FWK-6L型上装式挖掘机在抚顺东露天矿的应用.pdf

露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月抚顺东露天矿隶属于抚顺矿业集团有限责任公司，位于辽宁省抚顺煤田东部区域，矿床东西走向长6.6 km，南北宽约1.7 km，北帮移动坑线按煤层走向延东西方向布置，由南向北推进1，主要产品为长焰煤和气煤，并出产其他采煤伴生矿石，包括油页岩富矿、高岭土和琥珀粉等。抚顺东露天矿北帮采用单斗挖掘机-电铁开采工艺，并沿用抚顺西露天矿的新水平开拓降深开采程序2，使用C乜-3Y型挖掘机进行上装车作业，受设备生产能力限制，出入沟、开断沟工程进度较慢，上部剥离台阶使用WK-10型挖掘机，设备生产能力较大，推进速度相应较快，下部新水平开拓工程进度缓慢，在工作帮下部台阶形成了较大的工作平盘宽度，导致整体工作帮坡角较小，初期生产剥采比较大，上部工作区段不断推进，新水平掘沟工程受C乜-3Y型挖掘机生产能力限制，形成了缓采区段，对生产接续造成了较大困难3。2013年初抚矿集团公司决定增加富矿供应量，以适应市场需要，因此需加快采区开拓降深速度，继续采用C乜-FWK-6L 型上装式挖掘机在抚顺东露天矿的应用鲍岩（抚顺矿业集团有限责任公司 东露天矿，辽宁 抚顺 113003）摘要：为了提高东露天矿电铁采区新水平开拓降深能力，分析了上装式挖掘机的主要技术参数和上装式挖掘机生产效率，并设计出新式FWK-6L型上装式挖掘机。结果表明:新式FWK-6L型上装式挖掘机较原有的C乜-3Y型上装式挖掘机，在挖掘高度、卸载高度、挖掘半径、卸载半径方面均有所提高；装车时间大幅压缩，采装能力显著提高，加快了采区新水平开拓延深工程进度；采区降深速度由原有的每年降深7 m，提高至每年降深14 m，增大采区整体工作帮坡角，为油页岩富矿增产提供了保证。关键词：FWK-6L型上装式挖掘机；技术参数；生产能力；降深速度；整体工作帮坡角中图分类号：TD422.2文献标志码：B文章编号：1671-9816（2023）03-0115-03Application of FWK-6L top mounted excavator in Fushun East Open-pit MineBAO Yan（East Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113003,China)Abstract:In order to improve the new level development and drawdown capacity of the electric iron mining area in the east open-pit mine,the article analyzes main technical parameters and production efficiency of the top mounted excavator,and designs a newFWK-6L top mounted excavator.The results show that the new FWK-6L top mounted excavator is better than the original C乜-The 3Y top mounted excavator,which has improved in terms of excavation height,unloading height,excavation radius andunloading radius.The loading time has been greatly reduced,and the mining and loading capacity has been significantly improved,which has accelerated the progress of the new level development and extension project in the mining area.The depth reductionspeed in the mining area has been increased from the original 7 meters per year to 14 meters per year,increasing