露天采矿机开采工艺应用展望

露天采矿机开采工艺应用展望
露天采矿机是近年来发展起来的一种采矿设备其主要特点是采运效率高分采效果好采掘成本低省去了穿爆环节露天采矿机开采工艺在国外露天矿山中已经获得了广泛应用并且取得了较好的技术效果与经济效益但是该工艺在国内露天矿山尚未实际应用目前只在数部设计中以工艺方案的形式加以研究究其原因一方面是认识与观念方面的问题如同当初在露天煤矿设计中以单斗卡车工艺替代传统的单斗铁道工艺一样另一方面是对这项技术的掌握程度还很欠缺但是绝不能说露天采矿机开采工艺不适于中国露天矿山尤其是露天煤矿。

一、露天采矿机的分类
SM露天采矿机
1、该机用机体底部的切割滚筒上的切齿切割坚硬物料垂压来自机器本身但是没有调压装置。

2、V ASM露天采矿机
该机切割装置为设在前端的可自由升降的滚筒滚筒上装有交错布置的切齿滚筒内设有螺旋叶片并能作横向运动滚筒升降高度就是采高，滚筒长度即为采宽切割深度及推进速度可调整转载及卸载带式输送机能力较大卸载输送机可以调幅该机由于采宽和采高均较大从而获得了较广泛的应用。

3、KSM露天采矿机
这是一种斗轮切割的采矿机前端的切割装置是比紧凑型轮斗挖掘机斗轮宽一些的斗轮斗轮上下不能调幅由于斗轮的半径较大且有足够的宽度所以在众多的采矿机中属生产能力较大的采矿机俗称“硬岩小轮斗”。

4、露天采矿机的特点
（1）填补了单斗挖掘机和轮斗挖掘机采掘能力的空白，壮大了矿山采掘设备的队伍，使各类开采设备在不同的矿石物理性质下发挥各自的优势成为可能。

（2）选采性能好，矿石贫化率低。

露天采矿机如同道路刨铣设备一样，其作业过程是从矿体的表面一层一层地进行刨采，只不过不同结构形式的采矿机的刨采深度不同。

值得一提的是中部滚筒式采矿机由于被选采物料的界面位置通过装于机体下部的γ射线视测仪精确地测量出，因此能较准确的控制作业界限。

由于大幅度地减少了废石的混入，从而减少了矿石的贫化率和加工费用，提高了矿石的质量和回采率。

（3）整合多项工序，作业简单。

露天采矿机采掘物料以后通过尾部的胶带
机直接装到卡车内或通过转载机转载到胶带输送机上最终运输到指定地点，采运过程中物料不落地，而且其采矿过程具有连续和随采随破的特点，从而可以实现“穿、爆、采、破”合一，这就大幅度节约了运营成本，提高了经济效益。

（4）连续作业，提高时间利用率，生产能力大。

如在德国莱茵矿区弗里缅斯多夫褐煤露天矿采用的SM3000型露天采矿机，小时效率达1000t。

SM3800型露天采矿机在开采中硬煤层时，实测年能力达到了620万m3，超过了一台斗容为25.9m3的单斗挖掘机的年生产能力，而重量仅为97t，相当于单斗挖掘机的1/5。

（5）切割范围广，适应性强。

适合各种中等硬度矿石的开采，如煤炭、石膏、白云石、石灰石等。

可以配合各种运输设备作业，如汽车、胶带运输机等。

可以适应各种工作场地，露天采矿机的作业坡度较大，可以在15°的坡面上作业，而同等条件下，轮斗挖掘机的作业坡度只有3°左右。

另外，露天采矿机切割后的表面平整均一，可实现卡车的平稳行驶和降低轮胎磨损等。

二、露天采矿机的技术性能与适用条件
1、技术性能：
高切割力与集“穿、爆、采”合一的功能。

几乎所有的采矿机都具有很高的切割力，以V ASM型露天采矿机为例，它可以直接挖掘强度高达80 MPa 的物料。

在80 MPa的情况下露天采矿机也比单斗铲的效率高出1倍，高切割力可省去穿孔与爆破工艺环节，将穿孔爆破与采装合三为一，简化了工艺，减少了设备；免去了二次破碎环节，有的露天采矿机上还配备了再破碎的装置，这样就更加保证了胶带机作业以及整个胶带机运输系统的可靠性，由于免去了二次破碎，既减少了环节又降低了费用机动灵活，由于采矿机本身具有动力加之机器紧凑，所以这种机器具有机动灵活的特点适应性强，采矿机可以在纵坡不大于15和横坡不大于8的矿床上作业，同时对气候与岩性等条件的要求都不是非常严格，因此适应性较强；高回采率，且准确可靠用作选采时，不仅回采率高而且准确性也高，这是由于采矿机选采厚度可以达到0.1 m；可以采用双能源，采矿机可以用电，也可以用内燃机驱动，解除了动力配备上的限制。

