悬臂式掘进机在凡口铅锌矿的应用

采矿技术 第20卷 第1期 Mining Technology，Vol.20，No.1 2020年1月

Jan.2020

悬臂式掘进机在凡口铅锌矿的应用

田志刚

(凡口铅锌矿综合管理部， 广东 韶关市 512325)

摘 要:悬臂式掘进机作为一种现代化机械掘进设备，具有安全、高效和成巷质量好等优点，广泛运用于隧道掘进工程中。然而，国内矿山岩巷施工仍以钻爆法为主，悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国仍处于试验阶段。凡口铅锌矿为了对矿山现有掘进方式进行改进和升级，以机械化代替传统的爆破方式，秉持安全、可靠、高效的原则，经过大量考察研究分析，决定引进悬臂式掘进机在井下开展掘进试验，应用结果表明，其掘进成本与人工钻爆法相比没有太大提升，掘进效率得到极大提升。

关键词:悬臂式掘进机;巷道掘进;效率;成本

DOI:10.13828/j.cnki.ckjs.2020.01.037

凡口铅锌矿于1958年建矿，1968年正式投产，结合凡口铅锌矿井下岩石的结构特征，对符合矿山矿山采用地下开采形式，采用中央主、副井加斜坡道联合开拓方式，共有22个中段，竖井井深达900 m，井下最深中段为−750 m。无轨设备可通过大斜坡道到达各井下中段，目前多中段同时开采，最深开采中段为−650 m。矿山年处理原矿140万t以上，年产铅锌金属量15.3万t。

矿山开采主要以盘区开采法为主，盘区内再分为4～5个分段，各分段有大斜坡道或盘区小斜坡道相连，盘区内布置有分段平巷、进路和拉底巷等巷道工程，巷道断面主要有3.4 m（宽）×3.2 m（高）和3.2 m（宽）×3.1 m（高）两种规格，巷道顶板呈微供型。

井下掘进要求的设备进行筛选。通过对设备企业的详细考察，同时对其公司的客户群体进行走访，并邀请设备公司技术人员到凡口铅锌矿井下进行了实地勘查，讨论研究后初步决定引进EBZ260型掘进机到矿山井下进行现场试验。

凡口铅锌矿井下主要矿种为黄铁铅锌矿，地层主要为碳酸盐类石灰岩，井下岩石构造节理较为发育，切割破碎性良好。岩石普氏系数F＝3～8；莫氏硬度3～4；抗压强度60～80 MPa，黄铁矿抗压强度稍高有80～130 MPa；岩石密度2.6～2.9 g/cm3；热膨胀800℃以下。

EBZ260型悬臂式硬岩掘进机适用于岩石坚固，风化程度小的地层，在节理发育的地层状况下，最大切割硬度小于110 MPa，基本能够满足凡口铅锌矿的岩石性质和地质构造条件。经过对设备的参数、性能与矿山的实际情况综合分析，并结合矿山生产流程、地质特征、巷道施工断面尺寸、开采技术条件等，最终选定了EBZ260型悬臂式硬岩掘进

1 国内现状及矿山引进可行性

目前，国内悬臂式掘进机主要运用在煤矿巷道掘进和隧道开挖工程中，国内的掘进机设计距离国际先进水平还有段距离，但也能基本满足现阶段国内工程的需求。大中型号的掘进机仍在不断创新和

改进，未来将逐步推广应用到金属矿山巷道掘 机进行井下试验。设备具体参数见表1。

进中。

凡口铅锌矿于2012年引进了掘进台车，用于井下巷道掘进。为了改变传统的钻孔装药爆破模式，实现连续、高效作业，矿山在2015年提出引进掘进机构想，并开始着手前期调研工作，查看了大量国内外相关资料，并对掘进设备、掘进工艺及类似条件矿山企业掘进形式及工艺情况进行汇总，

2 掘进机现场试验情况

凡口铅锌矿根据生产实际情况，选择井下−710 m水平大斜坡道及分段平巷开拓采准区域开展掘进机的现场试验，掘进实验只在早班进行，选取5月份试验数据进行分析，试验情况见表2。

由于−710 m中段围岩较硬，经检测普氏系数达

130

采 矿 技 术 2020,20(1)

