国产掘进台车在境外中资矿山中的运用

黄凤辉(西藏珠峰塔中矿业有限公司 上海 200070)

1 引言

随着国内资源逐渐枯竭，中国矿业公司纷纷向境外扩展。比如，上海海成集团在一带一路的发展战略的指引下，在中亚塔吉克斯坦等开发铅锌矿并建设配套的工业园区。中国作为发展中的国家之一，在中西亚、南亚、非洲等同样是发展中的国家内开发矿业，生产工艺、技术装备、资金等方面具有一定优势。

2 矿山概况及技术装备

阿尔登-托普坎铅锌矿区位于塔国胡占德市东北，距离110km。矿山于1950年开始基建，1954年建成投产，2016年计划生产能力为215万t/a。三级矿量严重不平衡，开拓任务十分繁重，开拓巷道主要断面为4.2m×4.0m、3.8m×3.6m、3.3m×3.0m。矿岩硬度系数：矿石：f=8～12；砂岩、矽卡岩：f=10～12；灰岩：f=6～10；花岗岩：f=12～14。

矿山凿岩设备掘进以台车为主，采矿以手抱钻为主。公司先后配置了两批台车。第一批是在2013年进了4台江西鑫通DT1-14D台车，第二批是在2015年进了4台河北张家口华泰HT81台车。台车技术参数详见表1。

表1 台车主要技术参数表

3 凿岩机械化的必然选择

3.1 国际合作的硬性规定

塔国为了解决当地就业，在开发合同内要求中塔员工比例为3∶7，因矿区一带的经济主要为牧业，基本上没有工业，当地人工业素质低，虽经培训，能从事井下作业，但主要是一些辅助工种，凿岩、操作、维修等一些技术性的工种，都是以中方员工为主。

苏联解体后，塔国提倡“去俄化”，母语为塔语（小语种），俄语教育弱化，英语普及水平低，中塔员工沟通比较困难。在一定程度上，抑制了塔工招收数量。为了达到中塔员工法定比例，只有精减中方员工，选用台车凿岩是一个比较可行的办法。如同样完成凿岩、装药、爆破作业，台车（HT81）定员为每车配操作手（中方员工）2人，辅助工（塔方员工）6个，每天完成4个循环，每循环进尺3m，人均进尺为6m/人天（中方员工）；手抱钻定员为每班钻工（中方员工）2人，辅助工（塔方员工）1个，每天完成1.5个循环（劳动强度大），每循环进尺2m，人均进尺为1.5m/人天，那么台车的效率是手抱钻的4倍。并且台车的中塔员工比例为1∶3，而手抱钻的中塔员工比例为2∶1。

3.2 国内员工成本过高

国内员工素质能满足生产需要，但成本偏高。使用单位负责签证、往还机票、休假工资（2次/年）、平时工资也是塔工的10～12倍。人工工资占成本比重较大，在满足生产需要的前提下，使用塔工能大幅度降低生产成本。用台车凿岩代替手抱钻，辅助工由塔工担任，既不会影响生产，也提高塔方员工比例。

3.3 安全管理需要

矿岩稳固性虽然较好，但包括主运输巷在内所有巷道裸巷多，掘进凿岩作业都是在暴露的顶板下进行，顶板管理压力大。如果各道工序机械化程度高，就能减少井下作业人员数量或改善作业环境，也就是说事故概率也会控制到最低。并且台车作业时，司机操作位置远离工作面，处于防护罩下工作，防止了空顶作业，有利于安全生产。

4 台车运用的经验总结

第一批台车进场时，分配给四家施工单位，只有一家施工单位正常使用，其他三家都将台车搁置不用，普遍认为台车不如手抱钻。后来公司再进4部台车，组建自己的队伍，经过实践的摸索，最终发挥了台车应有的效益，人们才开始接受台车。

4.1 更新管理理念

⑴与手抱钻相比，掘进台车钻孔速度要高出3倍以上，能耗仅为手抱钻的1/3，噪声可下降约20分贝，凿岩现场油雾气浓度较低，可见度好。因此，掘进台车具有钻速快、节能、噪音低、劳动安全和卫生条件好等突出优点，是世界公认的高技术、高附加值产品。用掘进台车逐步更新替代手抱钻，正成为全球凿岩工程发展的总趋势。

⑵绝大部分矿山，特别是中小型矿山仍然在普遍使用气体凿岩设备，原来使用液压凿岩设备的矿山有的也已经停用。造成这种局面的原因主要是:

①液压凿岩设备的一次性投资太大，维修保养成本也较高，中小矿山难以承受。

②我国劳动力成本相对便宜，劳动力素质普遍偏低，使用简单便宜又容易操作的气动凿岩机既经济实惠又易于管理，这为液压凿岩机的推广无疑增添了客观上的障碍。

③售后服务跟不上，国产凿岩台车在使用初期故障比较多，其中一个重要原因就是用户使用不当，保养不善。因此，生产者对于新用户，还要进行使用技术培训和技术指导，用户也要积极主动反馈使用信息，为台车进一步升级改造提供第一手资料，矿企联合是国产台车进入国内国际市场的强大推动力。

