①铲运机在地下矿山的应用现状与前景
马鞍山矿山研究院② 赵昱东
摘要在介绍地下矿山铲运机应用现状的基础上, 就今后发展前景的几个问题进行分析探讨, 对国产铲运机的研制和应用具有现实意义。
关键词铲运机地下矿山
Current Situ ation and Prospects
f or Appl i cation of Scra p ers in U nd erground Mines
ZH AO Y uD ong
(Maanshan Mining Research Institute , Maanshan 243004)
ABST RACT Current situation f o r a pplication of scra pers in undergr ound mines is intr oduced , and several f actors re2 garding to f ut ure pr ospects f or enlarged a pplication are analyzed. These c ould be of practical signif icance f or development and ap2 plication of home - made scrapers.
KE Y WO R DS scra per undergr ound mine
铲运机是地下矿山无轨采矿的主要出矿设备, 它直接反映地下矿山现代化开采的技术水平和生产能力。因此对铲运机今后发展前景的几个问题进行分析探讨, 将为推广国外新型、高效、节能的铲运机和技术提供借鉴, 对推动我国井下铲运机的迅速发展具有现实意义。展。目前全世界拥有260 多种型号, 总数已超过15 000台, 斗容0138～11 m3 。国外地下矿山有90 %使用铲运机, 柴油驱动为85 % , 电力驱动的在80 年代已达到15 % ，还发展了距控、摇控铲动机。
我国铲运机的发展, 始于引进技术和设备自行研制与同国外合作制造, 现已初步形成一定生产规模, 研制水平有了长足的进步。到1992 年为止, 井下使用铲运机622 台, 其中柴油驱动铲运机461 台( 进口302 台、国产159 台) , 电力驱动铲运机158 台(进口84 台、国产74 台) , 遥控铲运机3 台。斗容0138 ～611 m3 、载重量016 ～1316 t 。使用铲运机的矿山56 个。衡阳冶金机械厂、南昌通用机械厂、嘉兴冶金机械
1 地下开采矿山铲运机发展应用现状
西方工业发达国家, 对地下开采使用的
铲运机的产品结构、设计技术和工艺环节等
是独立的自成系统发展起来的。在70 年代
铲运机技术已经成熟, 发展到比较完善的程
度。近年来, 以提高效率、降低成本为核
心, 继续向微型化或大型化、自动化方向发
①1996 —12 —16 收稿
②安徽马鞍山市243004
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第28 卷第1 期( 总第154 期)
云南冶金
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Feb. 1999
Vol . 28 . No . 1 ( Sum 154)
厂、江西拖拉机厂和核工业部第六研究所等生产的各种型号的铲运机及零部件在冶金、黄金、有和化工等部门的地下矿山使用, 收到了可喜的效果。
但是国产铲运机数量还较少, 与国外铲运机对比还有较大差距, 主要表现为:
(1) 品种少、批量小, 已开发产品未形成系列。蓄电池铲运机、架线式铲运机尚属空白, 遥控铲运机尚处于研究试验阶段, 满足不了国内市场需要。
(2) 产品技术水平低、可靠性、质量和寿命上不如国外产品。技术性能指标低, 能量、材料消耗大, 质量不稳定, 整机平均无故障时间比国外同类产品低1 倍以上。噪音和振动高于国外产品。出矿成本高, 维修费用大, 经济效益不理想。
(3) 基础零件不过关, 关键零部件质量差。我国与美国Wagner 公司和EI MC O 公司合作生产的井下铲运机的液压元件等零部件尚需从国外进口, 给国产化带来一定困难。
(4) 产品技术标准水平低, 缺乏测试仪器, 设计方法落后, 研制周期长, 对新产品开发能力和对市场应变
能力差。对产品可靠性、结构工艺性、人机关系等环境因素缺乏综合评价体系, 严重影响产品技术水平和质量的提高。
(5) 生产方式落后、制造工艺水平低，加工设备老化。
