第04-05讲采装工作

1、1. 采装工作采装工作是露天开采的中心环节之一，它的效率直接影响到露天矿的生产能力、开采强度和经济效益。什么是采装工作呢？采装工作是指在露天采场中用一定的设备（如，挖掘机、前装机、铲运机）和方法将矿岩从爆堆或台阶中挖出，并装入运输或转载设备（如，汽车，机车、皮带运输机），或直接卸在指定地点的工作过程。例如，用单斗挖掘机（电铲）将松碎的矿岩从爆堆中挖出，装入矿用自卸汽车，由汽车运至指定的卸矿点；或者由前装机或铲运机直接完成采装和运输工作。采装工作的效率取决于采装方法（如，上/下装车，联合装车）、采装设备与运输设备的匹配关系等。2. 露天矿常用采装设备露天矿山使用的采装设备类型很多，主要有挖掘机（

2、包括单斗挖掘机、轮斗挖掘机）、前装机、铲运机以及推土机和螺旋钻等。对于金属露天矿山，由于矿岩一般都比较坚硬，世界上绝大多数金属露天矿山的采装工作都是以单斗挖掘机（电铲）为主。对于露天煤矿，则可以选用轮斗挖掘机、链斗挖掘机等挖掘设备。在以后的时间，我们将对这些露天矿山常用采装设备分别进行介绍。3. 单斗挖掘机的类型单斗挖掘机是一种历史悠久的土石方挖掘和装载设备，自19世纪末期开始应用于露天采矿工程。经过近百年的研究和改进，特别是近三四十年的改造，在动力能源方式、机械结构型式、机件的强度及操作控制等方面，都有了重大的发展。由于它具有铲取挖掘力大、作业稳定、安全可靠和生产效率高等突出的优点，至今仍是

3、露天采矿工程及其他土石方工程（例如，建筑、铁路、公路、水利和军事等工程）中主要的挖掘和装载设备。目前，在露天采矿中，单斗挖掘机主要用于表土剥离、矿岩采装和排卸等工作。现代单斗挖掘机，不管何种结构和用途，都由工作装置、动力和传动装置、运行和支承装置等部分组成。它可按不同方式进行分类。 按驱动动力电力驱动和柴油驱动； 按传动方式液压传动和机械传动； 按行走方式履带式挖掘机和轮胎式挖掘机；电力驱动和机械传动的挖掘机简称为电铲；柴油驱动加机械传动的挖掘机称为柴油铲；传动机构均采用液压传动的挖掘机称为液压铲。露天矿山正常生产采装主要使用电力驱动机械传动履带式挖掘机。 按铲斗与悬臂的连接方式 刚性连接（机

4、械铲），如正铲、反铲和刨铲； 挠性连接（绳斗铲），如拉铲、抓铲。 按铲斗形式正铲和反铲露天矿山多使用正铲挖掘，这是因为正铲在挖掘时具有较大的推压力，可挖掘坚实的硬土和装载经爆破的矿石。拉铲和抓斗铲的推压力或切入土壤的力主要是靠铲斗的自重，所以只适用于较松软土壤和砂土的挖掘作业。 按斗容量的大小分类：铲斗容积在2m3以下的称为小型挖掘机；38m3的称为中型挖掘机；1015m3的称为大型挖掘机；15m3以上的称为巨型挖掘机。下面将对露天矿山常用的采装设备进行简单的介绍。4. 单斗挖掘机机械式正铲正铲单斗挖掘机是在露天矿用来剥离表土或采装经爆破的矿岩的一种主要设备，其工作特点是用来挖掘停机面以上的工

5、作平面的矿岩。 实例首先来看一个矿用机械式正铲挖掘机的实例。这图是我国太原重工股份有限公司与美国合作生产的2800XPB型矿用挖掘机，也是目前我国最大的挖掘机。该挖掘机标准斗容是35.2 m3，工作重量920t，理论生产率4900t/h，最大挖掘半径23.65m，最大挖掘高度17.53m，最大卸载半径20.96m，最大卸载高度11.66m。 基本构造 采用板书形式表述单斗挖掘机一般由工作部分、回转盘部分、行走部分和电气部分组成，其基本构造形式如图所示。 工作部分包括动臂（1）、推压机构（2）、斗柄（3）、铲斗（4）、开斗机构（5）和铲斗提升机构等。铲斗的提升是利用车体内的提升卷筒和提升钢绳实现

