水泥原料矿山开采设备的现状和发展趋势

 　随着我国经济的持续发展，支撑经济发展的矿产资源将逐渐短缺。而水泥工业作为资源型工业，正是利用了大量的不可再生的矿石资源，我国水泥原料矿山受传统的开采工艺制约，一般以潜孔钻机、电铲、矿车等生产方式为主，动力以电力为主，其生产效率低、作业面工作线长、动力供应设施多、维护工作量大、劳动定员多，特别是无组织的破坏性掠夺开采，开采设备落后，矿产资源浪费现象严重。而国外同类型矿山一般采用的是液压钻机、液压挖掘机（轮式装载机）、自卸汽车为主的机动灵活的开采工艺，其特点是生产效率高、移动灵活、自动化程度高、无动力供应设施、人员少，维护工作量小，资源得到有效的利用，环境保护好。
　　我国石灰石资源分布广泛，储量丰富，已探明的石灰石资源储量约450亿t，可开采利用的约250亿t，绝大多数作为水泥工业的生产原料，水泥原料矿山的发展也非常迅速，但多数为集体、个体小型采石场，是“多、小、散、杂”的小规模生产模式，设备不配套、技术水平低、管理混乱、能耗高、原材料消耗大、安全事故多、生态环境污染严重。虽然国有大、中型矿山采用机械化生产，配套使用定型的国产设备，但这些国产设备与国外设备相比具有笨重、漏油、磨损大、故障多、效率低等缺点，这是我国水泥原料矿山在工艺、装备方面存在的主要问题。而钻孔、铲装、运输设备效率的高低直接影响到矿山的生产。
　　我国水泥原料矿山从无到有、从小到大，生产工艺也从人工开采过渡到了机械化、大规模的生产工艺。开采设备随着开采工艺的进步，也逐渐从传统的人工作业向机械化、大规模生产模式转换，特别是最近两年，随着5000t/d、10000t/d水泥工厂的建设，作为矿山生产的钻机、挖掘机、汽车等主要矿用设备，同样经历了不同的发展阶段。
1　我国水泥原料矿山开采设备的现状
1.1　穿孔设备
　　20世纪50年代，我国广泛采用吊绳冲击式钻机，60年代以后逐渐被潜孔钻机和牙轮钻机所取代，而在水泥矿山90%以上的现场采用的是潜孔钻机，另有少数使用切削回转钻机、牙轮钻机的企业。
　　潜孔钻机的工作方式属于风动冲击式凿岩，在穿孔过程中风动冲击器跟随钻头一起潜入孔内，能充分利用冲击功，提高穿孔效率。我国的潜孔钻机的钻孔孔径一般在100mm～200mm，而国外的最大钻孔直径达到了762mm，使用的风压以0.7～0.8MPa为主，目前最高使用风压到2.5MPa。
　　切削回转钻机在国外的建材和非金属矿山使用较多，我国水泥原料矿山也有使用。它适用于穿凿抗压强度＜1200kg/cm²的中等硬度的灰岩、大理岩和页岩，不适用于穿凿抗压强度大、SiO₂含量超过7%的岩石，若岩石很难破碎，为了防止钻机偏斜，需要配用导向器。
　　牙轮钻机是一种高效率的新型钻孔设备，效率比潜孔钻机高40%～100%，生产能力大，设备费用高，主要用于大型矿山，在水泥矿山，全国仅有江西水泥厂等少数矿山使用KY-150牙轮钻机。几种常用钻机的性能参数比较见表1。
1.2　铲装设备
　　铲装设备的主要任务是完成矿石的采装工作，指采用采装机械从采矿工作面的矿岩实体或爆堆中挖掘矿岩，并装入运输设备或直接卸至一定地点的工作，它是露天矿山全部开采工艺的中心环节，采装工作的效率直接影响矿山的生产能力、矿床的开采强度和最终的经济效果。水泥原料矿山目前常用的采装设备主要是单斗正铲电动挖掘机（通常称“电铲”）和轮式装载机，斗容以1～4m3为主，电铲在我国矿山生产的相当一段时期为水泥矿山的不断发展和生产作出了巨大贡献。但随着矿山规模的不断扩大，采矿范围越来越大，采场面积加大，电铲的缺点也越显突出，主要表现在以下几个方面:
　　*所有动力的传递都是依靠机械传动，传统的开放式齿轮传动效率低、成本高、维护困难，尤其是轴承和钢丝绳的润滑使维护既脏又累。
电铲铲斗刚性地固定在斗杆上，由钢丝绳将其拉入到要挖掘的物料中，只能在一个
方向作强制性的圆弧运动，因此无法使挖斗跟随矿层面做定点挖掘。同时为保持设备的平衡，机身及整机重量大。
　　*铲斗的挖掘力来自钢绳拉力在垂直方向的分力，垂直分力的大小又与拉杆长臂和拉绳的夹角有关，根据统计表明，一般情况下，只有30%～60%的静态拉力用于挖掘，效率低。
　　*由于受机器结构的限制，装大块矿石很困难，而且大块矿石不能通过斗底卸料，铲斗又不能转动，因而使用电铲不能保持工作面整洁，必须用装载机或推土机进行清理和平整。
　　*由于机械式电动挖掘机的驱动采用电力驱动，随机移动需敷设供电电缆，挖掘机在移动过程中的行走速度非常缓慢，随机电缆布满整个采场，给其它设备的工作带来影响。
　　几种常用电铲的技术参数见表2。
1.3　运输设备
　　20世纪50年代中期，我国的南芬铁矿等冶金矿山开始使用汽车运输，汽车等级一般在10～25t，到60年代中期，我国汽车制造工业日益发展，采用汽车运输的露天矿山越来越多，到目前为止，汽车运输的比重逐渐增加，据统计，国外采用汽车运输的矿山占85%以上，载重吨位在40～100t之间的占50%以上。我国的大中型水泥原料矿山采场内部运输设备多数以自卸汽车为主，汽车运输占到90%以上，且100%采用后卸式运输车辆，其中双轴车占90%左右，为使汽车适用于矿山，有70%的矿山为车斗加设衬板和肋条，并为防止严寒季节矿石结冻粘车，一般利用废气加热车斗。车斗载重量在15～40t之间，以15～20t的载重车型居多，少数矿山有10t以下的车辆，使用较多的几种车型的技术参数见表3。
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