the overallworking slope angle in the mining area,providing a guarantee for the increase of oil shale rich ore production.Key words:FWK-6Ltop mounted excavator;technical parameter;production capacity;drawdown speed;overall working slope angle移动扫码阅读收稿日期：2022-05-圆7责任编辑：张夙作者简介：鲍岩（1983），男，辽宁抚顺人，工程师，本科，2006 年毕业于辽宁工程技术大学，从事露天煤矿生产及技术管理方面的工作。DOI:10.13235/ki.ltcm.2023.03.031鲍岩.FWK-6L 型上装式挖掘机在抚顺东露天矿的应用 J.露天采矿技术，2023，38（3）：115原117.BAO Yan.Application of FWK-6Ltop mounted excavator in Fushun East Open-pit Mine 允.Opencast MiningTechnology,2023,38（3）:115原117.115露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月表 2上装式挖掘机掘沟几何尺寸参数图 2上装式挖掘机上装车全断面掘沟示意图3Y型上装式挖掘机采掘新水平开拓降深工程位置，无法提高油页岩富矿产量及相应的生产接续工作。为此，在现有WK-10型侧采式挖掘机的基础上，通过更换大架子和勺杆，并增加尾部配重等措施，研发出FWK-6L型上装式挖掘机。FWK-6L型上装式挖掘机。具有采装效率高，装、卸半径大，安全可靠，操作方便等优点，加速了抚顺东露天矿新水平开拓降深工程进度，为油页岩富矿增产提供了基础保证。1挖掘机作业参数1.1上装式挖掘机基本作业参数1）挖掘机挖掘半径Rw。挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗斗尖的水平距离。2）挖掘机最大挖掘半径Rwmax。挖掘机勺杆伸出最大时，挖掘机挖掘半径。3）挖掘机站立水平挖掘半径用Rwp。挖掘机勺斗下缘位于挖掘机站立水平时的挖掘半径。4）挖掘机挖掘高度Hw。铲斗齿尖距站立水平的垂直距离。5）挖掘机最大挖掘高度Hwmax。挖掘机勺杆伸出最大，并达到最高位置时挖掘高度。6）挖掘机卸载半径Rx。挖掘机卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离。7）挖掘机最大卸载半径Rxmax。挖掘机勺杆伸出最大时，挖掘机卸载半径。8）挖掘机卸载高度Hx。挖掘机卸载时被打开的斗门下缘距站立水平的垂直距离。9）挖掘机最大卸载高度Hxmax。挖掘机勺杆伸出最大，并提至最高位置时的卸载高度。10）挖掘机下挖深度Hws。挖掘机铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂直距离。2种上装式挖掘机采装参数对比见表1。1.2开断沟作业时的沟道几何参数抚顺东露天矿采用北帮电铁移动坑线开拓运输系统，新水平开拓工程可以采用电铁上装车全断面掘沟，也可以采用汽车-铁路联合运输掘沟，但电铁上装车掘沟比汽车-铁路联合掘沟生产成本低，作业效率高。因此，除端工作面开断沟装不上成排车时，需采用汽车-铁路联合掘沟，其他情况均采用电铁上装车全断面掘沟。电铁上装车全断面掘沟时，装车线铺设在掘沟工作面上平盘，上装式挖掘机站立在工作面下平盘，往工作面上平盘的自翻车装载。上装式挖掘机在沟内向上部的列车装载，每装完1辆矿车，列车向前移动1次，逐个装完整列矿车。这种上装车掘沟方法与“单斗-铁道”工艺平装车相比，列车不需要解体，可缩短调车时间，沟内不铺设铁路，工作组织比平装车掘沟简单，挖掘机利用率较高，掘沟速度较快4。为了加快采区降深速度，需减少掘沟作业工程量，尽快形成侧采工作面，开断沟宽度需要适当收窄，在不影响上装式挖掘机作业的条件下，根据上装式挖掘机作业参数计算出开断沟最小作业宽度5。上装式挖掘机上装车全断面掘沟示意图如图1。