液压挖掘机在中小型矿山的应用

精品文档 你我共享液压挖掘机在中小型矿山的应用摘 要 本文简要对比分析了液压挖掘机和电铲在鲁南矿业公司的应用情况，阐明了液压挖掘机在中小型矿山，特别是在需要频繁调整采装地点的中小型矿山，具有一定的优越性。关键词 液压挖掘机 电铲 柴油 电能 动力电缆1 引言莱芜钢铁集团鲁南矿业公司是一个中型矿山采选联合企业，年产铁精矿30万t，拥有王峪、上河两个露天采场。王峪露天采场位于山东省沂水县、沂源县交界处，于1977年开始基建，1980年投产，1992年临时停采，2003年底恢复开采，现已开采至154m水平（地表标高+178m），目前矿石生产规模20万t/a。上河露天采场位于山东省沂源县境内，于1990年开始基建，现已开采至130m水平（地表标高+181m），目前矿石生产规模80万t/a。开采矿石为鞍山式贫磁铁矿石，矿石平均品位TFe=36.3%，矿石体重=3.49t/m3，矿石普氏坚硬系数f=1012。鲁南矿业公司从建矿至2003年底，一直采用电力驱动正铲挖掘机（以下简称电铲）采装，拥有1m3电铲3台，2m3电铲1台，4m3电铲1台。由于王峪、上河两个露天采场的矿体均呈板状、层状、似层状产出，矿岩互层现象严重，且不同区段矿石的可选性相差较大，再加上选矿厂对矿石供应的平衡性要求较高，对不同可选性矿石的配比要求较严格，导致采装设备在采场内频繁行走，更换作业地点。1台挖掘机1昼夜更换23次作业地点，每次行走200300m的现象时常发生，严重影响了采装效率。针对这种情况，于2003年购进2台柴油机驱动液压反铲挖掘机（以下简称液压挖掘机）：1台1m3 液压挖掘机（型号CAT320C）和1台1.7m3液压挖掘机（型号CAT330C），淘汰掉3台1m3电铲，1台4m3电铲,仅保留1台2m3电铲。同时，租用1m3 液压反铲1台在王峪采场进行采装。近些年来，液压挖掘机以其优越的性能在道路修筑、水利工程和房屋建筑等领域中应用越来越广泛，但在露天采矿工程中的应用并不太多。下面就液压挖掘机在鲁南矿业公司的应用情况与电铲做一下对比分析。2 液压挖掘机的主要优点2.1 生产效率高，容易实现分采分装液压挖掘机很容易实现无级调速，且调速范围大，其最高与最低的速度比可达1000:1。在快速运行时，液压元件产生的运动惯性小，可实现高速反转。液压挖掘机的以上特点决定了其生产效率明显高于电铲，统计数据表明：同样斗容的液压挖掘机与电铲相比，可提高生产效率50%以上。鲁南矿业公司王峪采场和上河采场矿体的特点为：矿岩互层现象严重、岩石夹层多、多数岩石夹层厚度较小。这就使得很难全部实施矿岩分穿分爆，在某些情况下，不得已实施矿岩混穿混爆。矿岩混穿混爆的结果是：爆堆的矿岩混杂现象严重。为了降低矿石的损失率和贫化率，只有要求挖掘机司机精心操作，分采分装，但由于受电铲性能的限制，分采分装的效果一直不理想。与电铲相比，液压挖掘机，尤其是液压反铲挖掘机，则动作灵活，操作简单、省力，不仅改善了司机的工作条件，而且容易实现矿岩混杂条件下的分采分装。鲁南矿业公司的统计数据表明：在矿岩混杂较严重的情况下，与电铲相比，液压反铲挖掘机采装可使矿石损失率降低12%，矿石贫化率降低23%。2.2 行走过程简便迅速鲁南矿业公司王峪采场和上河采场不但矿岩互层现象比较严重，而且不同区段矿石的可选性相差也较大。另外，受采场自身及周边复杂环境条件的制约，一次爆破矿岩量受到严格限制，导致采场爆破作业比较频繁。为了满足选矿厂均衡供矿、合理配矿的要求，以及采场设备避炮的要求，使得挖掘机频繁行走，一昼夜长距离行走23次，每次行走200300m的现象经常发生。由于电铲依赖动力电缆，从固定电源处获取能量，在电铲行走过程中，必须有专人负责拖动动力电缆。人工拖动粗而重的动力电缆既费力又费时，电铲每行走2030m，就得停下来，等待人工把动力电缆拖动到位，然后再行走。一般情况下，电铲行走250m左右的距离要花费约0.5小时的时间。可见，电铲的长距离行走是比较麻烦的事情。液压挖掘机以柴油为动力来源，取消了粗而重的动力电缆，行走200300m的距离仅需35min的时间。可见，与电铲相比，液压挖掘机的长距离行走简便迅速的多。挖掘机行走时间的大幅度缩短，不但相应地延长了采装作业时间，提高了生产效率，而且使均衡供矿、合理配矿的及时性得到了保障，为选矿工序的优质高效生产提供了较好的条件。