1、威猛T1255型地平王露天挖掘機(jī)帶來露天采礦業(yè)最新技術(shù)來源： 中國(guó)工程機(jī)械信息網(wǎng) 時(shí)間：2009-06-01圖1. 波多黎各一家石灰石礦中作業(yè)的威猛T1255型地平王露天挖掘機(jī)一、精細(xì)露天采礦的優(yōu)勢(shì)精細(xì)化露天采礦帶來了諸多好處，可以完全避免使用傳統(tǒng)的鉆孔、爆破、破碎等方法的弊端。由于降低了沖擊、振動(dòng)、粉塵和噪聲，因此與鉆孔和爆破相比，精細(xì)露天采礦的作業(yè)地點(diǎn)可以與公路和現(xiàn)有構(gòu)筑物之間的距離更近。圖2. 散布有粘土的石膏礦床通過精細(xì)露天采礦可準(zhǔn)確地按照特定的生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)各種化學(xué)成分的混配，而不會(huì)混雜不需要的物料。如果不需要的物料可以很直觀與所采礦石進(jìn)行區(qū)分，精細(xì)露天采礦技術(shù)通過在開采面上分層做業(yè)，

2、可以極大提高整個(gè)礦山的總體產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。圖2就清楚地表明了這一點(diǎn)由于粘土和石膏混雜到了一起，因此如果采用傳統(tǒng)的鉆孔和爆破方法的話，是無法經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行礦床開采的。待開采礦層較薄時(shí)，可沿礦層進(jìn)行精細(xì)露天采礦，這有助于避免不需要物料的摻混。我們經(jīng)常會(huì)碰到所有礦層都具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值但相互之間卻不兼容的情況，精細(xì)露天采礦技術(shù)在開采時(shí)可保持這些礦床之間相互分離，這對(duì)于傳統(tǒng)的鉆孔和爆破來說是完全做不到的。在相當(dāng)多的礦山/采石場(chǎng)中，由于擔(dān)心穿入地下水位面，進(jìn)而導(dǎo)致礦床透水，使用傳統(tǒng)方法開采，一般只能采取減小開采深度或者增加高額的降水成本。而通過精細(xì)露天采礦卻可密切控制開采過程，從而實(shí)現(xiàn)幾乎所有產(chǎn)品的采收。在礦

3、山/采石場(chǎng)中，露天采礦機(jī)經(jīng)常用于在鉆孔和爆破工藝已經(jīng)無能為力的時(shí)候再開采一兩米的礦床，這種情況并不罕見。精細(xì)露天采礦可以形成較為平整的工作面，這樣可以最大限度降低礦車和裝載機(jī)的使用費(fèi)用，尤其可以顯著節(jié)省橡膠輪胎的消耗量，在很多情況下甚至可以使用越野卡車來代替礦車。圖2所示就是能夠?qū)崿F(xiàn)的工作面。通過采用激光或者GPS系統(tǒng)控制挖掘深度，可在礦床工作面上形成一到兩度的斜坡，以便向集水坑排水。這有助于在盡量長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持最大量的產(chǎn)品不受潮，并減輕礦粉受潮現(xiàn)象。精細(xì)露天采礦從一開始就保證了物料的均勻性，產(chǎn)品是致密的礦粒。正如我們下文將要說明的，自頂向下切割可在一定程度上控制礦粉和超大礦粒的生成(大于6英

4、寸，也就是150毫米)。由于能夠均勻地形成小粒物料，因此與傳統(tǒng)鉆孔和爆破產(chǎn)品相比，可大幅度提高物料處理效率(包括減小卡車車廂和挖掘機(jī)鏟斗的磨損)。除可省掉粗碎工序外，產(chǎn)品粒度的均勻性還可提高二次和三次粉碎系統(tǒng)的效率。據(jù)該采石場(chǎng)經(jīng)理介紹，2005年下半年進(jìn)行的為期六個(gè)月的石灰石試采中，(杰弗里斯)Jeffries錘磨機(jī)的生產(chǎn)效率提高20%，而三級(jí)球磨機(jī)中的停留時(shí)間也顯著縮短。圖3. 石灰石礦場(chǎng)中邊角齊整的高邊坡二、威猛T1255型地平王露天挖掘機(jī)為露天采礦業(yè)帶來最新技術(shù)1、運(yùn)行規(guī)格。威猛T1255型地平王露天挖掘機(jī)采用卡特比勒的一臺(tái)600馬力(447.4千瓦)C18 Tier III發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)

5、力。最大巖石開挖/粉碎深度27英寸(68.6厘米)，寬度144英寸(365.8厘米)。按照巖石狀況和粒度分布的不同,產(chǎn)量介于300到1600噸/小時(shí)之間。威猛T1255型地平王露天挖掘機(jī)在結(jié)構(gòu)上分為兩大部分主機(jī)和地平王附加裝置。主機(jī)和附加裝置的重量超過237,000磅(107,501kg)，附加裝置重量97,000磅(43,998 kg)。2、雙履帶系統(tǒng)。從圖1可以看出，機(jī)器裝備有一套雙履帶系統(tǒng)供采礦和運(yùn)輸之用;切割筒安裝在機(jī)器尾部，比履帶要寬。機(jī)器操作性能極好，重心低，原地轉(zhuǎn)彎時(shí)間不超過30秒，可在20度坡面上有效作業(yè)。3、滾筒位置。滾筒安裝在尾部，比履帶要寬，可形成邊角齊整的豎直高邊坡。這