6、的。绷绳滑轮（7）和绷绳（8）又分别称为动臂调幅滑轮和调幅钢绳。推压机构是挖掘机最重要的工作部件，目前国内外挖掘机的推压方式有两种：齿条推压和钢绳推压。这两种推压方式各有优缺点：齿条推压机构具有使用寿命长，铲斗下铲准确，动作灵敏，能可靠地铲取矿岩等优点，但其工作时噪声大；钢绳推压机构具有电机负载平稳，推压时冲力振动小，维护检修方便等优点，但其钢绳的使用寿命较短。 回转盘部分是挖掘机上部设备和工作装置的机座，上面装有提升绞车、回转机构、中心轴、双足支架、电气部分及压气设备，前部为司机室和操纵机构，后部为平衡配重箱。为改善劳动条件，保护设备安全运转，现代的大中型挖掘机均装备一系列的辅助设施。例如，

7、司机室内设有空调，以保护室内气温适宜（体现以人为本的思想）；鼓风机用以鼓入过滤后的清洁空气；挖掘机各部件的集中润滑系统等。 行走部分是整个设备的支撑基座，用以承受回转盘上面所有机构的重量，并装有行人机构，可以前后行走和左右转弯。 电气部分包括高压配电设备、变压器、低压配电设备、整流设备、电动机及辅助电气设备等。5. 单斗挖掘机反铲与正铲挖掘机的工作特点相反，反铲挖掘机的工作特点是：用于挖掘停机面以下的土石方工程，如土壤、壕沟、基坑等。在露天开采中，反铲挖掘机仅在些特殊的情况下适用，例如，开采水平或缓倾斜矿体；铲刮和清扫不规整台阶表面岩土；矿体底板不平整，不适于车辆行走时，用反铲进行下挖平装采掘

8、。 履带式反铲挖掘机 加长臂反铲式挖土机6. 单斗挖掘机液压铲单斗液压挖掘机是在机械传动式正铲挖掘机的基础上发展起来的高效率装载设备。与机械传动式正铲挖掘机一样，单斗液压挖掘机也是由工作部分、回转盘部分、行走部分和电气部分组成，而且工作过程也基本相同。两者的主要区别在于动力装置和工作装置上的不同。液压挖掘机是在动力装置与工作装置之间采用了容积式液压传动系统，直接控制各系统机构的运动状态，从而进行挖掘工作。图是我国太原重工股份有限公司引进德国DEMAG公司技术和关键配套件，合作生产制造的H121型液压挖掘机。该挖掘机标准斗容7.5m3，行走速度2.3km/h，最大输出功率534kW，理论生产率为

9、1540m3/h。WK-8型矿用挖掘机是太原重工近年来设计生产的具有国际先进水平的8m3矿用挖掘机。该挖掘机标准斗容为8m3，行走速度0.7km/h，主电机功率 500kW，工作重量 340t，理论生产率1100m3。H121型液压挖掘机和WK-8型矿用挖掘机（机械）主要性能参数比较。 H121液压挖掘机液压 液压反铲挖掘机外形 WK-8矿用挖掘机液压挖掘机的上述结构特点，使它具有许多优点： 质量轻。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，质量可减轻3040%。 能实现无级调速，调速范围大。 传动平稳，工作可靠。液压系统中设置各种安全阀、溢流阀，即使偶然出现过载或误操作

10、的情况，也不会发生人身事故和损坏机器。 操作简单、灵活、省力，改善了司机的工作条件。另外，液压系统容易实现自动化操纵，可与电动、气动联合组成自动控制和遥控系统。 工作装置的品种可以扩大。可以配置各种新型的工作装置，如组合型动臂、伸缩式动臂、底卸式装载斗等。 护检修简单。由于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%，因此维护、检修工作大为简化。 液压元件易于实现标准化、系列化和通用化，便于组成专业化生产，提高质量和降低成本。液压挖掘机的主要缺点是： 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

11、难，维护修理和调整技术要求也较高。 工作油液的黏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，也会影响动作的平稳和传动效率。总之，液压挖掘机是一种性能和结构比较先进的新型机械，它的使用越来越广泛，特别是中小型挖掘机，可能很快被液压挖掘机所取代。随着我国液压技术的发展和液压元件制造质量的提高，大、中型液压挖掘机也必将得到迅速地发展。7. 单斗挖掘机拉铲与抓铲与正铲和反铲相比，拉铲（索斗铲）和抓铲属绳斗铲，其铲斗与悬臂采用挠性连接方式。 拉铲拉铲在露天矿主要用于露天煤矿中松散土岩的剥离工作，较少用于装载。索斗铲的工作装置与机械铲完全不同，它的铲斗是由一条提升钢绳吊挂在

12、悬臂上，由牵引钢绳和提升钢绳相配合控制其铲装和卸载。挖掘时，提升和牵引钢绳松开，用抛掷的方法将铲斗降到工作面上，然后拉紧牵引钢绳，铲斗沿工作面向机身方向移动，（铲斗借自重）铲取岩石，再拉紧提升钢绳，将装满货载的铲斗向悬臂顶部提起。卸载时，松开牵引钢绳和卸载钢绳，使铲斗重心移动，铲斗向前倾翻而卸载。拉铲通常安置在开采台阶的上部平盘上，挖掘其站立水平以下的矿岩。但大型剥离拉铲也能挖掘其站立水平以上的矿岩。大型拉铲的工作规格和铲斗容积均较大，目前国外拉铲的最大铲斗容积为170m3，臂长达95m，因此广泛用于开采水平矿体时，向采空区排弃废石的剥离工作。例如，神华集团准格尔能源公司黑岱沟露天煤矿于200

