化配车型号以提高采掘设备能力，方案如下：

1）按大铲配大车的原则，WK-35、EX8000E配MT4400AC（220t）型号车，以最大化的发挥电铲的作业效率；

2）在含有冻顶和大块多的工作面作业时，电铲处理冻顶时增加了辅助操作时间，且在装载大块时容易砸车，配车时应该进行货箱容积大、小搭配，方便对大块进行装车；

3）合理布置EX8000E液压铲的工作面，优先选择物料为沙子的作业面，作业效率较高；

4）SF33900（220t）自卸卡车斗体长度相对较短，当车辆装载物料为沙子时相对泥岩撒货较多，增加了作业面的维护时间,应将此车型配合泥岩作业铲；

5）提高采掘设备的满斗率可以减少装车的勺数，合理控制工作面段高、工作线长度，有利于提高生产效率；

6）分层选采的电铲设备，台阶高度较小作业时满斗率降低，在装载大斗容的卡车时，需要增加装车勺数，从而增加了整体循环的作业时间，降低了运输车辆的使用率，配合小斗容的车型可减少相对装车的勺数，将最大化的发挥整体生产的作业效率。

分析了采掘设备在不同作业条件下对生产效率的影响，优化了伊敏露天煤矿现有采掘设备的合理工作面与合理配车，以各采掘设备实际生产能力为标准，不同性能的采掘设备合理布置，发挥生产效率，降低露天矿的生产成本。

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【责任编辑：解连江】

Analysis of influencing factors of electric shovel efficiency in Yimin Open-pit Mine

LIU Jinqiang,ZHANG Bo,ZHENG Shukun
(Open-pit Mine,Huaneng Yimin Coal and Electricty Co.,Ltd.,Hulunbeier 021130,China)

Combining with the actual production of Yimin Open-pit Mine,from the loading efficiency and the volume ratio of truck and shovel spoon two aspects under different operating conditions,through the analysis of the production equipment efficiency,the mine reasonably layouts the operation position of shovel and truck and shovel specifications,in order to develop the maximized production efficiency.

open-pit mine;electric shovel efficiency;shovelmatch

TD422.2+1

B

1671－9816（2017）04－0029－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.009

刘金强，张波，郑树坤.伊敏露天矿电铲效率影响因素分析［J］.露天采矿技术，2017，32（4）：29-32.

2016-11-27

刘金强（1993—），辽宁铁岭人，助理工程师，毕业于辽宁工程技术大学采矿专业，现在伊敏露天矿从事剥离工艺改造工作。