浅谈大型露天矿山设备选型与优化配置的重要性

周静平 周思亮

云南金鼎锌业有限公司资源管理部 云南 怒江 671401

1、工程现状情况

云南金鼎锌业有限公司所属兰坪铅锌矿床由北厂、架崖山、蜂子山、西坡、南厂、白草坪及跑马坪七个矿段组成，截止2018年9月30日北厂、架崖山矿段矿权内保有资源储量为：工业矿矿石量7927.12万t，铅金属量876381t，锌金属量5714929t；低品位矿矿石量6353.11万t，铅金属量120102t，锌金属量912216t。

年计划采剥总量530万m3(剥离420万m3，采矿110万m3)

2、开采技术

云南金鼎露天锌矿台阶高为12m，台阶边坡角550，采用自上而下，分台阶开采，运用毫秒微差起爆网络进行起爆，考虑到挖掘机的挖装高度并要求爆堆集中，只能采用松动爆破，同时考虑到破碎站和挖掘机对块度的要求（块径≥80cm的大块率≤10%），为此矿山工程师们经过反复试验、研究后确定，根据围岩硬度系数f值调整爆破参数，当f≤5时，孔网参数设计为8.0m×5.0m,炸药单耗设计为0.35kg/m3。当f≥7时，孔网参数设计为7.0m×4.0m,炸药单耗设计为0.45kg/m3。孔外微差延时间间隔为25毫秒，单段起爆孔数不得超过4个，单段起爆炸药量不得超过700kg，孔口压40kg水袋以控制爆破扬尘。采用上述技术措施后，爆堆较为集中，大块率均控制在10%以内，爆破冲击波、震动、扬尘、飞石均控制在设计范围内，挖掘机的挖装效率得以充分发挥，日立EX1200挖掘机的效率可达4500m3/天，日立ZAXIS490型挖掘机的效率可达2800m3/天。

值得注意的是，不可单纯追求炸药低单耗而增大孔网参数和减少装药量，从而导至大块率明显上升，根底增多而降低了挖掘机的挖装效率，合理的爆破参数是以降低总体的生产成本为最终目标。

3、生产工艺流程

潜孔钻机穿孔→混装车制药 装药→非电起爆网络系统微差起爆→挖掘机挖装→自卸汽车运输→排土场堆排。

4、露天矿山主要设备配置

4.1 设备选型原则

露天矿山所使用的设备包括：剥采设备，道路开拓与维护，排土场卸土堆排，设备维护保养，人员运输等主辅设备，主要用于露天矿山生产的穿孔爆破，矿石、废石挖装，运输，排土场堆放主要设备，及用于道路开拓维护，设备维护保养的辅助设备。

选型与配置原则：力求少而精，技术先进、高效，机动灵活，互补性强，节能环保，便于维护保养，操作简单、安全适用。

4.2 矿山主要设备选型配置表

5、设备选型配置评估

目前，随着露天矿山开采规模的大型化，为了提高矿山生产效率，降低生产成本，矿山工程设备都以大型化，高效化为唯一追求目标，但随着矿产资源的经济价值在不断上升，经济剥采比的变动，对矿石损失、贫化控制要求也越来越高，特别是对矿体赋存条件较差（矿体较薄，夹层多，品位变化幅度较大等），矿体顶底板围岩f系数变化较大的露天矿山，对穿孔、挖装、运输设备的选型与优化配置则不可一概单纯的追求大型化，此时的设备大型化并非等同于设备运行高效化。大型设备挖装效率高，中小型设备灵活高效。所以本文仅以云南金鼎露天锌矿为例对设备选型与优化配置进行论述。

5.1 潜孔钻机评估

大型露天矿山多以移动式钻机配置移动式空压机为主，淘汰钻进速度低、噪声大、能耗高，以及需要敷设固定管道电缆的老式钻机设备，选用的JK730-3型全液压潜孔高风压钻机比中风压钻机的钻进速度提高了3-4倍，且自动化程度较高，操作人员的劳动强度较低，除尘效果好，功效高（600m/天班），比其它钻孔设备性价比高，仅需3台就能完全满足20000m3—30000m3/天剥采生产量。