4.2 保证备件供应

⑴矿山当地基本无工业，备品备件及加工件全部依赖进口。台车备件，尤其是液压凿岩机备件价格较高，矿山备件数量及品种不可能太多，而在施工过程中，一旦某备件不正常损坏，将会导致待件、停产。

⑵与厂家合作，就地建立备件库、实行寄售模式。备件供应是保证液压凿岩机良好运转的基础条件，一般情况下，每台凿岩机应储备密封件23套，隔膜4～5个，冲击活塞1根，蓄能器1个，液压马达1个，液压马达维修包1套。备件库由厂家设立，矿山领用后，才付款。由厂家专业提供备件，品种、数量有保证，且不用增加库存资金。实行备件寄售模式，极大地头减少了设备待件停产时间，保证了设备的运转率。

4.3 加强技能培训

⑴操作技能培训。初期钎具组（钎头、钎杆以及钎尾）消耗大，主要原因是对设备不了解，操作不熟练，对于操作人员重点要求应按岩石条件调整工作参数，遇到硬岩时，冲击压力应高些，推进力应大些，而扭矩不必过高；掘进软岩时，冲击压力可以低些，推进力应减少，而扭矩应大些。鑫通台车无防卡钎装置，操作难度更大。很多钎具消耗都是由于操作工人的操作习惯不正规导致的。液压油相当于液压凿岩台车的血液，一旦血液出了问题，也将会造成不可估量的损失，油液的干净程度直接影响着设备能否正常运行，井下环境差，按规范加油，避免液压系统故障的发生。所以，良好的培训和定期总结经验是降低消耗的一个最有效的途径。

⑵维修技能培训。台车使用说明书是使用液压凿岩设备的指导性文件，维修人员及相关工程技术人员应熟悉台车凿岩机使用说明，严格按规定维修。对于维修及设备管理人员，特别应注意以下内容：①参照规定的技术参数经常进行检查和调整。②按照规定的维修保养周期，认真进行维护保养。③遵照规定拆装液压凿岩机，一定要在清洁的环境下进行，注意零部件的清洁度，并按规定步骤，使用专用工具进行作业，特别是注意安装密封件，不能使其在安装过程中受损。④注意选择配套钎具，特别注意波形螺纹连接零件，保证螺纹部分不受冲击力，还应注意钎尾受冲表面硬度不能高于冲击活塞的表面硬度。

⑶操作手的选拔。矿山井下大部分是苦脏累工种，且属高危行业，虽然工资待遇会高些，但还是有很多人不愿从事矿山井下作业。所以井下员工大多来自农村，且文化水平偏低，一般是初中以下文凭。然而井下作业机械化程度越来越高，并向自动化、智能化发展，先进的设备在井下难以推广或使用效率低下，在某种程度上与操作者文化素质有很大关系。国内台车操作手有企业委托职业技术学院培养，也有部队培养，但数量少；更多是矿山企业选拔手抱钻钻工，在岗位上以师带徒方式进行培养；塔中矿业为了短期内配备熟练操作手，首先在国内招聘熟练的台车司机，其次送厂家进行理论学习，最后聘请厂家操作、维修技术人员现场指导。笔者认为最好的培养方式就是职业技术学院自行招收学员，有针对性对液压设备进行理论和实践培训，然后向矿山等企业输送，才能保证台车操作司机具有较高的操作水准。

⑷炮效控制。影响炮效的因素很多，但布眼方式、凿眼精度是其中的主要因素。一个合格的台车司机能够根据围岩性质选择合理的掏槽方式，但合理的掏槽方式需要较高的凿岩精度来保证。即装药眼与空眼、空眼与空眼距离及平行度必须符合设计要求，才能保证先进的爆破指标。眼距过大，凿岩精度可低些，但炮效不高，要想取得满意的炮效，必须尽可能控制眼距，眼距小则要求凿岩精度高，才能避免炮孔打穿、卡钎和废孔等浪费。眼距与平行度全依赖操作手的目测来判断。操作手进场后，首先由施工工程师进行技术交底，内容有岩石类别、可爆性、可钻性及巷道质量要求等；其次是测量工程师画眼位及巷道轮廓线，校正巷道方位、坡度，并协助操作手定眼位及炮孔方位。采取技术人员现场跟班方式，有效地保证了先进爆破指标。

4.4 提高管理水平

⑴集中使用、统一管理。先进的设备与工艺需要完善的辅助系统和较高的操作维修技能，台车需要统一使用与管理。第一批台车，分散使用，导致操作手不合格、维修保养跟不上、备品配件不及时。为此，成立开拓队，8部台车归其使用与管理。集中之后，开拓队所有凿岩都依赖台车，台车的完好率、使用率得到提高，当台车取得应有效益后，人们才开始接受先进设备。

⑵计件承包。与台车有关的所有工种，比如，操作手、辅助工、装药放炮工、维修工等都实行按进尺承包，极大地调动了员工劳动积极性。刚开始，员工收入差距很大，淘汰了一批操作手及辅助工，但也有力促使各工种相互相配合，尤其是上下工序交接班紧凑，从而完善了台车施工工艺，台车满意的炮效也是各工种齐心协力的结果。岩性变化后，操作手及时提醒调整爆破参数，爆破工也建议修正炮眼布置及如何提高凿岩精度来保证单循环最好进尺。