13、4年投资9.6亿元人民币进行扩能技术改造（关键设备：吊斗铲、深孔钻机、大型单斗挖掘机、大型推土机、大型单斗自卸卡车），其中投资4.7亿元人民币，在国内首次引进美国吊斗铲先进生产工艺，全部扩能改造工程将于2006年6月底完成并投产，到2006年底，原煤产量将突破2000万吨。经过扩能改造后黑岱沟露天煤矿，年原煤产量最高可达到2500万吨，将真正实现中国第一大露天煤矿目标。拉铲挖掘机外形及工作状况 抓铲挖掘机外形 抓铲抓铲挖掘机的铲斗由两个或多个颚瓣铰接而成，颚瓣张开，掷于挖掘面时，瓣的刃口切入土中，利用钢索或液压缸收拢顎瓣，挖抓土壤。松开颚瓣即可卸土。用于基坑或水下挖掘，挖掘深度大。也可用于装载

14、颗粒物料。8. 多斗挖掘机除单斗挖掘机外，还有多斗挖掘机。两者在工作原理及结构方面都有很大区别。多斗挖掘机是一种有多个铲斗连续进行挖掘作业的挖掘机械，它们有链斗挖掘机、轮斗式挖掘机等。 露天矿轮斗挖掘机在剥离软岩表土 轮斗挖掘机成套机组 轮斗挖掘机轮斗挖掘机借助于安装在斗轮上的铲斗，在斗轮回转时切割物料，铲斗中的物料通过物料自重卸载于胶带输送机直接卸于采空区，或卸入运输设备和工作面胶带输送机。轮斗挖掘机在作业时具有冲击负荷小、维修量小、能量消耗低、小时生产能力高、线性参数大和能连续作业等优点，五十年代后在一些条件适宜的露天矿中得到应用。轮斗挖掘机主要挖掘松软的或不坚硬的土岩和有用矿物。例如，神

15、华准格尔能源公司黑岱沟露天煤矿采用我国太原重工股分有限公司同德国克虏伯公司合作制造的成套轮斗挖掘机组。该轮斗挖掘机组包括轮斗挖掘机（C3100型，理论生产能力3100m3/h，4台）、皮带输送机、卸料车、排土机等设备。其生产工艺过程：斗轮挖掘机采掘的物料（表土），通过皮带机-胶带运输机-卸料车，最后由排土机堆弃至料场，实现全连续生产过程。我国云南小龙潭煤矿则采用“轮斗挖掘机-带式输送机-排土机”开采工艺。 链斗挖掘机链斗挖掘机是在两条封闭斗链上均匀安装多个铲斗，封闭斗链沿着具有一定形状的斗架移动，铲斗在斗链的带动下挖掘物料，并卸载于一定的运输设备中。主要用以挖掘松软的非胶结土、沙及有用矿物。

16、9. 螺旋钻螺旋采煤机螺旋采煤机采煤是露天煤矿中一种特殊的工艺方式。它把穿爆、挖掘、装载和运输等环节联在一起，利用旋转钻具开凿大直径钻孔，从而达到将煤炭开采出来的目的。与大孔径相适应的煤层厚度为5001200cm，孔深达2060m，钻孔平行布置，以回采露天矿中的煤炭。钻孔是直接在台阶坡面下或专门开凿的开段沟坡面下的煤层上钻孔，因而无需剥离煤层上面的覆盖岩层。螺旋采煤机工作原理如图所示，其有三个主要部分组成： 切割头具； 带有套管的螺旋运输机； 附有动力及控制装置的机架，机架装在滑撬或底垫上以供移动。切割头是带有截齿的圆框装置，将煤层破碎成合适的块度，进入带套管的第一节螺旋杆中。随后螺旋杆将煤炭

17、运输至胶带提升运输机。为了避免螺杆自重产生下垂的影响，切割头开始时应紧靠煤层上部。螺旋采煤机主要适用于露天开采已到达最终境界，开采边帮下部的煤层。10. 单斗挖掘机的工作参数采用板书的形式讲授单斗挖掘机见图1.3.1，主要有如下工作参数：挖掘半径Rw挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿尖的水平距离。站立水平挖掘半径Rwp铲斗平放在站立水平面上的挖掘半径。最大挖掘半径Rw，max斗柄水平伸出最大时的挖掘半径。最大挖掘高度时的挖掘半径Rw。挖掘高度Hw挖掘时铲斗齿尖距站立水平的垂直高度。最大挖掘高度Hw，max挖掘时铲斗提升到最高位置时的垂直高度。最大挖掘半径时的挖掘高度Hw。卸载半径Rx卸载时由挖掘机