5.2 挖装设备评估

现在露天矿山挖掘机的选型均以大型化、液压化和进口化为主，但挖掘设备的选型与配置与以下几方面的因素有关：

5.2.1 爆破果效

爆堆高度、根底、爆破块度控制效果，矿岩硬度f系数等因素有关，当爆堆控制较好且集中，根底较少，块度较小（块径≥80cm的大块率≤10%），当矿岩硬度系数f≤5的围岩爆堆则适用日立EX1200型 斗容5.8m3的挖掘机挖装，效率较高（可达5000m3/天），斗容23m3的自卸式汽车只需装4斗便可装满，特别适用于采场南帮2660—2720标高段和北帮2636—2684标高段，相对于东北帮和东南帮硬度系数f≥7以上的围岩，在爆破过程中易形成根底和大块，且爆堆控制不太集中的地段更适宜采用日立ZAXIS490型 斗容2.1m3的挖掘机进行挖装，效率可达2800m3/天，但在该地段用EX1200型 斗容5.8m3的挖掘机则其效率较低（仅达3000m3/天）。

5.2.2 台阶工作面的合理布置

为确保挖掘机能充分高效地运行，不至造成设备闲置，台阶爆破的进度与空间位置上的合理性均有直接的关系，在时间上必须满足多台阶同时作业，在空间上必须进行交错作业，则上分层台阶超前下分层台阶50m的安全距离，确保施工安全。让所有的挖掘机均能充分发挥出更高的效率。

5.2.3 现场生产调度

对于一个大型的露天矿山生产来说，现场生产调度是关系到能否让现场所有的挖装和运输设备发挥出其最大效率的关键。因为现场同时工作的台阶工作面最多时可达8—10个，若现场对自卸汽车调度不及时、不合理则会造成挖掘机和自卸汽车的闲置（有的台阶存在多台汽车排队等待装载，有的台阶挖掘机长时间等待汽车而闲置），最佳的调度状态则是每台挖掘机作业的工作面1台汽车正在装载，另外最多只有1台汽在台阶上等待装载。其余的汽则均在采场—排土场的道路上运行。

6、运输设备评估

自卸汽车运输具有适应性强，灵活机动性高，具有短途运输的经济优势，有利于突击性、强化性和选别性的开采，相对于小吨位汽车更有利于管理。其综合能耗低，废气排放少，噪声小的优点，云南金鼎露天锌矿选用的MT86D自卸式汽车经过实地考察和现场验证后，其性价比远高于其它小吨位汽车，平均功效可达350m3/天。

7、基它设备评估

云南金鼎露天锌矿配置的其它辅助设备有：推土机、压路机、装载机，平地机等，一方面为了确保台面和道面平整清洁，另一方面可有效提高汽车运行效率，减少汽车维修率，降低汽车轮胎的磨损，延长其使用寿命，目前矿山上汽车轮胎平均寿命为2400h，高于2000h的正常寿命。

加油车和加水车：能确保挖掘机，汽车和潜孔台车就地快速加油和加水，同时洒水车还可用于台面和道路洒水降尘。

混装炸药车：能提高装药速度，具有安全高效，大大减轻了工作人员的劳动强度，同时混装炸药比成品炸药的成本低2000元/吨，对生产成本控制较为明显。

8、设备保养评估

坚持“保养重于维修，维修重于购买”的原则，制定并严格执行各类设备的操作规程及维护保养制度，加强各类设备计划性的检修和预防性维护工作，严格执行设备开机前的检查保养和停机后的维护工作，重点设备，关键性设备重点保养，加强设备点检和巡检工作，建立各类设备维护保养台帐，每台设备的维护保养责任落实到个人。

9、结束语

为实现大型露天矿山生产成本的有效控制和生产效率的提高，云南金鼎露天锌矿结合其生产规模，现场围岩特性和技术水平等实际。设备选型配置以大型化、高效化、液压化为主导方向；力求设备少而精，节能环保，安全适用和满足生产需求为前提进行选型和优化配置，其设备运行效率达到了预期的目标。但当今却是科技飞速发展的时代，各类生产设备更新换代的速度较快，在设备选型与配置时要与时俱进，接合科学技术的发展方向和生产实际而理性选择。云南金鼎露天锌矿的设备选型与配置方案值得同行借鉴和学习，以促进同行业的共同发展与进步。