采场电铲扩帮工艺评价与应用

吴宝军

摘 要：歪头山铁矿属于大型露天矿，矿山开拓是沿矿体走向在靠近矿体的岩石中掘沟，然后向两侧扩帮。矿山运输是以电机车运输为主，在下部台阶采用汽车--电机车联合运输的作业方式。本文主要是针对电铲在采场的上、下盘以及端帮处生产时，采掘作业对矿石的损失贫化大小、作业安全程度高低、采掘的难易程度三方面作了比较研究和评价，在生产中加以应用，以提高采掘设备效率，发挥采掘优势，保证矿山生产顺利进行，实现经济效益最大化。

1 矿山概况

歪头山铁矿属于大型露天矿，年产矿石400万吨。矿山已转入凹陷开采阶段，到了开采后期。矿山目前以电机车运输为主，深部台阶采用汽车——电机车联合运输的生产方式。在146m水平北部建有一座年效率为400万吨的倒装站，二次装电机车用以倒运汽车生产的矿岩。矿山的主体设备有4立方米电铲、45—R牙轮钻机、150吨电机车、60吨的自翻斗车、载重为95，85.45吨的33—07汽车。目前矿山年采剥总量维持在1200万吨左右。

2 矿山生产扩帮工艺简介

矿山开拓方式是沿矿体走向在靠近矿体的上盘岩石中掘沟，掘沟采用汽车运输。汽车生产台阶的扩帮是采用上盘移动坑线的采剥方法。目前电机车运输扩帮的有128m、116m、104m下盘三个台阶，汽车运输扩帮的有92m、80m、68m、56m四个台阶。

歪头山铁矿的开拓方式是沿矿体走向在岩石中掘沟，然后向两侧扩帮。这样就决定了在采场不同部位，电铲铲装工作面的岩层结构不一样，对铲装影响也有很大区别。本文分别对电铲在采场端帮、下盘和上盘三个部位的生产情况进行分析评价。

3 电铲在采场端帮处扩帮工艺分析评价

电铲在端帮生产时有两种推进方式，一种推进方式是从上盘向下盘推进（即从西向东），另一种推进方式是从下盘向上盘推进（即从东向西）。由于岩层的倾向是一定的，如果采取的推进方式不同，在铲装工作面的岩层结构就不相同，对生产的影响也有很大区别。

3.1不同推进方式对矿石损失贫化影响的研究：

首先如果是从上盘向下盘推进（即从西向东方向），如图3.1所示，电铲采掘工作面的坡面角与岩层倾角相一致。 因为矿体倾向西，倾角一般在20o～40o之间，台阶坡面角一般在60o左右，角度方向一致，进行礦岩分采时，矿岩混采的工作线（L）比较短。假设采场台阶高度为H，台阶坡面角按60o计算，矿体倾角按40o计算，矿体厚度为S，那么矿岩混采工作线长度L为：

从计算结果看，分采工作线短，混采矿岩量较少，而且矿岩极容易沿结构面分离，有利于分采工作的进行， 这就很好地降低了矿石损失贫化，提高了矿石回收率，分采较彻底。实践证明采用这种方式推进时，矿石回收率可达95%以上。

相反如果是从下盘向上盘推进（即从东向西方向），这时采掘工作面与矿岩结构面不一致，如图3.2所示。这样对于相同的矿脉来说，矿岩混采的工作线增长。假设采场台阶高度为H，台阶坡面角仍按60o计算，矿体倾角按40o计算，矿体厚度为S，那么矿岩混采工作线长度 L*为：

L*=

=3.54H+1.6S

从以上计算可以看出，L*远远大于L，矿岩混采的面积加大，也就是说采出相同的矿石需要剥离的岩石量增加，而且由于结构面倾向台阶里侧，矿岩不容易分离，不利于矿石回收，这样就加大了矿石的损失贫化，严重浪费了矿产资源。实践证明这种采掘方式造成矿石损失率可达10%以上。

从上面两种推进方式上可以看出，对于采出等量矿石来说，图3.2要比图3.1分离的岩石要多，分采工作较难进行，矿石的损失贫化较大。

3.2不同推进方式对采掘安全影响的研究：

采剥作业必须保证安全生产。但由于台阶高度为12m，爆破后台阶高度可达14～15m，而电铲的最大挖掘高度为10m，电铲在采掘过程中常见的不安全因素是台阶上部的矿岩突然落下，对电铲的铲斗及铲杆造成冲击损坏。由于岩层产状特征，从上盘向下盘推进，采掘工作面容易沿矿岩结构面形成较稳定的坡面。电铲在台阶下面挖掘时，对电铲的铲斗和铲杆冲击力小，设备不易损坏，采掘较安全。

如果从下盘向上盘推进，一般都不能形成较稳定的工作面，这时采掘工作面往往较陡峭，有时台阶上部会出现悬空的状态，即崖头，电铲采掘时台阶上部的矿岩有时会突然塌落下来，台阶上部往往又是大块集中的部位，这时极容易砸坏设备，对设备的损坏较大，采掘工作存在一定的安全隐患。

3.3不同推进方式对采掘难易程度的影响研究

从上盘向下盘推进时，这时电铲牙尖对矿岩的作用力F会在结构面方向上产生一分力f，结构面一般都比较平整，牙尖容易沿结构面发生滑移，实际作用在岩体上的力就变小，电铲采掘时较困难。在实际中表现为：电铲的满斗系数低，装车时间较长，比正常的生产效率要低，而且极容易出现根底、高地盘等现象。

如果从下盘向上盘方向推进，采掘时牙尖对矿岩的作用力F基本上与结构面相垂直，作用力较大，这时岩体往往会发生剪切破坏，见图4.6所示。同时电铲能够提高满斗系数，提高采掘效率，采掘工作容易进行。一般对一些小的根底、高地盘等也容易克服掉，作业平盘较平整。

4 电铲在下盘扩帮工艺的分析评价

在采场下盘，岩层走向与台阶走向相同，岩层倾向与台阶坡面相一致，如图4.1所示。电铲生产是沿台阶走向推进，成条带采出。矿岩容易沿结构面自然滑落分离，采掘较容易进行，而且在里侧能够形成较缓的工作坡面，不会出现崖头等危险因素，生产作业较安全。如果进行分采作业时，矿岩能够实现很好地分离，矿石回收较彻底，能够提高矿石回收率。

5总结

综上所述，歪头山铁矿由于岩层倾向和开拓方式的特点，决定了在采场不同部位电铲生产情况不一样。从矿山生产经济安全的角度出发，在采场端帮处首先应采取从上盘向下盘的推进方式，这样不仅有利于矿石回收，减小矿石的损失与贫化，而且也能保证采掘设备和人身安全。

参考文献：

[1]牛成俊.现代露天开采理论与实践.科学出版社，1990

[2]李宝祥.金属矿床露天开采.冶金工业出版社，1979

[3]高磊，矿山岩石力学.机械工业出版社，1987年3月