b=Rx-f-hcot 琢+e1+Rs-h1cot 茁（1）d=b+hcot 琢+hcot 茁（2）式中：b为掘沟底部最小底宽，m；d为掘沟顶部最小宽度，m；Rx为上装车卸载半径，m；Rs为挖掘机尾部旋转半径，m；f为铁道中心至坡顶线距离，m；琢为北侧坡面角，（毅）；茁为南侧坡面角，（毅）；e1为挖掘机尾部与台阶间的安全距离，m；h为上装台阶高度，m；h1为电铲下部房帮距地面的垂直高度，m。东露天矿使用FWK-6L和C乜-3Y 2种上装式挖掘机，使用这2种上装式挖掘机进行掘沟作业时，上装式挖掘机掘沟几何尺寸参数见表2。表 12 种上装式挖掘机采装参数对比最大挖掘高度/m最大卸载半径/m最大卸载高度/m22.7015.6022.2516.7517.6814.00挖掘机型号最大挖掘半径/mFWK-6LC乜-3Y24.1718.00最小卸载半径/m控向最小顶宽/m控向最小底宽/m12.38.636.729.520.813.5尾部旋转半径/m8.24.3挖掘机型号房帮下缘距站立水平垂直距离/mFWK-6LC乜-3Y1.81.2116露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月1.3上装式挖掘机侧采作业时的采掘带宽度露天矿台阶开采参数主要由采区长度、开采台阶高度、采掘带宽度、移设步距等开采参数构成，其中开采台阶高度、采掘带宽度、移设步距都与采装设备作业参数有直接关系6。一般情况下开采台阶高度不超过采装设备的最大挖掘高度。台阶开采中，通常按横向划分成具有一定宽度的条带，这个条带即为采掘带。一般来说露天矿采掘带宽度为所采用的挖掘机站立水平挖掘半径的1至1.5倍，采掘带的最小宽度Amin为7：Amin逸hctg 兹+e（3）式中:h为台阶高度，m；兹为台阶坡面角，（毅）；e为钻机中心至台阶坡顶线间的安全距离，e=2.53 m。根据本矿的采掘工作面参数，Amin逸14伊cot 60毅+2.5=10.5 m，所以1幅采宽最小为10.5 m，移路步距通常也为10.5 m。采用电铁运输时，采掘带最大宽度Amax的计算公式为：A臆浊（Rwp+Rxmax）-c（4）式中：浊为挖掘机规格利用系数，一般取0.80.9；c为铁道中心线至台阶坡底线距离，25 m。2种型号挖掘机最大采掘带宽度见表3。2设备生产能力1）额定生产能力。额定生产能力也称理论生产能力，指理想条件（每勺斗恰好装满，装卸不间断等）下的生产能力。理论采装能力计算公式如下：Q=V伊（3 600/T）（5）式中：Q为小时生产能力，m3/h；V为铲斗容积，m3；T为挖掘机采装循环周期时间，s。2）技术生产能力。在具体矿山条件下（矿岩性质，工作面规格，装卸条件，技术水平等），挖掘机进行不间断作业所能达到的生产能力。技术采装能力计算公式如下：Q=V伊（3 600/T）伊（Km/Ks）（6）式中：Km为满斗系数；Ks为物料在铲斗中的松散系数，其取值同满斗系数根据岩性不同而进行不同的参数选取。3）实际生产能力。挖掘机的实际生产能力，也称工作生产能力。是指矿山在某段实际工作时间内，在各种技术和组织因素（爆破质量、运输设备和其他辅助作业）的影响下，挖掘机所能达到的生产能力。影响实际生产能力计算的因素有：时间利用系数、设备检修及备件供应条件、采掘工作面地质条件、司机操作水平、组织管理水平等，各影响因素错综复杂，导致实际生产能力计算误差较大，因此，在编制年度生产设计时，一般按照挖掘机实际生产统计数据，安排生产。2021年上装式挖掘机装车时间统计表见表4。由2021年逐月装车时间统计数据可知FWK-6L型比C乜-3Y型装车时间压缩33.6 min。通过使用FWK-6L型上装式挖掘机，解决了采区新水平开拓降深进度慢的问题。FWK-6L挖掘机，实际装车时间短，各项作业参数都比C乜-3Y型更大，实际生产能力得到了较大提高8。抚顺东露天矿2014年9月份开始使用第1台FWK-6L型挖掘机进行作业，之后陆续增加了2台FWK-6L型挖掘机，使得新水平开拓降深工程进度得到了显著提升9，整体帮坡脚由9毅提高至12毅，初期生产剥采比也随之降低，确保了生产接续，提高了设备效率和整体经济效益。