机械化作业线在张庄铁矿二期施工中的应用

张洪磊

中煤第五建设有限公司第三工程处 江苏 徐州 221000

1 工程概况

张庄铁矿1#副井井筒净直径Ф7.3m，井筒全深508m，共设计-270m、-330m、-360m、-390m、-450m、-480m六层马头门，现开拓-390m、-450m、-480m三个水平巷道，1#副井井区三水平巷道开拓量16986.456m，掘进量228611.328m3，以巷道掘进为主，另有相配套的硐室，断面形状均为直墙三心拱，掘进断面分11.79m2、16.52m2、21.32和20. 5m2四种规格。

2 地质概况

三水平主要为片麻岩和磁铁矿两种，片麻岩硬度系数f=8～11,磁铁矿硬度系数f=12～15，片麻岩密度为2.97t/m3，磁铁矿品位密度为3.6t/m3。

3 机械化配套方案

综合考虑岩（矿）石硬度系数、密度、工程量和工期要求等条件，采用瑞典产阿特拉斯281型凿岩台车钻孔，全断面一次爆破，斗容为2m3的XYWJ-2型铲运机装载，配4m3自卸式无轨胶轮车运输，井筒内采用两个4m3的箕斗配单车单层的混合式提升方式。-390m，-450m两个水平矸（矿）石分别径直径为Ф2.0m的溜矸（矿）井溜至-480m水平，在-480m水平溜矸（矿）井底均安装有振动放矸机，分别将矸（矿）石放至自卸式翻斗车，转载到-480m水平马头门径溜矸槽，直接入箕斗，后提升到地面，在地面井架装有卸载曲轨，箕斗进入曲轨后自动倾翻到地面矸石仓。

3.1 凿岩机（钻孔）

由于铁矿、岩石硬度系数大，普通凿岩机钻进速度慢，效率低，采用阿特拉斯281凿岩机，采用柴油驱动，电缆自动收方，液压钻孔，配3.7m×36mm钻杆、Ф45mm/Ф76mm球齿钻头，钻孔深度为3.3m，单孔用时90s～110s，掘进断面11.79m2，平行空孔直线掏槽，布孔约54个，全断面钻孔用时3个小时00分，具有钻孔速度快，精度高，便于控制角度和深度等优点。且操作人员在距开口位置5m左右的操作室内操作，能更好的保证作业人员安全。

3.2 铲运机（装载）

由于采用直孔掏槽方式，矸堆较集中，块度较均匀，采用斗容为2m3的前翻式XYWJ-2型铲运机能实现快速装载，该铲运机采用柴油驱动，外观尺寸：长×宽×高=6850mm×1770mm×2050mm。较适合10～20m2的掘进断面装载，且转弯半径小，爬坡能力强，最大行驶速度19.4km/h，操作方便，灵活，铲斗最大举起高度1740mm。

3.3 自卸式翻斗车（运输）

-480m水平各掘进工作面的爆破矸（矿）石由XYWJ-2型铲运机装入自卸式无轨翻斗车，直接运到马头门装入箕斗；-390m、-450m两水平各掘进工作面的矸（矿）石经铲运机装入自卸式无轨翻斗车，矸、矿石分别卸入矸石溜井及矿石溜井，溜至-480m水平后，集中装入箕斗（矸、矿石溜井如下图所示）。运输采用4m3矿用自卸式无轨翻斗车，该车机动灵活，操作方便，行驶速度快，运输能力强，一翻斗（4m3）可容铲运机两铲斗，与铲运机能较好的配套作用，正常情况下，每炮矸石量约56.1m3（掘进断面11.79m2，每炮进尺按2.8m计算，每炮约实方33m3，该矿体松散系数为1.7，折合虚方为56.1m3），在16车左右，一般每台铲运机配4台自卸式翻斗车，共同作业，每个掘进工作面装运时间在2小时30分左右。

3.4 混合式提升

采用双箕斗配单罐笼混合式提升方式，一台2JK-3.5/20型绞车配4m3侧翻式箕斗互为配重，专门提升矸（矿）石。另安装一台JKZ-2.8/15.5型单筒绞车配一个单层罐笼作为提升人员及上下物料，由于人员及抅料上下不占用矸（矿）石提升时间，可以最大限度地发挥箕斗提升能力，因4m3箕斗与4m3自卸式翻斗车配套使用，可减去中间计量环节，能实现快速装载与提升。

4 达到的效果

4.1 安全性能高

从凿岩到装载、运输、提升等各个环节均实现机械化作业，采用机械代替人工；施工中且各环节能很好地配合作业、各工序能很好地衔接，安全系数高，能较好地保证施工安全。

4.2 施工速度快

自2013年5月20号该机械化作业线形成以来，共完成巷道掘进 980.96m，掘进量14230m3，月平均进尺245.24m，掘进量3557.5m3，单巷月平均进尺150m，月平均掘进量1768.5m3，7月份单巷月进尺达190m，现各机械化掘进队即将转入采场进行采准工程施工，比建设方计划采矿工期提前7个多月。

4.3 设备投资少

经与轨道运输相比，采用该套无轨机械化作业线，三个水平需铺设10000m轨道，U型矿车需220个（总价值约为2410万元，还未考虑相配套设备），而采用该作业线共投入铲运机4台（-480m水平一台，-290m，-450m水平各一台），自卸式无轨胶轮车10台，共计费用940万元，比轨道设备节约1470万元，且该无轨设备后期维护简单，保养费用低，可靠性好，故障率低。

总结：

1）张庄铁矿岩石比重2.97t/ m3，矿石比重3.39t/ m3，由于矿（岩）石密度较大，限制了箕斗的容积，若该套机械化设备在煤矿、锌矿等密度小的矿山使用，井筒直径不小于Ф7.0m的情况下，可使用4～6m3的箕斗提升，自卸式胶轮车及铲运机的斗容均能相应增加1～2m3，提升能力将会更大，施工速度还会提高，在煤矿及其他金属非金属矿山会有推广使用的空间。

2）由于该套机械化作业线所配套设备体积大，质量较重，在立井巷道施工时，各设备下放到井底各水平必须解体，分块下放到井底后再组装，一般下放设备占用时间较长，入在斜井或斜坡巷的矿井采用该套机械化作业线，各设备可直接通过斜井或斜坡巷开到井底水平，将更能发挥该套机械化作业线的优点，更有推广的价值。