2.3 环境适应性能较好当传递相同功率时，液压传动装置比机械传动装置的尺寸小、结构紧凑，重量轻，其重量可减轻3040%。液压系统中设置了各种安全阀、溢流阀，即使偶然出现过载或误操作的情况，一般也不会发生人身事故和损坏设备，即具有传动平稳，工作可靠的特点。工作装置的品种可以扩大，可以配置多种新型的工作装置，一般小型液压挖掘机可配有3040种替换工作装置。由于具有这些特点，液压挖掘机在多种特殊作业环境中显示出比较优越的性能。例如：用于清理露天采场边帮上的松动岩石和破碎岩体，用于边坡不稳定区段的上部卸载，用于泥泞环境作业等，液压挖掘机以其重量轻、传动平稳、工作可靠、行走迅速等特性使其在特殊环境中作业的危险性大幅度降低，安全性大幅度提高。再例如：在露天采场中深孔爆破中，经常产生矿岩大块和根底。传统的处理方法是二次凿岩爆破法，不但工人劳动强度大、效率低、粉尘危害严重，而且比较危险。如果给液压挖掘机配置上液压破碎锤，则可以安全高效地处理岩石大块和根底。2.4 维护、检修工作简单，且工作量小 液压挖掘机不需要庞大复杂的中间机械传动系统，结构被简化，易损件减少了将近50%，故维护、检修工作大为简化。相对而言，电铲的维护、检修工作量则大得多。另外，在多雨季节，轻微破损的动力电缆常因浸水而导致相间短路，并被烧断，导致电缆的维护、包扎工作量大大增加。3 液压挖掘机的主要缺点3.1 动力成本高，尾气污染环境电铲以电能为动力，而电能是一种成本较低、环境污染较小的能源。目前仍占有较大比例的火力发电，主要以成本较低的煤炭作为燃料，采用大型、高效、环保型设备生产电能，因而发电成本低，环境危害小。正在逐步发展壮大的水力发电、风力发电、核能发电等发电方式，则不但生产成本低，且基本不存在环境危害。太阳能发电也将随着技术的不断发展，成本逐步降低，应用范围逐渐扩大。电能借助电线进行传输，不但输送成本低，而且不危害环境。电能生产和输送成本低的结果是用电成本低。鲁南矿业公司的统计数据表明：电铲能耗平均为0.55kwh/t，按目前电价0.60元/ kwh计算，电铲的动力成本为0.33元/ t。由此可见，电铲的动力成本是比较低的。液压挖掘机主要以柴油作为动力来源，而柴油是一种成本较高，环境污染较严重的能源。柴油主要以石油为原料，经过高温蒸馏或裂解而成，而石油价格是比较高的。近30多年来，国际原油市场已经出现过三次石油危机，原油价格也翻了好几翻。而我国是一个石油消耗和进口大国，石油消耗量和进口量连年攀升，2003年我国石油消耗量已经升至2.5亿吨，其中进口量占1/3左右，仅次于美国，位居世界第二。柴油的运输主要依赖汽车、火车和轮船，其运输成本也是比较高的。柴油生产和运输的高成本直接导致柴油使用的高成本。鲁南矿业公司的统计数据表明：液压挖掘机的燃油消耗平均为0.15kg/t，按目前柴油价格4元/kg计算，则动力成本平均为0.6元/t。由此可见，液压挖掘机的动力成本高于电铲近1倍。尽管液压挖掘机的动力成本较高，但是，对采矿成本的影响却很小，例如：鲁南矿业公司2003年的平均矿岩成本为17.60元/t，液压挖掘机的动力成本仅占矿岩成本的3.4%。另外，柴油的生产、运输和使用过程中都存在着不同程度的环境污染，特别是在使用过程中，形成大量的有害尾气，直接排放到大气中，对环境造成污染。当然，随着科学技术的发展，对环境危害较小，甚至无危害的燃料，如天然气、液态氢等将会取代柴油而成为液压挖掘机的主要动力来源，但其实际应用还需要一段相当长的时间。3.2 技术要求较高，受环境温度影响较大液压挖掘机对液压元件的制造精度要求较高，装配要求严格，维修也较困难。液压系统出现故障，要确定事故发生的原因和排除故障较困难，维护修理和调整技术要求也较高。工作油液的粘度受温度的影响较大。因而在高温和低温下工作均影响传动效率。另外，油液的泄漏，也会影响动作的平衡和传动效率。4 结语以柴油为动力的液压挖掘机与电铲相比较，其优点为：采装效率高，辅助作业（行走）时间短，检修维护工作量小，安全性好；其缺点为：动力成本高，柴油发动机排出的尾气污染空气。在中小型矿山，特别是采装地点需要频繁调整的中小型矿山，液压挖掘机具有较大的优越性，而其动力成本高、尾气污染环境的缺点则不构成主要问题。在大型矿山，特别是采装地点长时间相对不变的大型矿山，液压挖掘机的动力成本高和环境污染已经构成主要问题，不容忽视；而其行走过程简便迅速，检修维护工作量小，安全性好等优势已经不明