第22期总第224期内蒙古科技与经济
N o.22,the 224th issue
2010年11月
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N ov .2010
孙怀臣
(神华准能公司黑岱沟露天煤矿，内蒙古薛家湾 010300)
摘 要：通过对轮斗生产工艺系统采矿参数的分析，确定轮斗采掘带最佳采掘宽度，提出了最佳采掘工艺方案，从而使轮斗连续生产工艺系统更适应黑岱沟露天煤矿的发展要求。 关键词：垂直切片；轮斗挖掘机；黑岱沟；露天煤矿
中图分类号:T D 82.9(226) 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2010)22—0088—02 黑岱沟露天煤矿的轮斗挖掘机是由德国克虏伯(KRUU P)公司引进的SchRs 710/1×15紧凑型轮斗挖掘机，它的理论
设计能力为3100m 3/h(实方)。轮斗两套生产系统从2003年投入运行时的年产量350万m 3到2009年的年产量910万m 3，每年平均以93万m 3的产量递增。但由于受气候和其他各方面因素的影响使轮斗系统的实际年生产能力与设计年生产能力相差很多。随着黑岱沟露天煤矿的扩能改造尤其吊斗铲倒堆工艺形成后，轮斗连续生产工艺系统在黑岱沟露天煤矿跟踪式推进方式采矿布置中，起着龙头推进的作用。通过对轮斗采掘参数进行分析，出影响轮斗运行时间和产量的因素，通过优化轮斗采掘带宽度总结出增加轮斗系统运行时间，提高生产能力的方法和途径，从而实现轮斗系统发挥高效率生产。1 矿区概况
准格尔项目黑岱沟露天煤矿是国家八五、九五重点建设项目，于1976年开始筹建,1990年开工建设,1996年试生产,1999年末正式移交投产。位于准格尔煤田中部的黑岱沟露天煤矿面积为50.33km 2，煤层属石炭二叠纪，煤层平均厚度28.8m ，境界内可谷胱甘肽过氧化物酶
cd11采原煤储量14.98亿t ；煤质为低硫、
低磷、高灰熔点、较高挥发份和较高发热量的长焰煤，应用基低位发热量为4000～5600kcal/kg，是优质动力和气化及化工用煤，有绿煤炭之美称。
年生产能力2000万t 的黑岱沟露天煤矿，主要生产及辅助工程设备和技术从美、德、英、日、加拿大等国引进，代表了世界先进水平。矿内主要大型采运设备有：德国克虏伯(KRU UP )公司生产的SchR s 710/1×15紧凑型轮斗挖掘机4台，美国Bucyrus 公司生产的吊斗铲1台,BE 公司生产的395B 电铲5台,PH 公司生产的P&H2800电铲1台，美国勒图尔勒公司生产的装载机1台，国产WK -10B 电铲3台、W K-35电铲3台、2300-T Z 电铲1台。小松莱
赛公司生产的630E 型154t 卡车58台、
730E 型185t 卡车5台、830E 型220t 卡车10台。
黑岱沟露天煤矿上部黄土平均厚49m ，其剥离采用紧凑型轮斗挖掘机——胶带输送机——排土机连续开采工艺；中部岩层平均厚56m ，分上下两部分开采，其上部20m ～45m 岩石采用单斗——卡车间断开采工艺；其下部36m 岩石采用抛掷爆破——吊斗铲倒堆工艺开采。底部毛煤采用单斗铲自卸卡车——破碎站——胶带输送机半连续工艺，优、劣煤实行分采分运。选煤厂采用跳汰和重介洗选工艺。2 轮斗系统表层黄土剥离情况
采区2003年～2020年期间开采第一条采区，适宜轮斗开采的黄土量为277.78Mm 3，约占该时间段黄土总量的51.4%。本矿一期工程使用4台SchRs 710/1×15型轮斗挖掘机进行黄土剥离，最大采高
15m 。由于第一条区的黄土地形为中部高两头低，黄土层厚度亦为中部厚两侧薄。故轮斗挖掘机工作线长度自上而下是逐渐增长的，其台阶高与工作线长度相适应。为充分发挥轮斗挖掘机的效率，台阶成功之路的动物