3结语通过观察抚顺东露天矿现有开拓运输系统和各工作台阶平盘宽度，发现下部工作平盘宽度较大，造表 32 种型号挖掘机最大采掘带宽度表最大卸载半径/m最大采掘带宽度/m22.2516.7539.7829.28挖掘机型号最大挖掘半径/mFWK-6LC乜-3Y24.1718.00表 42021 年上装式挖掘机装车时间统计表月份123456789101112累计平均110.995.8107.0108.3107.1117.1114.9105.8107.3107.5101.4111.1107.876.774.976.577.778.376.272.571.571.073.573.168.874.2装车时间/minC乜-3YFWK-6L（下转第121页）117露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月成这种现象的主要原因是C乜-3Y型挖掘机生产能力较小，导致新水平开拓降深速度较慢。针对这种现状，抚矿集团公司成功应用了FWK-6L型上装式挖掘机。FWK-6L型上装式挖掘机，在采掘高度、卸载高度、采掘半径、卸载半径、生产能力以及司机操作难易程度方面均有较大提高。抚顺东露天矿使用FWK-6L型上装式挖掘机，通过加快掘沟进度，加快采区新水平开拓降深速度，增大整体工作帮坡角，为采区富矿接续提供了良好条件，为抚矿集团油页岩富矿增产提供了有力保障。参考文献：员 煤炭工业部沈阳设计研究院援抚顺东露天矿恢复工程初步设计 砸 援沈阳：煤炭工业部沈阳设计研究院，圆园园源援圆 张防修，尹有德，蒙涛援 抚顺东露天矿开采方式及开采程序的选择 允 援露天采矿技术，圆园员圆（杂圆）：苑原愿援猿 李惠发，李焕忠，陈思，等援抚顺东露天矿合理开采的可行性研究 允 援露天采矿技术，圆园园愿（远）：圆愿原猿园援源 赵洪泽，曹博援露天采矿学 酝 援北京：煤炭工业出版社，圆园员怨援缘 高国骧援抚顺西露天矿开采技术 酝 援北京：煤炭工业出版社，员怨怨猿.远 张富民援采矿设计手册 酝 援北京：中国建筑工业出版社，员怨愿苑援苑 荆元昌援露天采矿机械 酝 援北京：煤炭工业出版社，员怨愿远援愿 杨占军援提高单斗铁道工艺深凹露天矿电铲的生产能力 允 援露天采煤技术，圆园园员（圆）：苑原怨援怨 吴迪援抚顺东露天矿生产运输方式 允 援露天采矿技术，圆园员源（员员）：缘园原缘圆援（上接第117页）2）激光跟踪仪放在回转立轴孔心底板位置，安装靶球，读取数据，再检测回转立轴轴承孔尺寸，确定其失圆磨损量。3）采取堆焊补焊的方式对失圆轴孔进行补焊操作，补焊过程中要避免夹杂、焊瘤等焊接缺陷的出现，堆焊完成后进行保温缓冷。4）轴孔焊接完成后，将便携式镗孔机的镗杆穿入孔内，利用定位支架粗调镗杆位置，点焊固定支架。5）将镗杆盖板装入镗杆上离加工面500 mm位置锁紧，用1台激光跟踪仪放在底板位置固定，实时监测底板部分镗杆的位置并进行调整，直至镗杆中心和立轴中心轴线重合。6）用底板处激光跟踪仪把总基准数据转移到中层并焊接固定参考基准点，用另1台激光跟踪仪建立中心轴基准，实时监测中层部分镗杆位置并进行调整，直至中层镗杆中心和中心轴线重合，同时底板处的激光跟踪仪实时监测底板处镗杆的位置变化，最终保证整根镗杆中心线和中心轴线重合误差0.05mm内。7）安装镗杆驱动单元、刀架等，开始镗削加工，粗车进刀量控制在3 mm左右，当距标准尺寸3 mm时，开始半精确加工，直至留有1 mm的精加工余量，进行精确镗削加工至标准公差范围的尺寸值。8）待轴孔加工完成后，再拆掉刀架，安装铣削刀架，对回转立轴轴孔端面进行铣削加工，加工完成后用激光跟踪仪复测传动轴孔尺寸和位置度，误差不超过0.1 mm。5结语8750-65型拉铲的回转系统是整机日常检修中的重点，一旦发生故障损坏，检修周期长，难度高，成本大的特点，将严重制约设备的出动率。依据以上检修标准和工艺要求做好每次的日常点检维护监测以及故障检修处理，用以保障拉铲回转系统的正常运行。参考文献：1 王桂林.提高吊斗铲系统生产效率的途径 J 援露天采矿技术，2012（6）：16-18.2 董新援EX3600-6 液压反铲铲斗动臂连接销座侧弯变形检修工艺分析 J 援神华科技，2014，12（5）：43-45.3 王辉.吊斗铲统计资料的分析 J 援露天采矿技术，2009（5）：67-68.4 卢东晓.大型矿用挖掘机回转装置动力学仿真研究D.长春：吉林大学，2007.5 荆元昌.露天采矿机械 M.北京：煤炭工业出版社，1988援6 董新，孔二林援8750 吊斗铲回转立轴轴座基孔系统的修复 J 援露天采矿技术，2017，32（3）：51-54.7 关丽坤，王明华.吊斗铲回转装置的动力学仿真研究J.煤矿机械，2015，36（8）：108-111.8 龙凯，程颖.齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究 J.计算机仿真，2002（6）：87-88援121