为此原机电部在1994 年5 月召开的全国井下无轨设备开发协调会上提出: 要在“九五”期间大力发展井下无轨装运设备, 为市场提供可靠性高、质量好、价格适中、先进高效的产品。机。
大型铲运机由于载重量大, 功率利用率高, 设备效率高, 大中型矿山使用较经济。美国矿山局2000 年计划中采用高效VCR 采矿方法, 拟装备以大型铲运机为主的无轨采矿设备。国外开发的大型铲运机有德国G HH 公司斗容为1014 m3 的LF —1511 型和斗容1015 m3 的LF —1512 E 型, 美国Wagner 公司斗容919 m3 的ST —13C 型等铲运机。
为适应薄矿脉小型矿山装运机械化发展需要, 而开发了宽度小的微型铲运机。主要生产厂家有Wagner 公司的EHST —015 、HST —015 ; 法国矿山设备公司的CTXIHE ; Johnclark 公司的50M ; 南昌通用机械厂的W JD —014 等型号。这些设备的宽度为800 ～1 000 mm , 从而为3 m以下的薄矿脉矿山
开采提供了充分的设备选择余地, 使矿山可以更经济而有效地开采, 彻底改变了使用传统的电耙和有轨装岩机在薄矿脉采场装矿的落后局面。
212 柴油驱动与电力驱动孰优尚难定论柴油驱动铲运机机动灵活, 使用范围广、产量大、效率高, 在地下矿山开采中广泛使用。近年来, 在强制通风中采用计算机软件控制使风流系统最佳化, 控制了废气污染, 新一代氧催化排气净化器、烟垢过滤器及水洗涤器、低污染柴油机等的不断完善, 废气净化技术的进展, 安装消音器等措施, 使废气污染明显降低, 作业环境得到改善, 故柴油铲运机在地下矿山使用中仍占主导地位。
电力驱动铲运机, 无废气污染, 工作环境好, 挖掘能力强、插入速度快, 生产能力大、工效高、能耗少。电动机运转时温升低、产生热量少、结构简单、噪音小、操作舒适等特点, 使电动铲运机得到迅速发展。德国G HH 公司等研制架线输电技术, 使电动铲运机可不再使用拖曳电缆供电方式, 不再受到运距限制, 因而增加了机动灵活性。
2 井下铲运机发展的几个问题探讨211 井下铲运机发展方向
目前世界上矿山使用的铲运机以中小型为主, 各制造公司在完善这些设备结构性能和可靠性的基础上, 发展了大型和微型铲运
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赵昱东铲运机在地下矿山的应用现状与前景
高能蓄电池的开发和利用, 使蓄电池铲运机得到发展。因此柴油驱动与电力驱动孰优尚无定论, 一般可以认为在解决柴油铲运机废气污染同时, 应大力发展电动铲运机。
213 重视科技开发、用现代设计方法设计国外一些厂商对铲运机的开发和设计非常重视, 其投资一般占销售额的 3 % ～
10 % 。设计方法已经普及C AD 、而C AM 、
C AT 也占有相当比例, 基本上实现了计算机化。既缩短了新产品的开发周期又提高了产品设计质量和可靠性, 为结构优化和合理选材提供了依据。
井下铲运机的工作环境恶劣、负荷条件极为苛刻, 产品可靠性和寿命至关重要。为此加工设备采用多工位、多刀具的加工中心、光电数控和仿型机床以保证制造质量。择优选择世界上可靠的名牌配套件、标准件和通用件, 如德国的Deutz 公司低污染柴油机, 美国克拉克公司变速箱、变矩器、驱动桥, 美国威格士公司或德国力士乐公司液压泵、阀和油缸等液压元件。厂家均建立了完善的试验台架, 以进行整机和结构件强度试验, 保证产品质量和可靠性。
运用人机工程改进司机操作, 能对制动、转向、油门和变速4 个系统进行双向操纵。司机座椅与车架连接处采用抗震橡胶档块, 使开关和操作手柄伸手可及, 提高操作舒适性。坠物保护结构的顶棚增加司机作业安全性。整机润滑系统集中, 尽量延长润滑周期。采用负荷传感液压系统, 改进制动系统, 方便维护修理, 遥控铲运机可使司机远离危险作业现场, 在安全、舒适、防噪音、隔灰尘、温度适宜的操纵室进行操纵, 大大地改善了劳动条件。
214 向自动化、机电一体化、智能化方向发展
随着微电脑技术发展和应用, 使井下铲运机自动化控制有了新发展。自动、遥控和程控型铲运机数量逐渐增加, 应用更成熟。
瑞典L K AB 公司把基鲁纳矿建成自动化矿山的K U J 2000 年计划中提出: 有计划采用遥控和自动化铲运机, 从分段崩落法的采场放矿口装矿, 运至矿石溜井, 操纵人员在控制中心工作, 每个工作人员可遥
控3 台铲运机。为此L K AB 公司和T am rock 公司进行了
