大型露天矿山设备的合理选型

大型露天矿山设备的合理选型廖江南•露天矿依靠装备进步改进生产工艺、提高经济效益、扩大开采边界的效果明显。•目前露天矿的生产规模在急速增大。世界最大的露天矿(油页岩矿等)的年采剥总量已达到20亿t。•智利ESCONDIDA（埃斯贡地达）铜矿年采剥总量也都已超过4.5亿t•我国按规模划分。露天矿•铁矿200万吨/年，其它有色100万吨/年•没有跟采剥总量挂勾。•年生产千万吨矿石的德兴铜矿和鞍钢齐大山铁矿、河南栾川三道庄钼矿等是我国现代化的大型露天金属矿。•现代大型露天矿与传统露天矿相比，具有规模大、采矿设备的总台(套)数少，采矿作业的人员少等特点。•大型露天矿山设备合理选型，这个题目很大，大型露天矿山牵涉的设备非常多•这里只讲年采剥总量千万吨级以上的穿孔、铲装、运输设备。一、露天穿孔设备•穿孔工作是露天开采的第一个工序，穿孔工作质量的好坏，对其后的爆破、采装等工作有很大影响。在整个露天开采过程中，穿孔费用大约占生产总费用的10～15％，因此，加强设备选型，改善和提高穿孔效率，对强化露天开采意义重大。•露天矿用钻机钻孔方法，按破碎岩石机理可分为：冲击—转动式、旋转—冲击式和旋转式三种基本方式。•露天矿穿孔设备可分三种基本类型：牙轮钻、潜孔钻及顶锤式钻机。这三种钻机基本上涵盖了各种类型的金属和非金属露天矿山。•1、牙轮钻机•具有穿孔效率高，作业成本低，机械化、自动化程度高，适应各种硬度的矿岩穿孔作业等优点，已经成为当今大型露天矿最主要的穿孔设备。•目前国外生产牙轮钻机的主要有五家公司：比塞路斯(Bucyrus-Erie即B-E)公司、阿特拉斯(AtlasCopco)公司、山特维克(Sandvik)、哈尼希费格(HarnischFeger即P&H)公司和特雷克斯公司。•我国从20世纪60年代起就开始研制牙轮钻机，经过多次改型和淘汰，现在还在生产使用的只有KY和YZ两大系列12种型号，主要研制和生产单位有洛阳矿山机械工程设计研究院、江西采矿机械厂和衡阳有色冶金机械厂等。•国外牙轮钻穿孔直径最大已达559mm，国内也达到了380mm。大型露天矿山多采用250~380mm孔径，其中250~310mm采矿，310~380mm剥离。如ESCONDIDA（埃斯贡地达）铜矿采矿10英寸多钻孔，剥离12英寸多的钻孔。•国外牙轮钻并不是一味发展大孔径，而是从钻速、智能化、延长维修周期等方面创新和换代。•目前我国已定型生产的牙轮钻机有：KY-310、KY-250、YZ-55、YZ-35等型号，但创新和换代慢。•2、潜孔钻机•潜孔钻机具有机动灵活，设备重量轻，价格低，穿孔角度变化范围大等优点。•普通风压,是中小型露天矿山主要穿孔设备，适用于中等硬度的矿岩穿孔。•我国已定型的潜孔钻机有KQ150(KY-150)、KQ200、KQ250型。KQ150(KY-150)、KQ200一般用于中小型露天矿，KQ250型一般用于大中型露天矿的穿孔作业。•近年来，国外潜孔钻机普遍采用高风压(风压达17MPa以上，甚至达到35MPa)，如阿特拉斯科普柯(AtlasCopco)、山特维克(Sandvik)等，穿孔效率显著提高，是普通潜孔钻机穿孔效率的2～3倍。国内宣化、长沙矿山研究院、山河智能等都已生产高风压潜孔钻机。•高风压潜孔钻机不仅适用于中等硬度，也适合于坚固矿岩，对于坚固矿岩钻机快过牙轮钻。所以孔径250mm以下，高风压潜孔钻机有取代牙轮钻的趋势。山特维克(Sandvik)、阿特拉斯科普柯(AtlasCopco)在孔径250mm以下有些型号钻机，可以选择高风压潜孔钻机或牙轮钻。•3、顶锤式钻机•目前在露天矿山使用的顶锤式钻机主要是凿岩机和凿岩台车。•上世纪70年代全液压凿岩台车问世，大大拓宽凿岩台车的使用范围，目前，岩石脆硬的中小型露天矿山使用凿岩台车的越来越多。近年来，国外生产的顶锤式钻机钻孔直径已达到150mm。主要生产商有阿特拉斯科普柯(AtlasCopco)、山特维克(Sandvik)、日本古河公司等。•大型露天矿山顶锤式钻机主要用于边坡处理。•钻机选择，影响因素非常多，与矿岩性质、可爆性、粗碎型号、铲装设备、采矿工艺都有关系。一般主要生产钻机与铲装设备按1~1.5：1左右考虑。•最好是1：1二、大型露天矿装载设备•现代大型露天矿使用的装载设备主要有电铲、液压挖掘机和轮式装载机3种。电铲一直是大型和超大型露天矿的主导装载设备，但液压挖掘机和轮式装载机具有重量轻、机动灵活、作业率高、投资少、设备更新快、易于实现无级调速和自动控制等特点。随着近代挖掘机和轮式装载机制造技术的进步，大斗容轮式装载机和液压挖掘机的推出，这两种装载设备已经开始进入大型露天矿市场。•目前国外生产大型电铲的公司主要有美国的哈尼希费格(P&H)公司、比塞路斯(B-E)公司和马里恩(Marion)公司，其产品几乎垄断了全球电铲市场，P&H公司1990年以后推出的P&H4100型和P&H5700型电铲，标准斗容达43m3和54m3，是目前最大的矿用电铲之一。