18、回转中心至铲斗中心的水平距离。最大卸载半径Rx，max斗柄水平伸出最大时的卸载半径。最大卸载高度时的卸载半径Rx。卸载高度Hx铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平面的垂直高度。最大卸载高度Hx，max斗柄提到最高位置时的卸载高度。最大卸载半径时的卸载高度Hx。下挖深度Hh铲斗下挖时，由站立水平面至铲斗齿尖的垂直距离。上述工作参数是挖掘机作业的主要规格尺寸，也是确定采装作业参数的基础，它们随动臂倾角的调整而改变。较陡的动臂可使挖掘高度和卸载高度加大，但挖掘半径和卸载半径则相应减小；反之，动臂较缓时，则挖掘高度和卸载高度减小，而挖掘半径和卸载半径增大。一般在30°50°之间调整

19、，通常取=45°。铲斗容积（斗容）是反映铲斗挖掘机大小的主要指标，斗容越大则工作参数也越大。11. 采装机械铲的装车方式采装机械铲的工作方式，根据运输设备的位置，可分为以下几种： 平装车：运输设备（铁路车辆或自卸汽车）与挖掘机布置在同一水平，如图3-6b、c；是露天矿山最常用的一种采装方式。采装条件好，调车方便，挖掘机生产能力较高。 上装车：运输设备（铁路车辆或自卸汽车）位于开采台阶上部平台，如图3-6d；上装车方式，司机操作比较困难、挖掘机采装循环时间长，生产能力较低，但对于铁路运输，用上装车掘沟运输组织简单，列车周转快。 端工作面尽头式平装车（图3-6e）；尽头式装车，装载条件差

20、，循环时间长，生产能力低，一般用于掘沟、复杂成分矿床选择开采、不规则矿体开采及露天矿最后一个水平的开采。 进行捣堆作业（图3-6a）。 12. 单斗挖掘机的工作面参数台阶高度h单斗挖掘机的工作面参数是指单斗挖掘机作业面的几何参数，主要有台阶高度h、采掘带宽度bc、工作平盘宽度B、采区长度Lc。工作面参数是否合理直接影响采装效率。 台阶高度h台阶高度是露天开采的最基本、最重要的参数之一，受各方面因素制约，如挖掘机工作参数、矿岩性质和埋藏条件、穿孔爆破工作要求、矿床开采条件及运输条件等。同时它也影响着露天开采的各个工艺环节和生产能力等。一般来说，在露天矿设计时，首先应确定台阶高度。由于挖掘机直接在

21、台阶下挖掘矿岩，台阶高度既要保证作业安全，又要有利于提高采装工作效率。 挖掘机工作参数对台阶高度的影响挖掘机工作参数是确定合理台阶高度的最重要因素。合理的台阶高度应在保证挖掘机安全作业的前提下，尽可能地提高挖掘机的满斗系数，保证挖掘机小时生产能力最高、时间利用率最大，同时应考虑到采矿台阶的选采需要。 平装车时的台阶高度当挖掘机与运输设备在同一水平上作业时，对于不需要预先爆破的松软矿岩工作面（图1.3.2），为避免台阶上部形成伞岩突然塌落，以及便于控制挖掘，台阶高度一般不大于挖掘机的最大挖掘高度。若超过最大挖掘高度，上部悬空的矿岩突然塌落，会造成局部埋住或砸坏挖掘机，以至危及作业人员安全。对于需

22、要爆破的坚硬矿岩工作面（图1.3.3），爆堆高度应与挖掘机工作参数相适应。由于爆破后的爆堆高度通常小于台阶高度，故台阶高度可以比挖掘软岩时大一些，但要求爆堆高度Hb不大于挖掘机的最大挖掘高度Hw，max。当爆破后矿岩块度不大，无粘结性，且不需要分别采装时，爆堆高度可允许为最大挖掘高度的1.21.3倍。 上装车时的台阶高度当运输设备位于台阶上部平盘时（主要用于铁路运输的掘沟作业，见图1.3.4），为使矿岩有效地装入运输设备，台阶高度h按挖掘机最大卸载高度Hx，max和最大卸载半径Rx，max来确定，即 （来自）式中 hc台阶上部平盘至车辆上缘高度，m；ex铲斗卸载时，铲斗下缘至车辆上缘间隙，一般

