提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲生产能力的研究

郑开慧，张永贵

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲生产能力的研究

郑开慧，张永贵

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

通过分析WK-35电铲生产能力的计算公式，得出了气候、穿爆质量、工艺技术、工艺参数、组织管理、维修保养水平、司机操作水平7类影响WK-35电铲生产能力的因素。对比分析魏家峁露天煤矿WK-35电铲实际运行情况与设计运行情况，找出生产能力不达标的原因，提出解决办法。

露天煤矿；WK-35电铲；影响因素；生产能力

0 引 言

魏家峁露天煤矿由北方联合电力公司与内蒙古蒙电华能热电股份有限责任公司联合投资开发建设，位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗东部。露天煤矿2009年开始基建，一期设计生产能力为6 Mt/a，首采区平均剥采比为6.04 m3/t，年剥离量约3 600万m3。剥离采用自营与外委相结合的模式，自营剥离为单斗-卡车间段工艺，主要剥离设备为2台WK-35电铲和1台EX3600液压铲。

剥采工作是露天煤矿生产过程的核心环节，剥采设备的生产能力是露天煤矿重要的技术经济指标。对魏家峁露天煤矿此种生产模式而言，提高露天煤矿WK-35电铲的剥离能力，可减少外委剥离工程量，从而极大程度降低剥离成本，为企业带来巨大的经济效益。

1 WK-35 电铲生产能力的计算

WK-35电铲技术生产能力计算公式[1-3]：

式中：Qj为单斗挖掘机生产能力，m3/h；E为单斗挖掘机勺斗容积，m3；tj为完成一勺采装的技术周期时间，s；Km为满斗系数；Ks为松散系数；kf为单斗挖掘机移动、处理大块等形成的辅助操作系数。

单斗挖掘机的班实际生产能力：

式中：Qw为单斗挖掘机班生产能力，m3/班；T为单斗挖掘机班工作时间；η1为受辅助作业和内外故障因素等影响的单斗挖掘机时间利用效率；tz为单斗挖掘机装车时间，s；tr为单斗挖掘机内外故障时间，s；tq为单斗挖掘机欠车时间，s；

单斗挖掘机年实际生产能力：

式中：Qwn为单斗挖掘机年生产能力，m3/（台· a）；ηw为单斗挖掘机年出动率；m为单斗挖掘机日历工作班数。

根据魏家峁露天煤矿初步设计，WK-35电铲作业参数见表1，年计算能力为863.6万t。根据近几年生产经验，每车实际装岩量80 m3，而设计中每车装岩量为95.7 m3，故年设计能力调整为700万m3/a。

表1 WK-35电铲作业参数

2 WK-35 电铲生产能力影响因素

WK-35电铲年实际生产能力公式中等量不受其他因素影响为常数，而其他量受内在外在因素所影响。这些内外因素通过影响变量，进而影响挖掘机的生产能力[4-5]。

2.1 气候

斗挖掘机的挖掘阻力显著增大，另外土挖掘有粘斗现象，导致生产能力下降；雨季，土岩大量吸水后，其承载能力明显降低，有可能使单斗挖掘机下陷而造成作业困难，甚至无法作业，另外土岩粘斗导致卸载困难，粘斗严重还使颤抖容积利用率下降，满斗系数降低，造成单斗挖掘机生产能力降低。

2.2 穿爆质量

爆堆几何参数、矿岩破碎程度严重影响单斗挖掘机的生产能力，爆堆高度、矿岩的破碎程度直接影响单斗挖掘机铲斗的满斗系数。

2.3 工艺技术

开采程序和开拓运输系统影响着挖掘机的生产能力，合理的单斗挖掘机作业循环、采装方式及行走路线，可以缩短挖掘机的无效行走时间，从而增大挖掘机生产能力；精确的设计使穿、采、运、排各环节在时间、空间上有效衔接，减少挖掘机无爆破量、躲炮、避炮等情况造成的等待时间。