⑶材料消耗指标的控制。与凿岩爆破工艺有关的材料有钎具、炸材、液压油等。这些指标如不控制，员工为了取得高进尺，就以牺牲成本来博取。钎具、炸材、各种油料单耗参照施工预算先制定并实行，然后根据实际消耗平均值来调整。考核之后，成本得到控制，员工的责任心、操作技能得到提高。

⑷如何用好塔工。如上所述，企业想取得令人满意的经济效益，必须合理使用塔方员工。也许是因为沟通障碍，或许是塔工素质低，刚开始与台车有关的班组都不喜欢塔工加入，测算单价后，各机台如用中方员工，则付中方员工工资，如用塔方员工，则付塔方员工工资。实行工资包干后，中方员工才开始尝试与塔工进行配合，最佳搭配是各机台只有两名中方员工，其他都是塔工。中塔双方员工收入提高了，企业成本也得到相应控制。

⑸完善辅助系统。CMJ1-14耗水量不大于2.1 m3/h，HT81耗水量为4m3/h，与手抱钻相比，用水量较大，而且水质要求高，所以台车使用时，必须建立供水系统；CMJ1-14装机容量为39.2kW，HT81装机容量为62kW，使用台车后，各中段通过管缆井，布置高压配电硐室，各掘进工作面随着进尺的延伸，动力电缆及时跟进,矿体分布范围大，工序衔接紧凑，且技术报务、维修保养必须及时到位，所以必须加强井下通迅、调度。

5 国产台车期待改进的地方

与国外产品相比，国产台车还是存在一定差距，但国产台车性价比还是很高的，不管是国内的还是国外的，掘进台车的设备研发、工艺完善一直处于发展之中。国产台车在推广运用之中，也要不断改进、提高。

⑴台车前端顶尖。小小顶尖作用大，主要是控制眼位偏差。国外台车采用圆柱形，顶端为圆形平面，前面有一块顶皮，与工作面一旦顶上，摩擦力大，开孔时不跑偏。国产台车顶尖为三角形，最前端是钻头合金片，虽然空间范围大，但与工作面接触面积少，且刚性大，因工作面不平整，一般只有一点接触，摩擦力小，开孔时很容易跑偏，不但导致眼位偏差，还会引起方位偏差。国外台车顶尖的核心技术在于顶皮，耐压耐磨，使用寿命长，效果好。国产台车必须攻关，或借鉴、或创新，提高顶尖摩擦力，保证开孔精度。另外还有不足的细节，比如，前扶钎座短，钻杆摆动大，不利于开孔；钢丝绳调节器丝芽短，不利于钢丝绳张紧。

⑵核心部件国产化。无独有偶，鑫通、华泰掘进台车使用的液压凿岩机都是法国蒙特贝生产的，在使用过程中配件昂贵，也无法替代。核心部件国产化是中国台车发展必经之路，也是主攻方向。让国人倍增信心的是，国产的钎具组，比如莲花牌，可与国外产品媲美。

⑶台车方位与倾角数字控制。炮孔参数包括眼位、深度、水平方位和竖向倾角。眼位与深度施工中比较直观，易控制，水平方位和竖向倾角操作手站在台车仪表盘后仅依赖目测，难于掌控。台车进入工作面之后，推进滑架与巷道中线平行时，取值为零、右偏为正、左偏为负；自身水平时取值为零，上仰为正、下俯为负。并且数显于操作盘前。目前国内外台车都没该装置，普遍认为，台车掘进巷道成型不如手抱钻，主要原因是台车凿岩精度难于控制。

⑷复合式凿岩。掘进台车主要用来钻凿爆破孔，爆破的关键是掏槽。台车单循环进尺高，适宜采用直线掏槽，保证直线掏槽效果的关键是钻凿足够大空孔，且深度要比爆破孔大300mm。台车采用扩孔方式，也能钻凿大直径空孔，但不能超深，并且凿岩时间长、效率低。为此，有人研制复合式凿岩台车，即一台台车上安装两凿岩机，液压凿岩机钻凿爆破孔，潜孔钻机钻凿空孔。空孔底部预埋药包，掏槽眼爆破后，接着引爆空孔底部药包，可使后续爆破无底阻崩落，炮眼利用率可望达到100%。另外，复合式凿岩台车可施工多种中深孔，比如，探水孔（注浆孔）、卸压孔、勘探孔、通风孔、泄水孔等，极大地发挥了台车凿孔的优越性，提高了台车用途。

6 结束语

中国是个矿业大国，公路、铁路、水电等行业的隧道工程、地下工程也是与日俱增，但中国现有的穿孔技术与设备远远满足不了实际需要，在消化国外先进水平的同时，必须有创新。提高机械化程度，是保证境外中资矿山企业经济、安全效益的重要举措。走出国门必须保证矿业开发的技术、装备的先进性，才能实现中国梦。