一種新型露天采礦機(jī)的研發(fā)與探討

李曉紅

（唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 063000）

露天采礦機(jī)是一種用于露天礦山的采礦設(shè)備，可以廣泛應(yīng)用于各種類型露天礦的無爆破化開采，包括石灰石礦、鐵礦、鋁土礦以及開采薄煤層、礦山平整場地、土建工程領(lǐng)域等場合。露天采礦機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域就是各種不適用于爆破開采的露天礦山，如距離居民區(qū)較近的礦山，露天采礦機(jī)低噪音、無危險的開采特點將解決爆破開采的掣肘。目前中國正在進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)，從安全環(huán)保的角度，從節(jié)能降耗的角度以及從提升資源利用率和用戶的實際需求出發(fā)。在安全角度，火工材料，爆破危險品的嚴(yán)格管理需要，安全生產(chǎn)的需要，社會穩(wěn)定的需要，200m危險警戒范圍內(nèi)的資源充分利用的需要。面對以上需要及要求，石灰石無爆破露天采礦機(jī)都能很好地解決，石灰石無爆破采礦機(jī)是未來發(fā)展的必然趨勢。

目前，唐山冀東裝備工程股份有限公司研發(fā)設(shè)計的石灰石無爆破采礦機(jī)在國內(nèi)同領(lǐng)域里屬于第1臺，填補(bǔ)了國內(nèi)露天采礦機(jī)領(lǐng)域的空白。國外相關(guān)產(chǎn)品有美國“威猛地平王”、德國“維特根露天采礦機(jī)”、意大利“泰斯美克碎巖金剛”等產(chǎn)品。這些設(shè)備各有擅長的領(lǐng)域和優(yōu)缺點。由于露天采礦機(jī)受礦山巖石硬度及裂隙發(fā)育等特性影響較大，導(dǎo)致上述所有國外品牌的露天采礦機(jī)在石灰石礦山使用中，均存在不能穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)量波動很大的弊端。當(dāng)巖石硬度小于100MPa，不夾雜或者少夾雜磨石性高的廢石，巖石存在均勻的裂隙，且?guī)r石脆性較好時，露天采礦機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，而礦山特性千差萬別，上述條件很難滿足。通過對露天采礦機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢測和總結(jié)，目前困擾設(shè)備運(yùn)行的主要因素是設(shè)備受礦山場地影響嚴(yán)重，開采成本高，產(chǎn)量低，不能穩(wěn)定運(yùn)行。我們研發(fā)露天采礦機(jī)大大降低了設(shè)備集成成本，從而降低了設(shè)備折舊。

1 將動力源由液壓動力改成電液混合動力

此方案電氣元件維修方便，價格便宜，可節(jié)約50萬元左右，雙動力驅(qū)動，可接外部電源，訂貨方便，可模塊化，集成方便見圖1。

圖1 電液混合動力示意圖

2 增加物料收集功能

滾筒刀體中需間隔增加物料刮板，改變刀體布置使其呈螺旋線分布，同時滾筒四面需加擋板，防止物料飛濺，滾筒在工作過程中能使物料向中間集中，通過物料刮板將物料帶起一段距離，在這段距離內(nèi)增加收集皮帶，物料被收集皮帶收集后再通過另外一條輸送皮帶輸送至裝載機(jī)或者移動破碎機(jī)，此方案在礦山開采工藝中，在原來露天采礦機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，又節(jié)省了裝載工序，節(jié)約了人工成本和裝載機(jī)設(shè)備成本，因此大大降低了采礦成本。

3 改善刀頭工作環(huán)境

采用液壓鑿巖機(jī)機(jī)構(gòu)，其原理是用高壓油作為動力推動活塞沖擊釬子，附有獨立回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一種鑿巖機(jī)構(gòu)，釬子材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金鋼材。該設(shè)備為滾筒進(jìn)行預(yù)破碎，通過多個液壓錘提前將巖層打裂，即對巖石進(jìn)行預(yù)爆破，使巖石產(chǎn)生裂隙，減少地面壓強(qiáng)，改善刀頭的工作環(huán)境，進(jìn)而提高刀頭壽命。

4 改善刀頭材質(zhì)及刀體處理

刀頭材質(zhì)屬于碳化鎢類硬質(zhì)合金，分析刀頭損壞情況，有斷刀、磨損情況，綜合考慮其使用強(qiáng)度及沖擊抗震性和耐磨性，將露天采礦機(jī)刀頭材質(zhì)由原來的YG8改成YG15。由于斷刀大多發(fā)生在軸肩處，所以分段調(diào)整刀體熱處理硬度，從刀頭到刀體，按照硬度由高到低調(diào)整，以提高刀頭耐磨性的同時改善刀體斷刀情況，刀體熱處理分成三段見圖2。

圖2 刀體熱處理示意圖（mm）

5 增加滾筒刀頭噴水機(jī)構(gòu)

由于合金鋼在溫度達(dá)到一定高的程度時，其壽命會急劇下降，如果給刀頭加裝持續(xù)噴水裝置，使刀頭溫度得到相應(yīng)的控制，會大大延長刀頭的使用壽命。在車體內(nèi)部加裝2 000L的水箱，通過管路將水引出至滾筒處，經(jīng)高壓噴嘴噴出以達(dá)到冷卻刀頭提高刀頭壽命的作用。