2.4 工艺参数

合理的台阶高度可增加挖掘机的满斗率；合适的采掘带宽度可增大挖掘机移动效率；合理的作业平盘宽度可保证挖掘机与卡车的相对位置最佳，减小铲斗回转角，缩短装岩周期；

2.5 组织管理

有序的组织、科学的管理可提高挖掘机生产能力，根据运距、设备能力等合理匹配运输车辆，可减少欠车时间；科学的安排日常检修、年终检修时间，增加单斗挖掘机的出动率；从而提高挖掘机的生产能力。

2.6 维修保养水平

维修保养水平直接影响挖掘机的故障时间，通过提升维修人员水平、储备挖掘机常用配件等方式减少挖掘机故障时间。

2.7 司机操作水平

司机的操作水平直接影响挖掘机的满斗系数、采装周期，司机操作水平越高，单位时间装车数量越多，挖掘机生产能力越大。

3 WK-35 电铲生产能与设计值对标

WK-35电铲生产能力为全年实动时间与单位时间生产能力的乘积，分别从WK-35电铲实动时间、单位时间生产能力两方面进行对比分析。

3.1 运行时间对比分析

2016年魏家峁露天煤矿WK-35电铲受限产能、征地滞后、领导决策等多方面因素影响，导致实动率较低，该年数据不具有对比性，故选用2015年WK-35电铲运行情况进行对比分析。表2、图1中的1#电铲、2#电铲代表魏家峁露天煤矿的2台WK-35电铲。

露天煤矿1#电铲全年实际运行5 216 h，超出设计916 h。2#电铲全年实际运行5 305 h，超出设计1 005 h。1#电铲和2#电铲实际运行时间超出设计运行时间1 000 h左右，主要是因为在检修、故障、中断时、天气影响方面均不同程度小于设计时间。另外电铲实际运行过程中，主、副司机轮流吃饭从而节省了495 h班中餐时间。同时，在表中可以看到，魏家峁露天煤矿交接班时间过长，1#电铲交接班时间大于设计时间201 h，2#交接班时间大于设计时间239 h。

WK-35电铲实动时间大于设计实动时间1 000 h左右，然而全年产量并没有那么理想。1#电铲全年完成岩石剥离量597万m3，低于设计产量103万m3。2#电铲全年完成剥离量701万m3，其中黄土剥离量约130万m3，与设计产量几乎相等，但若将黄土折合成岩石，那么2#电铲的产量同样小于设计产量。由此可知，WK-35电铲在单位时间内生产能力远低于设计能力。

3.2 单位时间生产能力对比分析

魏家峁露天煤矿各月单位时间生产能力与设计单位时间生产能力对比见表3和图2。

表2 魏家峁露天煤矿WK-35电铲实际与设计运行情况对比h

图1 WK-35电铲实际与设计运行情况对比柱状图

表3 魏家峁露天煤矿WK-35电铲实际与设计单位时间生产能力对比

图2 WK-35电铲实际与设计单位生产能力对比折线图

1#电铲每小时剥离857～1 257 m3，平均每小时剥离1 147 m3，每小时装14车，仅为设计电铲的70.45%；2号电铲每小时剥离1 163～1 761 m3，平均剥离1 285 m3，每小时装16车，仅为设计电铲的78.93%。单位时间生产能力远远低于设计单位时间生产能力。进一步分析，电铲每斗装载循环时间约为45 s，而设计电铲每斗转载循环时间为35 s。造成此现象可能的原因是司机操作水平、电铲回转角度过大等。

4 WK-35 电铲生产能力提升措施

提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲生产能力主要是从提高实动时间与单位生产能力两个方面考虑[7-8]。

4.1 提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲实动时间

分析魏家峁露天煤矿WK-35电铲运行情况，可通过降低WK-35电铲的交接班时间提高其实动时间。

现有交接班模式：接送车从区队办公室接上4台铲的司机，然后把每个司机逐个送到工作的铲位。由于工作线长、平盘多，送完每个司机大约需30 min，致使每个铲不同程度增加了0～30 min交接班时间，每天交接班3次，致使每个铲不同程度增加0 ～90 min时间；另外，偶尔会出现电铲与矿用卡车交接班不同步，造成铲司机等车司机的现象，致使交接班时间增大。

