露天矿高效开采新技术与设备分析

邢虎虎

（宏大爆破有限公司，广东 广州 511300）

露天矿具有安全友好，容易实现矿产开采与环境一体建设，生产集中，机械化、自动化程度高，开采成本低，资源的回采率较高等特点[1]。西方发达国家露天开采量占全部煤炭产量的比值均在50%以上，由于我国煤炭赋存条件复杂，我国露天矿煤炭产量仅仅占到煤炭生产总量的5%。我国露天开采的矿井采用的开采工艺及设备与西方发达国家均有一定的差距，基于此，笔者对西方发达国家采用的拉斗铲无运输倒堆工艺进行分析阐述，以期能更好的促进我国露天矿开采技术的前进。

1 露天开采工艺对比

近些年来，我国露天矿井的建设及开采步伐有所加快，露天矿井的产量不断增加。我国露天矿井开采的煤层多少近水平的厚煤层，煤层埋深相对较深，煤层层数多[2]。现阶段，我国露天矿开采多少采区单斗～卡车生产工艺，生产效率较西方采煤发达国家普遍的采用的拉斗铲工艺低，具体的不同采煤工艺对比如表1所示。

表1 露天开采工艺对比分析

拉斗铲无运输倒堆工艺是近些年来发展起来的一种先进的露采工艺，集煤炭开采、运输及排土三者为一体，并将煤炭开采剥离的废弃矸石倒堆到开采的采空区内。拉斗铲无运输倒堆工艺具备生产设备少、作业效率高、吨煤成本低、生产能力大，安全可靠等特点，已成为国际露采先进过普遍采用的开采工艺。美国、俄罗斯、加拿大、英国等西方采煤发达国家都大规模运用拉斗铲无运输倒堆工艺。

拉斗铲无运输倒堆工艺对缓倾斜或近水平煤层适用性较强，对剥离矸石的力学性质及外界环境气候无特别要求，我国现阶段开发的露天矿大多具备拉斗铲无运输倒堆工艺适用条件，拉斗铲在我国具有广泛的应用前景。

2 露天矿拉斗铲无运输倒堆新工艺

2.1 拉斗铲无运输倒堆工艺特点

固体矿产资源开发的主要方式有两种：矿坑式开采及倒堆开采。矿坑式开采是将矿层上的覆盖物从矿层上剥离开来，并通过运输设备运送到远处的排土场内；倒堆开采是将矿层上剥离的覆盖物直接堆砌到开采矿产产生的采空区内，矿床仅仅暴露一部分，不断的重复上述过程实现矿产资源的开采。拉斗铲是倒堆开采的主要设备[3]。

拉斗铲设备规格一般较大，生产能力较强，生产过程中不易受到坑底积水或者外界气候环境影响，尽管拉斗铲单台设备的投资高、辅助设备量大，对管理人员的综合素质要求较高，但是当资源赋存条件符合时，采用拉斗铲可以有效的增加矿山产量，降低综合生产成本。

2.2 拉斗铲工作装置

拉斗铲是单斗挖掘机的一种，是用钢丝绳连接铲斗与悬臂对大型露天矿产资源进行剥离开采的机械设备。拉斗铲有电力驱动，柴油驱动、油-电混合驱动等三种方式，现在常用的现代化拉斗铲均为电力驱动方式。主要装置有铲斗、悬架、导向器、提升与牵引机构等。

①铲斗。用耐磨材料焊接而成，一般造得比较重，以便使铲斗能靠自重插入土壤中，但重量要适当，否则会使摩擦损失加大。在斗前部斗唇上部焊有重的拱梁，用来连接两侧壁并加强其强度；斗上固定了提升链、牵引链和卸载钢绳，完成挖掘工作；当铲斗内有料时，拉紧牵引链，卸斗钢绳张紧，通过拱梁拉紧铲斗，使其保持不撒料；当需要卸载时，松开牵引链，卸斗钢绳松弛，头部下沉，卸料。②悬架。悬架由悬臂和悬臂支撑结构组成，悬臂的主要作用是通过悬臂顶部的滑轮将钢丝绳与铲斗连接为一个整体，同时支持拉斗铲作业过程中产生的悬挂载荷作用；悬臂支撑结构的主要作用承载悬臂自身及悬挂载荷的作用力，基本原理是通过主支撑钢和中间支撑钢丝绳，将拉斗铲回转平台本体与悬臂形成具有稳定结构的三角体。拉斗铲挖掘时，悬架不受挖掘阻力，主要受提升力，所以拉斗铲悬架可以做成较长而较轻的桁架结构。③导向器。拉斗铲工作装置为挠性连接，为使铲斗能适应工作面的工况而设；从牵引卷筒来的牵引绳经上滑轮、中空的导向架、下滑轮至铲斗，导向架与下滑轮为一体，可绕垂直轴线转动。④提升与牵引机构。提升与牵引机构是拉斗铲的主机构，主要用以完成工作循环中铲斗的刨铲装料和铲斗提升的功能，分别由各自的电机驱动，两个装置尽管完成的功能不一样，但机构基本相同。

2.3 拉斗铲作业流程

根据国内外拉斗铲作业实施情况，可以将拉斗铲的作业流程简单的归纳为以下5个阶段，流程如图1所示，具体如下：①抛孔爆破：在倒堆台阶实行抛孔爆破前先完成穿孔，预装炸药等工作，检查无误后进行抛孔爆破；②堆砌作业：抛孔爆破后先对爆破区域进行检查，然后用推土机将爆破堆进行平整，为拉斗铲提供作业平台；③辅助平台拓展作业：在推土机整平一定宽度平盘的基础上，运用单斗-卡车完成辅助平台的拓展作业；④拉斗铲倒堆作业：拉斗铲就位后，进行高位下拉作业、扩展作业平台，当平台达到设计宽度是，进行正常的倒堆作业；⑤跨区移设：拉斗铲完成本区域内的倒堆作业后，移设至下一个作业区域。

图1 拉斗铲作业流程图

3 结语

现阶段我国露天矿的开采以单斗-卡车为主，开采工艺过于单一，矿井的总体经济效益有待提高，拉斗铲无运输倒堆工艺具有开采效率高、生产能力大，安全可靠等特点，在露天矿开采中具有明显的优势。基于此，笔者对露天矿开采工艺进行对比，进而对拉斗铲无运输倒堆新工艺特点、拉斗铲设备装置及拉斗铲的作业流程进行总结分析，以期更好的促进拉斗铲无运输倒堆工艺在我国露天矿中的应用。