•国产露天矿大型装载设备近年来有长足的进步，太重已经生产出斗容55m3电铲，质量虽然比国外还有一定差距，但价格优势明显（首钢秘铁）。•液压挖掘机在国外露天矿山得到了广泛的使用，斗容小于12m3基本采用液压挖掘机。•从现在国外使用情况，铲车比（斗容比）：•电铲2~4•液压挖掘机3~5三、运输•大型露天矿（金属和非金属矿）目前主要采用自卸汽车、机车、间断-连续运输系统（胶带运输）。机车运输在上世纪70年代以前应用非常广泛，但随着自卸汽车大型化和间断-连续运输系统出现，从上世纪90年代开始弃用。下面着重介绍自卸汽车和间断-连续运输系统•1、矿用自卸汽车•露天矿自卸汽车运输机动灵活，特别适合需要均衡配矿和多点作业的矿山。汽车还具有爬坡能力大、转弯半径小的优点，这就使得汽车运输取代机车运输，成为现代露天矿的主要运输方式。目前国际上著名的大型矿用汽车制造商主要有卡特彼勒(Caterpillar)、小松(Komatsu-Dresser)、特雷克斯（Terex）、利勃海尔(Liebherr)、日立等公司。•国内有北方重汽、湘潭电机等。•大型矿用自卸汽车分为机械轮和电动轮。电动轮（108t以上）又分为DC和AC•机械以卡特彼勒为代表。•目前机60%（中国基本没有），电40%，各有优缺点。•矿用汽车的有效载重也在不断提高，先后出现有效载重为108t、154t、218t、275t、320t和360t等大型矿用汽车。•是不是越大越好。•不一定。•轮胎、路基、路面，还有汽车的台数、质量是否过关等关于铰接式汽车•2、间断-连续运输系统•间断-连续运输系统是现代大型露天矿输送方式的主要发展方向之一，该运输系统由汽车(或装载设备)、破碎站、胶带机等组成。间断-连续开采系统包括三个功能分系统：采场内的集矿运输系统、从露天采场运出的干线运输系统及两个运输系统之间的破碎转载系统。•露天陡帮开采工艺可以在不加大剥采比的情况下显著增加开采深度，但在深凹的露天矿采用单一的汽车运输成本高，在油价不断上涨的情况下，破碎机-胶带机连续输送工艺和设备的优越性日益显现，受到世界各国的重视。•我国1997年10月在鞍钢齐大山铁矿采用德国克虏伯(Krupp)公司生产的可移式破碎站，建成了采场内矿、岩半移动式破碎胶带运输系统各一套，年产矿石1700万t，年破碎矿岩2550万t。•首钢水厂铁矿也分别建设了年产矿石1400万t(4100t/h)，年破碎矿岩2550万t半移动式破碎胶带运输系统。典型场外破碎，秘鲁Cerroverde（塞罗沃得）铜矿，粗碎固定式两台（坑外），一台新建克虏伯(Krupp)的（5000t/h）直接进选厂，老的（2500t/h）平常送堆浸厂，也有旁路可达选厂。1ESCONDIDA（埃斯贡地达）铜矿坑内半粗碎固定式破碎（福陆）四、设备配套•除设备相互配套外，还有很多影响因素，主要有：•采矿工艺（陡帮、分期）•投资•设备数量五、实例•1、Cerroverde（塞罗沃得）铜矿•全矿有30亿吨储量。08年采剥总量1亿吨，其中送选厂4000万吨原生矿，2400万吨低品位（品位0.23~0.47）原生矿暂时堆存，氧化矿1900万吨进行堆浸，废石剥离1700万吨。•主要采矿设备：钻机孔径11英寸，Atlos产；HP电铲33立方4台，50立方1台，25立方液压铲1台作为机动；汽车cat793和78950台。•辅助设备：推土机T12一台，T11两台，T10七台。推土机多的原因堆料场和废石场用。Cat轮式推土机8x4五台小松调度系统•2、Yanacoacha(亚纳科查)金矿•Yanacoacha金矿是世界上两个最大的金矿之一1993年投产，2005年最高时，年产黄金330万盎司（当年全球第一）。•2008年产黄金190万盎司，采剥总量65万t/d，50%的废石，50%的矿石。采场最高标高4120m，共有六个采场，已有一个采场闭坑，目前有三个采场同时生产，另一个新采场准备开采。•采矿主要设备：钻机ARTLOS13台•液压铲日立30.6m38台•Cat卡车793c54台78927台•3、ESCONDIDA（埃斯贡地达）铜矿•ESCONDIDA是世界上最大的铜矿，海拔3100米。目前有两个露天坑，ESCONDIDA和ESCONDIDA北。近两年，采剥总量140万吨/d（其中ESCONDIDA坑80万吨/d），年产铜金属140万吨，其中，阴极铜10多万吨，铜精矿含铜金属120多万吨。•ESCONDIDA使用的设备像展览馆，全世界最有名的设备在这里均有使用，而且是对比使用。如电铲既有PH的，也有BE的，汽车既有CAT的，也有小松的。主要采矿主要设备如下：•我院新设计的某铜矿，规模15万吨/年，年采剥总量最高峰时1.2亿吨。•准备选择设备•牙轮钻孔径270~340mm•电铲35~40m3•汽车220吨左右•坑内半固定式-胶带运输为主谢谢