一种新型露天采矿机的研发与探讨

李晓红

（唐山冀东装备工程股份有限公司，河北 唐山 063000）

露天采矿机是一种用于露天矿山的采矿设备，可以广泛应用于各种类型露天矿的无爆破化开采，包括石灰石矿、铁矿、铝土矿以及开采薄煤层、矿山平整场地、土建工程领域等场合。露天采矿机应用的主要领域就是各种不适用于爆破开采的露天矿山，如距离居民区较近的矿山，露天采矿机低噪音、无危险的开采特点将解决爆破开采的掣肘。目前中国正在进行生态文明建设，从安全环保的角度，从节能降耗的角度以及从提升资源利用率和用户的实际需求出发。在安全角度，火工材料，爆破危险品的严格管理需要，安全生产的需要，社会稳定的需要，200m危险警戒范围内的资源充分利用的需要。面对以上需要及要求，石灰石无爆破露天采矿机都能很好地解决，石灰石无爆破采矿机是未来发展的必然趋势。

目前，唐山冀东装备工程股份有限公司研发设计的石灰石无爆破采矿机在国内同领域里属于第1台，填补了国内露天采矿机领域的空白。国外相关产品有美国“威猛地平王”、德国“维特根露天采矿机”、意大利“泰斯美克碎岩金刚”等产品。这些设备各有擅长的领域和优缺点。由于露天采矿机受矿山岩石硬度及裂隙发育等特性影响较大，导致上述所有国外品牌的露天采矿机在石灰石矿山使用中，均存在不能稳定运行，产量波动很大的弊端。当岩石硬度小于100MPa，不夹杂或者少夹杂磨石性高的废石，岩石存在均匀的裂隙，且岩石脆性较好时，露天采矿机运行平稳，而矿山特性千差万别，上述条件很难满足。通过对露天采矿机生产数据的检测和总结，目前困扰设备运行的主要因素是设备受矿山场地影响严重，开采成本高，产量低，不能稳定运行。我们研发露天采矿机大大降低了设备集成成本，从而降低了设备折旧。

1 将动力源由液压动力改成电液混合动力

此方案电气元件维修方便，价格便宜，可节约50万元左右，双动力驱动，可接外部电源，订货方便，可模块化，集成方便见图1。

图1 电液混合动力示意图

2 增加物料收集功能

滚筒刀体中需间隔增加物料刮板，改变刀体布置使其呈螺旋线分布，同时滚筒四面需加挡板，防止物料飞溅，滚筒在工作过程中能使物料向中间集中，通过物料刮板将物料带起一段距离，在这段距离内增加收集皮带，物料被收集皮带收集后再通过另外一条输送皮带输送至装载机或者移动破碎机，此方案在矿山开采工艺中，在原来露天采矿机技术的基础上，又节省了装载工序，节约了人工成本和装载机设备成本，因此大大降低了采矿成本。

3 改善刀头工作环境

采用液压凿岩机机构，其原理是用高压油作为动力推动活塞冲击钎子，附有独立回转机构的一种凿岩机构，钎子材质为优质硬质合金钢材。该设备为滚筒进行预破碎，通过多个液压锤提前将岩层打裂，即对岩石进行预爆破，使岩石产生裂隙，减少地面压强，改善刀头的工作环境，进而提高刀头寿命。

4 改善刀头材质及刀体处理

刀头材质属于碳化钨类硬质合金，分析刀头损坏情况，有断刀、磨损情况，综合考虑其使用强度及冲击抗震性和耐磨性，将露天采矿机刀头材质由原来的YG8改成YG15。由于断刀大多发生在轴肩处，所以分段调整刀体热处理硬度，从刀头到刀体，按照硬度由高到低调整，以提高刀头耐磨性的同时改善刀体断刀情况，刀体热处理分成三段见图2。

图2 刀体热处理示意图（mm）

5 增加滚筒刀头喷水机构

由于合金钢在温度达到一定高的程度时，其寿命会急剧下降，如果给刀头加装持续喷水装置，使刀头温度得到相应的控制，会大大延长刀头的使用寿命。在车体内部加装2 000L的水箱，通过管路将水引出至滚筒处，经高压喷嘴喷出以达到冷却刀头提高刀头寿命的作用。