23、ex0.51.0m；c铁路中心线至台阶坡底线的间距，m；Rx，max挖掘机最大卸载高度时的卸载半径，m；Rwp挖掘机站立水平的挖掘半径，m；台阶坡面角，度；上装车的台阶高度取上述两式中的较小值。台阶高度不宜过低。台阶高度过低时，铲斗不易装满，降低了采装效率，而且还要增加台阶数目，使道路及动力管线等铺设与维修量相应增加。因此，挖掘软岩时的台阶高度与挖掘坚硬矿岩时的爆堆高度均不应低于挖掘机推压轴高度Ht（即，推压轴距挖掘机站立水平的垂直距离）的2/3。 其他因素对台阶高度的影响 矿岩力学性质和赋存条件台阶的稳定性是保证矿山安全生产的必要条件，合理的台阶高度首先应保证台阶具有稳定性。台阶的稳定性决定

24、于矿岩的性质、台阶高度、坡面角以及工作线与层理方向的关系。通常，按稳定性得出的台阶高度，比其它条件得出的台阶高度要大。一般来说，矿岩松软时，台阶高度取值较小，矿岩坚硬时取值较大。在确定台阶高度的具体标高时，应当考虑每个台阶尽可能由同一性质的矿岩组成，使之有利于爆破、采掘，并减少矿石损失与贫化。 穿爆工作台阶高度应与穿孔设备的最佳穿孔深度（即，在不降低穿孔效率时的最大穿孔深度）相适应。增大台阶高度可以减少钻机的移动、稳车和钻机开口片帮等时间，从而提高钻机的利用率。但由于钻孔深度增大，引起钻具振动和磨损增大，以及钻孔速度降低。同时，由于底盘抵抗线增大，将恶化爆破质量，增加大块和根底，而使挖掘机的生

25、产能力降低。在裂隙矿岩中穿孔易卡钻具，台阶高度应取较小值。 开采强度矿床的开采强度与工作线推进速度和掘沟速度（可理解为新水平准备）有很大影响，而工作线推进速度和掘沟速度又受台阶高度的影响，因而台阶高度直接影响到露天矿的开采强度。因此，台阶高度要结合矿床开采强度来综合考虑。增大台阶高度，露天矿台阶水平推进速度与垂直延深速度均有所降低。因此，在矿山基建时期，应采用较小的台阶高度，以加快水平推进速度，缩短新水平准备时间，尽快投入生产。 运输条件台阶高度增加时，可减少露天矿台阶总数，简化开拓运输系统，尤其在采用铁道运输时，可使钢轨、管线的需用时减少，线路移设、维修工作量大为减少。但在凹陷露天矿，台阶高

26、度增大后，将导致矿岩的运输重心下降，提升运输功增加。 矿石损失与贫化开采矿岩接触带时（图1.3.5），矿岩的混杂会增大矿石的损失贫化。在矿体倾角和工作线推进方向一定的情况下，矿岩混采宽度随台阶高度增加而增大，矿石的损失与贫化也随之增大。对于开采品位较低的矿床来说，大面积的矿岩混杂，会进一步降低了采出原矿的品位。图1.3.5是工作线从顶帮向底帮推进的矿岩混杂界限，当台阶高度由h增大到h时，混采宽度由L增加到L，矿岩混采增量为： （m2） 总之，影响台阶高度的因素很多，而这些因素又是互相联系、互相矛盾的，不能片面地以其一个因素来确定台阶高度，要做全面技术经济分析来确定。但采装设备是影响台阶高度的主

27、要因素。对于14m3斗容的挖掘机，台阶高度一般在1012 m；机械化程度低采用小型设备的中小矿山，台阶高度小于10m。13. 单斗挖掘机的工作面参数采区长度Lc 采区长度Lc划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫做采区长度，又称挖掘机工作线长度，如图1.3.6所示。采区长度要根据具体的开采技术条件和需要划定，一般是根据穿爆与采装的配合、各水平工作线的长度、矿岩分布和矿石品位变化、台阶计划开采强度和运输方式等条件来确定。采区短，则每一台阶的挖掘机工作面多，加强了工作线的推进；但采区长度不能过短，否则台阶上车辆多，组织困难，各采区相互影响，穿爆装不易协调；采区长度过长，台阶推进慢，生产能力下降。采区

28、的最小长度应满足挖掘机正常作业，并有足够的矿岩储备。 为了使穿爆和采装工作密切配合，保证挖掘机正常作业，根据露天矿生产经验，每爆破一次应保证挖掘机有510天的采装爆破量。为此，常将采区划分为三个作业分区，即采装区、待爆区、穿孔区。故采区的最小长度为（m）式中 Q挖掘机日生产能力，m3/d；q单位工作线长度的爆破量，m3/m；N作业分区数。有时，由于台阶长度的限制，只能分成两个作业分区或一个作业区。此时应加强穿孔能力，以适应短采区作业的需要。采区长度的确定，除考虑穿爆与采装工作的配合外，还应满足不同运输方式对采区长度的要求，即，运输方式对采区长度有重大影响，不同的运输方式对采区长度的要求各异。