6、一點(diǎn)可以從圖2和圖3中看出。4、傾斜滾筒。地平王附加裝置上具有相應(yīng)的裝置，可實(shí)現(xiàn)切削滾筒與主機(jī)機(jī)體之間的相對(duì)傾斜。切削滾筒相對(duì)于主機(jī)可實(shí)現(xiàn)正負(fù)五度的坡面，也可將其設(shè)置成自動(dòng)模式，在開挖過程中保持水平。圖4. 水平傾斜滾筒在圖4中，可以清楚地顯示了地平王附加裝置與牽引機(jī)之間的相對(duì)傾斜情況。通過這種滾筒傾斜專利裝置可自動(dòng)開挖出平整的水平工作面。此外通過這一功能還可方便地對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，采用激光或者GPS系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以開挖出沿著一到兩個(gè)平面朝向集水坑傾斜的平整工作面。5、自頂向下切割。在圖1和圖4中，T1255型地平王露天采礦機(jī)的采礦方向是背向觀察者的。滾筒在巖面自頂向下切割，物料從滾筒下方通過

7、，經(jīng)機(jī)器尾部排出(圖5)。這就最大限度減少了被切物料與滾筒之間的接觸，從而減輕了切削齒和切削齒座的磨損，同時(shí)還最大限度減少了切削過程中一些潮濕物料粘附在切削齒和滾筒上，具有自潔的功能。圖5. 自頂向下切割從圖5中，可以看出向下切割的一個(gè)要點(diǎn)，這就是滾筒旋轉(zhuǎn)與行駛同向，這樣履帶在濕軟表面就很少或者根本不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。而假如果是自底向上切割，機(jī)器必須拖動(dòng)滾筒來穿過切削面。自頂向下切割允許切割過程中得到的粒度組在一定程度上發(fā)生變化。由于所有材料都是從滾筒下方通過的，而切齒的穿透力會(huì)隨著深度的加大而降低，因此切深越大，得到的物料就越小。相反，通過減小開挖深度并提高速度(增加切齒穿透力)則可增大顆粒尺

8、寸。這并不是說我們能夠隨意更改產(chǎn)品尺寸所得到的粒度組在很大程度上是與地層中巖石分布的情況有關(guān)系，這對(duì)于礦層較薄的情況尤其如此，此時(shí)開挖深度與產(chǎn)品粒度之間幾乎沒有任何關(guān)系。與自底向上切割相比，自頂向下切割可大幅度提高切割力對(duì)巖石的作用效果。這一點(diǎn)我們?cè)赥1255型地平王露天采礦機(jī)開發(fā)的初期階段就觀察到了當(dāng)時(shí)我們采用的是向上切割方法(類似于威猛生產(chǎn)了40多年的巖石開溝機(jī))。把自底向上切割改成自頂向下切割后，機(jī)器生產(chǎn)速度提高了50%。圖6. 液壓傳動(dòng)6、液壓傳動(dòng)。T1255型地平王露天采礦機(jī)采用液壓動(dòng)力傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)中不存在變速器或者變矩器等機(jī)械連接。使用液壓傳動(dòng)，操作員可以讓切削筒滿負(fù)荷直至切

9、削筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)有任何不利影響，系統(tǒng)采用卸壓閥來防止超載，油泵的超負(fù)荷自動(dòng)零輸出系統(tǒng)可以防止系統(tǒng)過熱。當(dāng)操作員減小工作負(fù)荷后，機(jī)器可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而不會(huì)有任何影響。液壓系統(tǒng)流程圖如圖6所示。驅(qū)動(dòng)軸通過兩根D8N SALT鏈條或者兩根5501滾子鏈連接到滾筒，具體取決于應(yīng)用場(chǎng)合。由于采用了液壓系統(tǒng)，因此滾筒轉(zhuǎn)速和履帶行走速度均可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，從而讓操作員動(dòng)態(tài)改變滾筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)巖石的變化情況。7、精細(xì)采礦：TEC 2000.2?微處理器。在確定了最優(yōu)的開挖深度和滾筒轉(zhuǎn)速之后，操作員可將機(jī)器的負(fù)載控制交由TEC2000.2?微處理器處理。該微處理器以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為控制手段，最大限度提高機(jī)器的開采速