解决措施：采用分组交接班形式，将电铲司机和矿用卡车司机分为4组，一个组里包含电铲司机及与该电铲匹配的矿用卡车司机，将4组成员分别用4辆车接送。车辆到达相应的铲位，电铲司机进行交接班、点检，待矿用卡车陆续回到该铲后矿用卡车司机进行交接班。最后，接送车将该组下班司机接回区队办公室。

分组交接班形式使交接班无缝衔接，既减少了接送车多余的行驶时间，又避免了铲与矿用卡车不同步交接班现象。此种模式全年可节省交接班时间至少200 h，可使电铲全年生产能力至少提高25万m3。

4.2 提高WK-35电铲单位时间生产能力

根据全年数据，1 h装车数约为15车，装1车需要3 min，剩余15 min为等待车辆入换及清理大块用时。减少这15 min是提高单位时间生产能力的关键。

魏家峁露天煤矿矿用卡车与电铲的车铲比达到7:1，全部进行内排，运距较短，矿用卡车数量充足，可通过双面装车的措施彻底消除车辆入换时间。对于降低WK-35电铲清理大块时间，可通过提高爆破质量、使用辅助设备进行清理大块来实现。

利用双面装车模式可将单位时间装车量提高到20车左右，平均每小时剥离能力提高40 m3，每年剥离能力增加22万m3。

5 结论

1）给出了WK-35电铲技术生产能力、班实际生产能力以及年实际生产能力3个计算公式；

2）通过分析公式，提出了影响WK-35电铲生产能力的7类因素：气候条件、爆破质量、工艺参数、工艺技术、组织管理、维修保养水平、司机操作水平；

3）进行魏家峁露天煤矿WK-35电铲对标分析，WK-35电铲生产能力瓶颈主要是单位时间电铲生产能力较低；

4）从提高WK-35电铲实动时间、提高WK-35电铲单位时间生产能力2个方面来提高WK-35电铲实际生产能力。

［1］ 骆中洲.露天采矿学（上册）［M］.中国矿业学院出版社，1986.

［2］ 杨荣新.露天采矿学（下册）［M］.中国矿业大学出版社，1990.

［3］ 金磊，肖双双，张周爱.露天矿单斗挖掘机生产能力影响因素分析［J］.神华科技，2014（1）：28-30.

［4］ 钮景付，秦涛.哈尔乌素露天煤矿电铲效率影响因素分析［J］.露天采矿技术，2013（5）：41-47.

［5］ 张建平.露天矿电铲铲装效率影响因素的分析［J］.化工矿物与加工，1995（5）：8-10.

［6］ 张树福.提高电铲生产能力的途径［J］.呼伦贝尔学院学报，2007，15（2）：115-116.

［7］ 华军.探究提升WK-4型电铲生产能力的途径［J］.中国机械，2014（13）：25-26.

［8］ 秀玉斌.矿山开采过程中提高电铲生产能力的研究［J］.中国机械，2014（21）：213-214.

［9］ 张永贵，李克民，马力，等.提高黑岱沟露天煤矿轮斗系统效率的研究［J］.矿山机械，2013，40（12）：18-20.

【责任编辑：陈 毓】

Study on improving production capacity of WK-35 electric shovel in Weijiamao Open-pit Coal Mine

ZHENG Kaihui,ZHANG Yonggui
(North Weijiamao Power and Coal Co.,Ltd.,Ordos 017000,China)

Through analyzing the calculation formula of WK-35 shovel production capacity,the article obtains the climate,wear quality,process technology,process parameters,organization management,maintenance level and the level of driver operation seven types factors of influencing WK-35 shovel production capacity.By comparing and analyzing the actual operation and design operation of WK-35 electric shovel in Weijiamao Open-pit Mine,the article finds out the non-compliance reasons of production capacity and puts forward the solution.

open-pit coal mine;WK-35 electric shovels;influencing factor;production capacity

TD422.2+1

B

1671－9816（2017）06－0019－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.006

郑开慧，张永贵.提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲生产能力的研究［J］.露天采矿技术，2017，32（6）：19-22.

2017-01-05

郑开慧（1969—），内蒙古呼和浩特人，工程师，本科，毕业于西安矿业学院，现任北方魏家峁煤电有限责任公司总工程师。