29、当采用汽车运输时，由于各生产工艺之间配合灵活，采区长度可以缩短，一般不小于150200m，同一水平上工作的挖掘机数可为24台，以保证汽车易于调转和有足够的爆破矿量，并且与相邻挖掘机有一定的安全距离。 采用铁路运输时，采区过短，则尽头区采掘的比重相应增加，采运设备效率降低。因此，采区长度一般不得小于列车长度的23倍，即不小于400m（煤矿一般为8001500m），以适应运输调车的需要。对于需要分采和在工作面配矿（即质量中和）的露天矿，采区长度应适当增加。对于中小型露天矿，开采条件困难并需要加大开采强度时，采区长度可适当缩短。当工作水平上采用尽头式铁路运输时，为保证及时供车，同一个开采水平上工作的

30、挖掘机数不宜超过两台。当采用环形铁路运输时，由于列车入换条件得到改善，当台阶工作线长度足够时，可增加采区数目，但同时工作的挖掘机数不宜超过三台。我们知道，地下开采中，将井底车场按矿车运行系统分为尽头式井底车场、折返式井底车场和环形井底车场三种。 尽头式井底车场。用于罐笼提升，其特点是井筒单侧进、出车，空重车的储车线和调车场均设在井筒一侧，需从罐笼拉出空车后，再推进重车。 折返式井底车场。其特点是井筒或卸车设备（如，翻车机）的两侧均敷设线路，一侧进重车，另一侧出空车，空车经过另外敷设的平行线中或从原线路变头（改变矿车首尾方向）返回。 环形进底车场。其特点是由井筒或卸车设备出来的空车经由绕道返回，

31、形成环形线路。14. 单斗挖掘机的工作面参数采掘带宽度bc 采掘带宽度bc在进行采剥时，将台阶划分为若干个具有一定宽度的条带，称为采掘带。采掘带宽度是指挖掘机侧向装车时垂直采掘带移动一次的最大挖掘宽度。采掘带宽度这一参数对不同运输方式的作用不同。对于汽车运输的工作面，由于汽车运输灵活，采掘带宽度已失去作为工作面控制参数的意义，故可不必确定采掘带宽度（即，采用汽车运输时采掘设备在平面上沿采掘带长度移动的中心线经常变化，采掘设备的工作参数有时不能充分利用）。采用铁路运输时，采掘设备的移动中心线沿采掘带全长固定不变，采掘设备的工作参数得到充分利用。因此，为保证挖掘机生产能力最高，确定采掘带宽度值十分

32、重要。采掘带宽度过窄，挖掘机移动频繁，作业时间减少，挖掘机的生产能力降低，同时履带磨损增加，移道次数增加。采掘带过宽，则挖掘机的挖掘条件恶化，采掘带边缘部分满斗系数降低，残留矿岩较多，清理工作量大，同样使挖掘机的生产能力降低。 对于铁路运输工作面，合理采掘宽度的确定应遵循以下原则。 挖掘不需爆破的松软土岩时，采掘带宽度取决于挖掘机的工作参数（图3-7或图1.3.2）。为了保证满斗挖掘，提高挖掘机工作效率，合理的采掘带宽度应保持挖掘机向里侧回转角不大于90°，向外侧的回转角不大于30°，即采掘带宽度和挖掘机侧向装车时站立水平挖掘半径应保持如下关系： （有的文献为） 当采用铁道

33、运输时，还要考虑装载条件。为减少移道次数，合理采掘带宽度不得超过下式计算值： （m） （有文献为：）式中 f斗柄规格利用系数，f=0.80.9；c外侧台阶坡底线或爆堆坡底线至铁路中心线距离，c=34m；Rx，max挖掘机最大卸载半径，m；Rwp挖掘机站立水平的挖掘半径，m； 在开采需要爆破的坚硬矿岩时，采掘带分为实体采掘带和挖掘机采掘带。实体采掘带宽度就等于台阶一次爆破的进尺，它取决于爆破参数的大小。在露天矿的设计及计划编制中，常用到的是实体采掘带宽度。挖掘机采掘带宽度是指挖掘机的一次采幅宽度。挖掘机采掘的对象是爆堆时，就要求爆堆的宽度与挖掘机的工作规格相适应。因此，应确定合理的爆破参数和爆破

34、方法，以控制爆堆宽度等于挖掘机采掘带宽度的整数倍，即： b=bC式中 b爆堆宽度，m；爆堆宽度为挖掘机采掘带的整数倍；bC挖掘机采掘带的平均宽度，m。 当台阶为单（双）排孔爆破时，爆堆常采用两种采掘方式，即一爆一采和一爆两采，如图3-8所示。 若爆堆宽度符合下列条件时，可采用一爆一采（爆堆由机械式正铲一次采完）的方法 （m）式中 A1挖掘机采掘带宽度，m。若爆堆宽度超过上述条件时，可采用一爆两采（爆堆由机械式正铲两次采完），爆堆宽度应控制为 （m）式中 A2挖掘机第二采掘带宽度，。在实际工作中，爆堆宽度往往大于上述公式所限制的数量。因此，爆破后常用挖掘机或推土机清理工作面；然后进行采装。为了控