10、度。如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到預(yù)定范圍以下，則機(jī)器將停止履帶行走和滾筒旋轉(zhuǎn)。工作負(fù)荷條件突變時(shí)，滾筒會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。正如前文所述，液壓系統(tǒng)不會(huì)受到任何損害。操作員只需把負(fù)載控制旋鈕減小到零，然后將滾筒升高即可令其旋轉(zhuǎn)。滾筒旋轉(zhuǎn)后操作員可提高負(fù)載，令其剛好低于先前的設(shè)定值即可。微處理器對(duì)停止點(diǎn)具有記憶功能，這樣就可以毫無延遲地繼續(xù)進(jìn)行開采。TEC 2000.2?微處理器的目的是最大限度提高采礦機(jī)器的產(chǎn)能，同時(shí)保護(hù)動(dòng)力系統(tǒng)的完好。圖7所示為T1255型地平王露天挖掘機(jī)的控制面板。圖7. T1255 TEC 2000.2地平王TEC SEM控制面板視圖8、激光/GPS控制。T1255型地平王露天挖掘機(jī)可配備一到兩

11、臺(tái)激光/GPS接收機(jī)。系統(tǒng)預(yù)留了連接線，可安裝任何一種系統(tǒng)來控制開挖深度。通過這些系統(tǒng)可以得到與水平面成一角度的平整工作面采用一套激光/GPS系統(tǒng)時(shí)可以得到一個(gè)平面，采用兩套導(dǎo)向儀表時(shí)則可以得到兩個(gè)成一定角度的平面。開挖工作面朝向集水坑傾斜，可令雨水從切削面排出，避免切割成品受潮，當(dāng)所開采的物料遇水稀粘，或者需要得到干燥的產(chǎn)品以便于下游加工時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。傾斜/雙向平整如圖8所示。圖8. 傾斜/雙向平整9、表面整理：由于具有較高的操縱性、重心較低，再加上TEC 2000.2?微處理器的采礦自動(dòng)控制能力，T1255型地平王露天采礦機(jī)在世界各地的表面整理作業(yè)中得到了采用，其中既有礦山/采石場(chǎng)的

12、礦石表面覆蓋物剝除，采礦前的鐵鋁氧石巖石層鏟平(參見鋁土礦一節(jié))，也包括鉆孔和爆破作業(yè)之后不平的工作面整平。自頂向下形式的切割方式可在硬度最高16,000 psi(110 MPa)巖石的情況下實(shí)現(xiàn)連貫作業(yè)，在某些情況下最高可達(dá)25,000 psi(170 MPa)。而在巖石硬度更高時(shí)，連續(xù)露天采礦機(jī)在某些禁止爆破的區(qū)域也具有采礦經(jīng)濟(jì)性。三、歷史應(yīng)用案例1、石灰石T1255型地平王露天采礦機(jī)曾在若干石灰石礦床中作業(yè)，具體如圖9a-c所示。圖9. 美國(guó)佛羅里達(dá)州布魯克斯韋爾(Brooksville) 、美國(guó)南加利福尼亞州查爾斯頓(Charleston)、比利時(shí)利治(Liege)2、鐵礦石

13、自2007年6月開始，澳大利亞的西澳一直采用T1255型地平王露天采礦機(jī)進(jìn)行鐵礦石開采。圖10. T1255型地平王露天挖掘機(jī)的鐵礦石開采·礦床類型：本鐵礦石礦床是一處沖積礦床，前身為古河床，故而礦床分層，并有多種尺寸和形狀的夾雜物，抗壓強(qiáng)度低于典型的鐵礦石礦床，因此可采用連續(xù)露天采礦機(jī)高效開采。物料UCS介于6000到17000 psi(41到120MPa)之間，平均壓縮強(qiáng)度為11500 psi(80MPa)。較軟的物料嵌有大量粘土，極具研磨性。硬度較高的物料，研磨性雖然不那么高，但仍然不容忽視。平均來說，物料還是具有一定的研磨性。·特殊事項(xiàng)：目前采用扒礦機(jī)來收揀開采出來

14、的物料，并將其運(yùn)輸?shù)礁浇膬?chǔ)料區(qū)。所用切入深度為12英寸(30cm)，看起來可最大限度提高生產(chǎn)速度、減小切削齒和齒座的磨損，并優(yōu)化扒礦機(jī)的物料收揀(參見上面的照片)。所得物料均為-20cm，切下來的物料無需經(jīng)過粗碎加工。由于粒度組分布均勻，因此物料在通過二級(jí)粉碎機(jī)時(shí)，不會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)生不良影響。·生產(chǎn)速度：平均900 TPH(820 MTPH)；較軟材料為1700 TPH(1545 MTPH)；較硬材料為700 TPH(636 MTPH)3、鋁土礦圖11 T1255型地平王露天采礦機(jī)的鋁土礦開采·礦床類型：礦床頂層最初的3到5英尺由堅(jiān)硬的鐵鋁氧石構(gòu)成。由于硬度較大，因此采用傳統(tǒng)的挖掘機(jī)方法無法開采。從頂層巖石上剝離掉土壤/塵土之后，盡量將坑穴里面的剩余物料清除。此后即可采用刮削或者鉆孔爆破方法進(jìn)行露天采礦。如果由于巖石過于堅(jiān)硬而無法采用大型推土機(jī)刮削，則必須用破碎的鋁土礦將坑穴填滿，以便鉆機(jī)通過相關(guān)區(qū)域。鐵鋁氧石巖石層UCS介于4000到8000psi(27到55 MPa)之間。·特殊事項(xiàng)：威猛T1255型地平