表1 EBZ260掘进机主要技术参数

定位切割 定位切割 高度/mm 宽度/mm 定位截割 面积/m2 最大/经济切 割硬度/MPa 总功率/ kW 卧底深度/mm

外形尺寸/mm

长：整机

宽：铲板

宽：机身

高：机身

供电 电压/V

5056 6029 30.5 ≤110/90 447 225 11677 3200/36002700 2000 AC1140

表2 掘进机现场实验情况

日期 5月5日 作业情况 正常掘进 掘进时间/min

进尺/m

立方数/m3

为57元/m3。与掘进机相比较，掘进机消耗成本多出17.7元/m3，略高于人工掘进成本。

（2）效率分析。目前掘进机处于试验阶段，195 0.8 11.2 5月6日 正常掘进 275 3.4 23.8 5月7日 正常掘进 280 3.6 19.8

5月8日 正常掘进 251 2.5 19.7

5月9日 正常掘进 190 1.8 12.6 5月10日 正常掘进 180 2.6 18.2

5月11日 正常掘进 223 2.8 18.8 5月13日

正常掘进

230 2.6 15.6 5月14日 保养+更换备件 / / / 5月15日 正常掘进 241 3.1 18 5月16日 正常掘进 280 3.6 20

5月17日 正常掘进 251 2.3 13.8 5月18日 正常掘进 240 3.3 15 5月20日

正常掘进

215 3.3 15

5月21日 设备保养+扫底 / / /

5月22日 正常掘进 151 1 3 5月23日 正常掘进

240 3.2 18 合计

3542 39.9 242.5

到了f=9.0～9.25，对掘进机作业造成了一定的影响，同时截齿选型与齿座不匹配也导致截齿磨损过快，加上操作工对设备操作不熟练，对设备性能、岩石结构特点未完全掌握，导致掘进试验未能完全达到预期效果。后期在技术人员的指导下，对切割头和截齿不断改进和摸索，掘进效率较之前有明显 提升。

掘进机在试验阶段没有发生较大设备故障，总体来讲设备可靠性较高，故障率低，整体性能良好，能够满足凡口铅锌矿井下作业要求。

（1）成本分析。根据5月份选取的15 d正常掘进作业情况，有效作业总时间3442 min（约57 h），进尺39.9 m，掘进量242.5 m3，平均每班掘进16.17 m3。共消耗掘齿24个，每班消耗掘齿1.6个，掘齿成本为300元/个，计算得掘齿成本为29.7元/m3。根据岩石硬度不同，电力消耗程度不同，取岩石硬度70～100 MPa之间，计算得电力成本为45元/m3，

不计人工成本，掘进机掘进的单位成本为74.7 元/m3。目前矿山人工掘进成本为190元/m3，其中人工费占

70%，材料消耗占30%，材料消耗成本约

每天只安排早班掘进施工，且有效作业时间只有4

h，根据试验数据可知，每班掘进量为16.17 m3

，待操作人员熟练后，效率会有所提升，预估每班掘进量可达到20 m3，且正常生产后可安排掘进机连续

作业。而人工掘进每天只能施工一槽炮，以分段平

巷10.15 m2断面计算每槽炮掘进量约为17.26 m3。

与人工掘进相比，掘进机效率更高，若实现连续作业，效率会成倍提高。

3 结 语

（1）凡口铅锌矿经过多个月的井下试用，

EBZ260H型硬岩掘进机性能较稳定、截割功率大，

可以有效提高全岩巷道的掘进速度和劳动效率，减少装药、爆破等施工环节，作业安全性显著提高，

同时避免爆破对围岩造成的破坏，有利于提高围岩的稳定性，体现了掘进机安全、高效、高质量和易操作的特性。

（2）通过对掘进机使用成本和效率分析，在相同条件下，掘进成本与人工风钻掘进相比，没有太大提升，但是采用掘进机掘进机械化作业程度高，而且可以实现连续作业，掘进效率得到极大提升，能够有效保障井下重点采准盘区施工进度，是矿山未来机械化掘进发展的方向。

参考文献:

[1]

马忠跃.岩巷快速掘进装备现状与发展趋势[J].矿业装备,2017(06): 76-77. [2]

王增春,赵占军,相 磊.悬臂式掘进机关键技术探讨[J].煤炭技术, 2011,30(5):247-249. [3] 黄沛生.凡口铅锌矿采矿工艺现状与浅析[J].矿冶,2001,10(4):1-5. [4]

张木毅,付廷森,颜克俊.凡口铅锌矿无轨采矿工艺及设备的应用[J].采矿技术,2001,1(3):7-10. [5]

王秀武.EBH315悬臂式掘进机在硬岩巷道中的应用[J].石化技术, 2019(4):62-69.

(收稿日期:2019-08-01) 作者简介:田志刚(1974—)，男，湖南黔阳人，高级工程师，学士，主要研究方向为采矿工艺技术研究和安全生产管理。