35、制爆堆，我国一些露天矿成功地应用了多排孔微差挤压爆破的方法，改善了装运条件。15. 单斗挖掘机的工作面参数工作平盘宽度B 工作平盘宽度B工作台阶的水平部分称为工作平盘。工作平盘是采装运输作业的场地。保持必要的工作平盘宽度是保证上下台阶各采区之间正常进行采剥工作的必要条件。工作平盘宽度主要取决于爆堆宽度、运输设备规格、动力管线的配置方式以及作业的安全宽度等。仅按布置采掘运输设备和实现正常采装运输作业考虑所必须的工作平盘宽度，称为最小工作平盘宽度（Bmin），其组成要素如图1.3.7。汽车运输时最小工作平盘宽度（图1.3.7(a)）： 式中 b爆堆宽度，m；c爆堆坡底线至汽车边缘的距离，m；d车辆

36、运行宽度，m；e线路外侧至动力电杆的距离，m；f动力电杆至台阶稳定边界线的距离，m；g安全宽度，g=h(cot-cot)，m；台阶稳定坡面角，度；台阶坡面角，度。铁路运输时最小工作平盘宽度（图1.3.7(b)）： 式中 c1爆堆坡底线至铁路线路中心线间距，一般23m；d1铁路线路中心线间距，同向架线d16.5m，背向架线d18.5m；e1外侧线路中心至动力电杆间距，e1=3m；其他符号意义同前。根据实践经验，最小工作平盘宽度约为台阶高度的34倍。上述最小工作平盘宽度是在通常应用的缓工作帮开采条件下，维持台阶之间正常采剥关系的最小尺寸。露天矿实际工作平盘宽度通常大于最小工作平盘宽度。当实际工作平

37、盘宽度小于最小工作平盘宽度时，就意味着正常的生产关系被破坏。因此，保持最小工作平盘宽度是保证露天矿实现正常生产的基本条件。为了保证矿山持续正常生产，采矿台阶除应有最小工作平盘宽度外，还应有足够的回采矿量。因此，工作平盘宽应为最小工作平盘宽度与回采矿量所占的宽度之和。对于剥离台阶，考虑到各台阶工作线推进的不均匀性，其平盘宽度也应大于最小宽度值。工作平盘小于允许的最小宽度时，就意味着正常生产被破坏，它将迫使下部台阶减缓或停止推进，造成矿山减产。16. 前装机、铲运机、推土机前装机、铲运机、推土机广泛地应用于道路修筑、港口、车站及建筑场地的土、砂挖掘和装载等作业场所。露天采矿场内主要作为辅助设备配合

38、工作面上的主要采掘设备进行作业，如选择开采，清扫或清出矿层面，平整场地等。近年来在条件合适的露天矿场内，也可作主要的采运设备。在实际工作中往往把两种以上设备组合起来形成机组进行作业，如推土机-铲运机组、推土机-前装机组等。组合时应注意以下事项： 尽量减少组合数以保证工作效率； 联动机组中各设备的能力应适当匹配以保证平衡； 尽可能满足组合的并列化，以避免因一台设备故障而引起全面停工。17. 前装机采装以铲斗在装载机前端进行铲装和卸料的装载机，一般称为前端式装载机，简称前装机。矿用前装机有轮胎式前装机与履带式前装机两种，露天矿一般应用轮胎行走的前装机。与相同斗容的挖掘机相比，轮胎式前装机具有质量轻

39、（为挖掘机的1/61/7）、行走速度快（一般为电铲的3090倍）、机动灵活（有利于开采多品种矿石，可进行分别回采）、爬坡能力强（一般可爬2025°左右的坡度，因此可在较大坡度的工作面进行铲装或铲装运作业）、一机多能（既可作为露天矿的装载设备，又可在一定的距离内作为运输设备）等优点，在露天矿使用的越来越多。目前，国外已生产了功率为5001300kW，斗容为1023m3的露天矿用轮胎式前装机。右图是我国徐工集团生产的ZL50G型小型矿山装载机。该机采用上柴卡特c6121发动机，德国ZF 4WG-200平行轴式动力换档变速箱，先进的液压技术，额定功率162KW，整机重量17.5t，额定载重