2、适用条件：
复杂条件下煤层的选择开采及残煤的回采；可维护煤层底板的完整性避免穿孔爆破情况下的采煤作业；可对长期需要进行选采作业的薄煤层及需要剔除的矸石进行连续作业；从克虏伯公司提供的资料可看出KSM 小型硬岩采矿机在推进速度为4~5 m/min切割高度在1.5 m 以上时生产能力可达3 000~4 000 m3/h的水平这相当于中型轮斗挖掘机的生产能力所以它对于厚度不大赋存较为稳定但强度特别大的矿床具有普遍的使用价值。

对于国内的露天煤矿象煤层结构比较复杂的霍林河露天煤矿、准格尔露天煤矿、胜利露天煤矿等，应用采矿机可对煤层中多达十几层的煤矸互层分别进行煤与矸石的选采作业，象霍林河露天煤矿、安家岭露天煤矿、武家塔及柠条塔露天煤矿等煤的硬度比较大的矿山，有时为了保护煤层底板避免穿孔爆破情况下的破坏，都可采用露天采矿机工艺来进行作业，当然这里面尚未考虑有效降低采煤成本及提高系统可靠性等因素。

三、露天采矿机开采工艺存在的问题
除上面提到的优点外，露天采煤机开采工艺应用中也存在一些具体问题。

比如有些作业死角存在煤的损失，以及需要增加其它辅助设备进行处理采矿机与整个运输系统的衔接，与具体布置选择开采时煤岩厚度准确定位问题等，除技术问题外，还有易损易耗件的供应，操作技术人员培训以及引进设备的消化吸收等等。

四、露天采矿机在我国的应用前景
“十一五”期间，伴随着我国露天煤矿开采集约化的发展，生产能力在10~20Mt/a的大型和特大型露天煤矿相继开发建设，一系列采装设备的规格尺寸越来越大，随之带来的问题是设备的选采性能越来越差，如对薄煤层的开采、煤层夹矸的剔除等。

大量的矸石及废石被混入矿石中，降低了煤质，而且增加了煤炭的破碎及洗选成本。

如前所述，露天采矿机具有广泛的应用范围，突出的适应能力能在各种气候和地质条件下发挥其生产能力，与其他生产工艺的配合也较容易实现。

只是由于缺乏使用经验而未获引进。

我国有很多露天矿田，煤层多而构造复杂，其中薄煤层也较多，分采或选采是生产中面临的突出问题，如平朔、准格尔、伊敏河、霍林河等露天煤矿都有这个问题。

以霍林河露天煤矿为例，一号露天矿优化设计中采矿机采煤选采厚度按0.5m时，回采率达到89%，毛煤挥发分达到30.31%；而单斗铲采煤的选采厚度1.0m时，回采率为86.8%，毛煤挥发分为34.95%。

经计算露天采矿机选采厚度为0.3m时，可使毛煤含矸率降低4.9%，毛煤灰分降低2.5%。

因此应尽快进行有关露天采矿机的工业性试验，以获得全面、具体的生产经验，加快在国内露天煤矿的推广使用。

神华集团黑岱沟露天煤矿自2003年扩能改造后设计年产原煤为2000万t，若按20%的内剥离混入量计算，每年的矸石及废石混入量就高达400万t。

如采用露天采矿机作业，有望减少10%的矸石及废石混入量，若每吨煤的洗选费用平均按20元计，则仅仅一年即可节约洗选费用4000万元。

若再考虑在采煤过程中减少了穿孔、爆破及坑内破碎等环节的生产费用，则每年产生的经济效益就更加可观。

而且，黑岱沟露天煤矿还赋存有大量的高岭土矿体，现在基本是零利用率，如采用露天采矿机进行选采作业，将是最佳的采矿方式。

由于可以最大限度地提高高岭土的采出质量及资源回收率，经济效益将十分可观。

在错综复杂的露天矿生产系统中如何简化甚至合并多个工艺环节，以便最大限度的简化生产、降低投资、节约成本，是矿山工作者需要考虑的问题。

露天采矿机不仅可以在单斗铲等设备的辅助下作为矿山的主采设备，而且还可以作为辅采设备，如用于开掘沟道、做斜坡道、平整场地、清除冻土、维护道路等。

基于
此，露天采矿机及露采机连续工艺在我国具有积极的广泛的应用前景，可产生巨大的经济效益。