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1、★露天论坛★复杂煤层露天开采的新技术中国矿业大学张瑞新王忠强霍林河矿务局林宏王耀辉张桂军张万里摘要针对露天煤矿复杂煤层的地质条件,全面分析了传统的露天采矿设备、工艺形式的特点和在复杂煤层开采中存在的问题。在综合评述国内外连续式露天采矿机研制和开发现状、结构类型和系统组成的基础上,通过实例研究表明露天采矿机在复杂煤层露天开采中具有广阔的应用前景。关键词露天采矿机露天采矿工艺复杂煤层选择开采1概述露天矿采装设备的选择除了考虑所开采物料的地质条件、投资等因素外,还主要取决于所开采物料的硬度。因此,按照露天采装设备的切割能力(如图[1]1所示)可以把传统的采矿设备分为两大类:A类是开采松软物料
2、的轮斗铲;B类是开采坚硬物料的单斗铲(包括电铲、液压铲等),一般在采装前需要通过穿孔、爆破来松碎物料。相应地把传统的露天开采工艺归纳为表1所示的A,B和C三种工艺形式。其中,A类是轮斗铲连续式露天开采工艺,生产高效、效图1采矿设备切割力示意图益较好,但因其切割力较小使应用受限;B类是单斗铲间断工艺,其应用最为广泛,但因运输环节间断,生产效率下降、成本较高;C类的单斗铲半连续式的露天开采工艺,综合了间断式工艺与连续式工艺的长处,用在开采坚硬矿物的露天矿,但因破碎环节的增加和系统的进一步复杂化,其应用也颇为受限。因露天采矿机此,采矿生产迫切需要一种能直接采掘坚硬物料的连续式采矿设备。生产实
3、践证明,传统的采掘设备如轮斗铲或单斗铲因其规格大和以图2所示的工作面作业方式采装物料,不适宜用于开采结构复杂的矿层,尤其是象表单斗铲轮斗铲[2]2所列的中国几个大型露天煤矿,当有大量的煤矸图2采矿设备工作面作业方式示意图混杂结构的矿层存在时,这些设备很难进行有20中国煤炭第25卷第3期1999年3月效的选择开采,既使是强制性进行选择开采,因轮斗表1所列的C类半连续工艺生产的钻孔、爆破和破铲和单斗铲的最小选采厚度不过015m或1m,仍然碎机破碎等环节,与卡车或胶带配合成为一种新兴的难以满足生产对煤质的需求,此时反而因采装设备作(表1所示的D类)半连续式或连续开采工艺形式。业效率的显著下降
4、、生产成本的增加恶化了经济效随着这种工艺设备的进一步发展和完善必将成为中[3、4][4、5]益,难以为矿山接受。因此,矿山生产需要一种硬物料和复杂煤层开采的理想设备。对复杂矿层进行有效的选择开采的设备。目前,中国几大露天煤矿开采的大都是水平或近鉴于此,一种新兴的露天采矿设备———连续式露水平的的复杂煤层,煤质较差、硬度较高,尤其在冬季天采矿机(ContinuousSurfaceMiner)在80年代应运所开采物料的硬度增加3～10倍,轮斗铲应用受限。而生,其研制、开发和应用成为采矿界引人注目的焦现有开采工艺下的原煤含矸率较高、回采率降低,而点。这种设备由于其独特的切割机构不仅可以达到这
5、些矿又大都不设选煤厂,生产原煤直接供电厂发80～100MPa强大的切割力(参见图1),实现了坚硬电,煤质对市场及经济效益影响较大。因此,露天采物料的连续式开采,而且采用了图2所示的分层挖掘矿机开采工艺在中国的露天煤矿具有广阔的应用前形式,可对较薄的物料层(如012～015m)进行有效的景。选择开采。同时,该机集采、装与破碎于一体,免去了表1露天开采工艺分类及特点工艺形式物料硬度采装设备运输设备特点轮斗铲或A1连续式软胶带生产能力大、效率高、成本较低链斗铲自卸汽车机动灵活但生产成本较高B1间断式硬单斗铲铁道生产成本低但生产能力受限自卸汽车-C1半连续式硬单斗铲采装间断、运输半连续,为间断
6、与连续工艺的综合应用破碎机-胶带自卸汽车采装连续、运输间断连续式自卸汽车-D1新式工艺硬采装连续、运输半连续露天采矿机转载站-胶带胶带采装、运输均匀为连续工艺表2中国几大露天煤矿基本情况简表矿名HLHYMHYBSHHWS产量,Mt/a103512采煤工艺(原设计或实际采用)CB或AAB和C采煤工艺(可能的发展)C和DB或DA和DD和C煤种褐煤褐煤褐煤长焰煤平均倾角5°～13°3°～6°8°<10°煤硬度/MPa3192～131721124～91247185918～2914矸石硬度/MPa91810118～7116918133132可采煤层数9193～65煤层结构复杂复杂一般上下分层复杂
7、注:这些露天矿均位于中国北方严寒地区,冬季物料的硬度平均增加3～10倍。复杂煤层露天开采的新技术21表3露天采矿机分类、特点及应用情况简表切割机切割机分类制造厂家设备系列优点缺点应用情况构位置构形式SM14001)美国德克萨斯州一个褐煤矿;一次采高较小,仅0～SM2600结构紧凑、选采能力2)澳大利亚享特谷地的西部各矿、芒0161m,对开采物料厚德国SM3000强,切割力最大可达特·多利(MountThorley)矿;机滚度的适应性不灵活,适体