40、量5t，斗容量2.5m3，最大牵引力150KN，最大爬坡能力28º，卸载距离1130mm。为适应矿山作业环境，更好地满足矿岩的铲掘工况，ZL50G小型矿山装载机的斗体强度及抗抗冲击性显著提高，挖掘能力更强。豪华型驾驶室，密封减振，配冷暖空调，操作环境舒适。轮胎式前装机可作为采装、采运或辅助设备在露天矿使用。 用作主要采装设备在中小型露天矿，前装机已作为主要装载设备，直接向汽车或铁路车辆或移动式破碎机及其他设备的受矿漏斗装载。在中小型露天矿山采剥工作中，尤其是开采几个相距不远的矿体时，选用轮式前装机采装更为有利。 用作独立的采、运设备前装机是一种集采装和短距离运输于一身的综合性工程设备

41、。在运距不大或运距和坡度经常变化的矿山，轮式前装机可作为独立的采运设备，将采掘的矿石直接运往受矿地点。当工作面到排土场的运距较短和剥离量不大时，可直接向排土场运输废石。前装机的合理运距一般为150300m。 用作掘沟设备前装机掘沟时，沟宽可减少到6m，沟的坡度不应超过20。若沟的深度较大，可用分层掘进法，每个分层36m厚。 用作辅助设备在大型露天矿配合挖掘机作业，以提高挖掘机工作效率。同时兼作多种辅助作业，如清理工作面、维修道路、平整排土场、填塞钻孔、清理边坡、运输重型零部件、在贮矿场进行装载工作、松散土岩及清除积雪等。前装机主要缺点是：生产能力较低（相当于挖掘机的1/2）；对矿岩块度适应性差

42、，当爆破质量不好和块度大时采装效率低；轮胎消耗量大；工作规格小，与其相适应的台阶高度一般不超过11m。轮胎式前装机在条件适宜的矿山（如，矿岩硬度不大、破碎较好、料堆高度不大、爆堆无根底等），可取代电铲作为主铲使用，而在一些矿岩硬度较大的矿山，特别是大型金属露天矿山，电铲仍是一种较为有效的铲装设备。18. 铲运机采装铲运机是一种兼有挖掘、运输和翻卸功能的综合性工程机械。铲运机的最大用途是铲装非固结性矿岩（如，砂、土等），这些矿岩在铲装前不需松动或只需略微松动，但在铲运那些需要松动力或是先爆破后松动的矿岩方面应用范围正日益扩大。按行走方式分为自行式铲运机和拖式铲运机（通常由拖拉机牵引）两种。常用的

43、铲运机斗容量为2m3，5m3，6m3，7m3等数种，按铲斗的操纵系统又可分为机械操纵和液压操纵两种。自行式铲运机外形图 拖式铲运机外形图露天矿山使用的铲运机与井下矿山所使用的铲运机不同。井下矿山，尤其是金属矿山使用的所谓“铲运机”，实际上是一种低车身的轮胎式前装机。在此主要讲解的是用于露天矿山的铲运机。下图是宇通重工集团生产的CL9自行式铲运机。该机采用美国原装超级动力换档系统、美国EATON公司最新原装全液压负荷传感转向系统及新一代智能的工程机械电子检测系统等国际尖端科技配置，保证了产品的可靠性和工作效率。适用于中距离大规模土方转移工程，能综合完成铲土、装土、运土和卸土四个工序，能控制填土铺

44、卸厚度和平土作业并局部压实，具有较高的生产效率和经济性。在露天矿山开采中，可以进行剥离、回填和分层采掘等工作。该设备铲斗容量为9m3，最大切土深度300mm，最大切土宽度2700mm，外形尺寸10038mm×2788mm×3050mm。在露天矿山中可用于下列工作：砂、粘土质矿床的开采；松软覆盖岩层的剥离；在无运输开采时降低剥离台阶的高度；建设公路和铁路路基；平整建筑场地；进行其他建筑工程及土地恢复，配合大型挖掘机做削低台阶高、超前剥离和选择开采等。铲运机的适用条件是： 土岩较松软，而且不含密集的砾石，一般为I级，对于级土岩，需要用犁岩机预先犁松方能使用。 土岩含水量不应超过

45、1015，当水分超过2025时，铲运机作业时会被粘陷于土岩中。 铲运机以下坡铲土和水平铲土较好。拖式铲运机的通道坡度，一般以空车上坡不超过33，重车上坡不超过20，横坡不超过810为宜；自行式铲运机重车上坡一般不超过1215； 运距：适用于运距为600 1500m，当运距为200 350m时效率最高。铲运机的优点是： 机动性好； 可开采薄矿层； 能按品级分采分运，或按照一定比例混合矿石； 既可完成采剥作业，又能进行辅助作业（如筑路）； 设备简单，在条件适宜时，生产成本低，劳动生产率高； 能有效地进行土地恢复工作； 对道路通行要求不高。缺点是： 工作指标受气候影响较大； 对使用条件要求较严格； 运距增大时工作效率显著下降。铲运机由铲斗（工作装置）、行走装置、操纵机构和牵引机等组成。铲运机的作业方式可被视为一个圆形或矩形的闭路循环，包括铲土（装载）、运输（重