有色金属露天矿机修设施设计

2021-04-17吴军辉刘晓静

采矿技术 2021年2期

吴军辉，刘晓静

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011)

0 引言

有色金属露天矿开采规模大小不一，如湖南瑶岗仙裕新多金属矿露采规模为3.5 kt/d；秘鲁特罗莫克铜矿的露采规模则达到 170 kt/d。各类穿孔、铲装、运输设备的出动率和工作时间是露天矿山能够达到设计生产规模的基础[1]。

以设计的西藏驱龙铜矿为例，该矿山为露天开采，设计生产规模为100 kt/d，工作制度为300 d×3班×8 h，总服务年限为24 a。根据矿区地形条件、矿体赋存条件以及矿岩物理性质，设计采用牙轮钻中深孔穿孔爆破、电铲铲装、坑内汽车运输的采剥运输工艺。为了达到设计生产规模，采用的采剥运输设备主要有孔径310 mm牙轮钻机10台；孔径125 mm牙轮钻机4台；55 m3电铲5台；35 m3电铲7台；载重220 t自卸汽车37辆；载重330 t自卸汽车56辆。此外，还配备有载重25 t和100 t汽车，矿岩运输车辆总量达到109辆。配备各类辅助车辆 24台，主要为爆破器材运输车、加油车、材料车、发电车等。配备各类工程机械 27台，主要为推土机、装载机、挖掘机、压路机、平路机等。该矿山露天坑内配备的设备数量和种类较多，为了保证各设备的正常运行，需要在采场附近配备相应的机修设施，按需及时完成各设备的保养和维护。

1 现行标准规范

目前，对于有色金属矿山而言，《金属非金属矿山安全规程》[2]和《有色金属采矿设计规范》[3]两大规程规范均未对有色金属露天矿采矿部分的机修设施做出要求，可作为设计依据的标准规范只有《有色金属矿山机修与汽修设施工艺设计标准》，由原昆明有色冶金设计研究院主编，并于 1992年发布并执行至今。该标准由机修和汽修两部分内容组成[4]，机修设施主要承担矿山机械设备（不含汽车）的日常维护和小修，以及部分设备的大修、旧件修复和备件制造。汽修设施主要承担矿山汽车的维护和修理，以及内燃设备的发动机修理任务。

以该标准对矿用电动轮自卸汽车保养要求为例，其要求的保养周期、工时及平均在修时间见表1。

表1 电动轮汽车汽修保养周期及工时

以北方股份的 NTE360电传动矿用自卸车为例，其保养周期及工时见表2。

通过表1和表2的对比可知，由于现行标准规范颁布的时间过于久远，露天采矿机械设备已经发生了巨大变化，导致标准已经严重与实际脱轨。如标准中所述，电动轮汽车的最大载重量为154 t；而西藏驱龙铜矿所采用的最大车辆额定载重量为 330 t，远超标准中的规格。

因此，现有有色金属露天矿机修相关的标准规范已无法指导目前的设计工作。

表2 NET360电传动矿用自卸车保养周期及工时

2 类似矿山的标准规范

露天煤矿与有色金属露天矿山的开采工艺和设备类似，如神华哈尔乌素矿，其配套的主要设备为汽车99台、穿孔设备12台、电铲13台、工程机械50台等，设备规格型号与西藏驱龙铜矿类似。由中国煤炭建设协会主编的《煤炭工业露天矿机电设备修理设施设计规范》对露天开采煤矿的机电修理设施做出了详细的规定[5]，即露天煤矿机修设施宜由汽车和工程机械保养车间、发动机和机械部件总成修理车间、电气总成修理车间、铆焊修理车间、综合辅助车间、外修队基地、设备组装场等组成。该规范对不同车间的功能及厂房参数等均做出了规定，如汽车和工程机械保养车间，其功能主要为担负汽车和工程机械的日常维修、保养、总成更换及小修任务；厂房主参数由汽车的载重量决定，不同载重量的汽车对应厂房的跨度、柱距、起重机起重量和起重机轨顶高度均不同，规范中所指汽车载重量覆盖范围为20 t级至350 t级，与现有的设备参数相吻合。