铲运机遥控Π自动操作试验, 在运输道路上埋设了控制导线以便测定铲运机位置, 并输入微电脑, 与预先确定的路线图作比较, 将相应指令通过无线电发送给铲运机上的控制接收机, 对行驶方向或速度做出必要调整,
视频监控可使操作人员在任何时候都能控制。
H DRK 矿业集团公司是由鹰桥公司、国际镍公司和诺兰达公司组成的, 正在研究铲运机自动装载系统。该系统由1 台电脑、15
个传感器提供反馈信息实时地做出反映, 用微电脑控制铲运机装运矿岩, 可以连续报告装载量, 减少铲运机失误, 提高工人作业安全性。
加拿大于90 年代初研制成功铲运机自
动导向系统, 并在诺里塔地下矿ST —5 型铲运机上配备遥控系统和光导系统试验了铲运机由出矿点向矿石溜井卸矿的作业情况。使铲运机自动导向运行, 可双向行驶, 光导系统方便灵活, 适用性广, 实现一人远距离监控多台铲运机。
美国Wagner 公司的R ock T ough 电子监测系统, 是一种多模块式微电脑系统, 可监测铲运机各项作业参数, 并按两个限值来对比每个输入的数值, 当数值大于或小于警戒限时, 则发出报警信号; 若超过临界值则令铲运机立即停止作业。该监测系统通过一种无线电通讯模块便能与全矿网络联通使用。铲运机的自动化、机电一体化是以设备为主体、传感检测、信息处理、执行机构和接口等部分有机地组合在一起, 用微电脑和各种检测装置使铲运机作业时自动优选参数、简化操作, 提高工作效率, 自动记录设
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备运转状态参数, 为设备维修提供依据。
铲运机的智能化的最终目的是机器人化, 实现包括物质流、产品信息流在内的控制过程中体力与脑力劳动的自动化。这样就会把人从繁重的、危险的劳动中解放出来, 可以在安全、舒适的操作室进行操纵, 并带来巨大的社会效益和经济效益。铲运机的自动化和智能化已成为各矿山
公司和设备制造商重要研究开发领域之一, 并在提高生产效率、降低出矿成本、作业安全、全面改善作业条件等方面取得突破性进展, 在国际市场竞争中已经立足, 为地下矿山提供了先进的设备。果。进行合作生产、许可证贸易、技贸结合
等多种方式生产井下铲运机, 逐步提高国产化率, 这是符合我国实际情况的良策。
312 重视技术开发、增加科研投入
一般新设备的开发要经过先期科研、设计、制造、工业试验、修改、鉴定、完善和
推广。现代化的C AD 、C AT 只有少数企业刚刚起步, 科研测试手段和基地建设因缺乏资金进展缓慢。对新产品新技术开发能力与国外相比差距较大。因此必须加大科研工作和经费的投入, 加速铲运机技术开发进程。313 提高制造加工设备和工艺装备水平、组织专业化生产
只有高精度的加工设备、精心施工才能保证产品质量和可靠性。配套件专业化加工厂专门从事配套件生产, 批量大、效率高、寿命长、质量好, 组建、完善专业化配套件生产厂是发展我国井下铲运机的重要措施。314 适应市场要求, 加强售后服务
商品生产离不开竞争, 谁的产品质量好, 谁的产品价格低, 谁就能在竞争中取胜。为了使产品在矿山立足, 需要及时供应备品备件, 重视用户意见, 并全面反馈到产品设计与制造过程中去, 不断改进老产品, 开发新产品, 降低产品成本, 提高产品使用的可靠性, 加强售后服务, 保持企业信誉。用户满意, 则市场兴旺。
3 加速发展我国井下铲运机的几点建议
我国是矿业大国, 地下矿山资源丰富, 已建非煤矿山3 500 多个, 其中有系统地下开采占70 % ; 化学
、建材地下开采约占
50 % , 不少露天矿山随地表资源采尽也将转入地下开采, 为改变地下开采出矿机械化的落后面貌, 必须要瞄准国外先进技术, 加速我国井下铲运机的发展。针对我国铲运机存在的问题, 提出以下几点建议:
311 限制进口, 引进技术, 广泛与国外合作我国矿山使用的进口铲运机多于国
产,
1993 年美国Wagner 公司产品在中国市场销售量已占该公司总销售量的15 % , 1992 ～
1994 年间进口以铲运机为主的无轨设备近200 台, 冲击了国内制造的设备。如果单纯依赖进口设备武装地下开采矿山, 将消耗大量外汇, 这不符合国情; 若关起门来全由自己制造, 由于受到技术水平限制, 目前又不具备条件, 当前要采用引进技术和部分基础零部件, 经过消化吸收, 在短期内掌握先进技术, 达到少投入、多产出, 事半功倍的效参考文献:
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