3 机修设施设计

通过上述介绍可知，目前对于有色金属露天矿山而言，如果依然参照《有色金属矿山机修与汽修设施工艺设计标准》进行机修设施的设计，其结果很难满足实际生产的要求；参照露天煤矿的规范进行设计则较为合理。

目前，国内露天矿山在机修设施的设置上较为灵活，如神华准能公司哈尔乌素矿和黑岱沟露天矿，其按照《煤炭工业露天矿机电设备修理设施设计规范》配备了全部的机修车间和相应设施，机修人员达到了 1800人以上，基本实现了“大而全”和“万事不求人”；白云鄂博矿则采用了外委的模式，所有设备的保养维修委托有能力的公司完成。

本着节约投资、解决实际问题等原则，西藏驱龙铜矿参照露天煤矿的规范在采场附近设置了汽车和工程机械保养车间、洗车间、备品备件库、轮胎存储库等。

该矿山配套的大型设备依次有：

（1）孔径310 mm的牙轮钻，钻架竖起时，其外形尺寸为14.5 m×6.11 m×28.8 m；钻架倒下时；其外形尺寸为28.745 m×6.11 m×7.547 m；

（2）55 m3电铲，外形尺寸为26.43 m×11.69 m×23.46 m；

（3）35 m3电铲，外形尺寸为 25.5 m×9.48 m×18.54 m；

（4）载重330 t自卸汽车，外形尺寸为15.74 m×9.20 m×7.67 m（举升高度15.38 m）；

（5）载重 220 t自卸汽车，外形尺寸为 14.4 m×8.34 m×13.9 m（举升高度15.38 m）。

自卸汽车在所有露天坑内设备中的数量最多，且外形尺寸也较大，因此，在配备汽车和工程机修的保养维修车间时，以自卸汽车为分界线，即车间的尺寸由汽车决定。由此得出的车间可满足86%以上露天坑内设备的进厂保养及维修需要，其余无法进厂的钻机和电铲则采用露天保养维修的方式。汽车和工程机械保养车间台位尺寸按照《煤炭工业露天矿机电设备修理设施设计规范》中对矿山自卸汽车厂房主参数的规定进行设置，即跨度为24 m，柱距为18 m，配套起重机起重量为100 t，起重机轨面标高为18 m。经复核，可以满足要求。

露天采矿车辆运行频次较高，车辆在运行过程中会产生大量扬尘，加上车体自身的附着物污染，遇到下雨等天气时，道路上容易产生泥污。设置洗车间的目的，一是及时对车辆进行清洗，以减少车辆对环境的污染；二是满足车辆日常保养和维护的需要。对于规模比较小的矿山，如广西信发铝土矿，其最大车辆为40 t级自卸汽车，使用市面上较为成熟的成套洗车设施即可满足洗车要求。而西藏驱龙铜矿所采用的最大车辆为 NTE360，需设置专门的洗车间，洗车间尺寸为24 m×18 m×18 m，车辆可以自由进出并在车间内完成斗厢举升动作和洗车工作。车间内配有3层洗车平台、洗车机及水处理设施等。

矿山每年的钻头、钻杆、电铲铲齿、前装机铲齿、履带板等消耗件约20 000 t，因此，需在采场附近配备备品备件库，以满足各类消耗件的更换需求。

矿山每年消耗220 t和330 t级的自卸汽车轮胎1597条，平均每天需更换5条～6条，以载重量为330 t的NTE360为例，其配套的轮胎规格为56/80R63，该规格轮胎直径大、重量重、价格昂贵，考虑到本项目所处位置及气候条件等因素，需设置专门的轮胎储存库。轮胎储存库附近设轮胎拆装场地，自卸汽车的轮胎拆装作业在该场地内进行。考虑到轮胎胎压大，轮胎拆装作业有伤人的可能，因此需要配备专门的轮胎机械手和轮辋拆装机去完成轮胎搬运及拆装工作。