高度不宜小于轮斗直径的0.5～0.7倍。故此确定轮斗挖掘机台阶高度从上到下依次为上部组合台阶15m ，第一台阶11m ～12m ，第二台阶10m ～11m，第三台阶9m ～10m ，第四台阶8m ～9m 。轮斗挖掘机工作线长度根据轮斗挖掘机生产能力、工作线年推进速度及台阶高度确定，由于黄土层厚度、工作线年推进速度各年不尽相同，故轮斗挖掘机工作线长度每年是变化的。每台轮斗挖掘机工作线长度也不相同，自上而下逐年增长。3 提出问题的背景
在轮斗挖掘机作业过程中，轮斗挖掘机在生产线端工作面上每采完一幅(即采完一次上下分层后)，都要退车停止挖掘由轮式推土机整平工作面，使采掘过后的地面平整，以保证轮斗挖掘机平稳向前行走，完成采掘推进。因此，采掘带宽度的大小决定平整工作面的频率，对轮斗挖掘机的效率影响很大。在采掘高度相同推进距离相等的情况下，采掘带宽度越小，越会使工作面整平、设备退车调头、后续设备调车等非工作时间增加，减少了斗轮挖掘机的实动率，从而降低了轮斗系统的生产能力。在原设计中，仅从与下部单斗挖掘工艺系统采掘台阶相协调一致的角度出发，确定轮斗挖掘机采掘带宽度为20m ，但在实际生产中，轮斗系统各设备作业台阶与下部单斗系统各设备作业台阶的设备作业方式关联很小，没有必要过多地考虑与单斗台阶采掘带宽度一致问题。因此，我们有必要确定一个合理的轮斗挖掘机的采掘带宽度，以增大轮斗系统的生产能力，提高轮斗连续系统的生产效率。
4 确定轮斗挖掘机采掘带宽度的计算
在轮斗挖掘机采用垂直切片作业时，计算当轮
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收稿日期:2010-06-10
作者简介：孙怀臣(1968—)，男，党员，工程师,1989年毕业于内蒙古海拉尔煤校，现任神华准能黑岱沟露天煤矿轮斗队
队长。
孙怀臣・黑岱沟露天煤矿轮斗挖掘机采掘工艺的优化2010年第22期
斗挖掘机最大采掘高度为15m的情况下的合理采掘带宽度。如图1，图2所示，在轮斗挖掘机采掘最上分层时，其斗轮臂在水平投影上的长度计算公式L1=L2-(h2-h1)2=15.13m,
式中:L——斗轮体中心距机械回转中心距离,
16m;
h2——斗轮体中心距地面最大高度,
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13.9m;
h1——受料臂铰点轴高度,8.7m。
当轮斗挖掘机在采掘最下分层时，斗轮臂在水平投影上的长度计算公式
L2=L2-(h1-h3)2=15.32m
式中:h3——斗轮体中心距地面最小高度,
4.1m 。
图3 轮斗挖掘机在采上下分层时的回转角由图3可知，斗轮挖掘机采掘带最大宽度为:
B M AX=(L1+r)si n 1+(L2+r)sin 2-H cot
=24.17m,
式中: 1——轮斗挖掘机采掘最上分层时，斗轮
臂向采掘台阶一侧的回转角，取经
验值 1=80°;
2——轮斗挖掘机采掘最下分层时，斗轮
臂向采空区一侧的回转角，取经验
值 2=55°;
H——轮斗挖掘机工作面台阶高度,15m
r——斗轮体半径,4.1m;
论文网站——轮斗挖掘机工作面台阶侧面坡角,
55°。
由以上计算可知，当台阶高度15m时，轮斗挖掘机的最大采掘宽度为24.17m，取最佳采掘带宽度24m。
当吊斗铲倒堆工艺形成并正式投产后，轮斗Ⅰ系统与Ⅱ系统全部投入生产，并处于合并后第一采区边缘，轮斗挖掘机的采掘台阶高度发生变化，分别为10m,11m,12m。此时轮斗连续生产系统效率直接约
束采面的推进速度，最佳采掘带宽度还需要重新确定。依据计算得出:
当H=10m时，取h2=9m,h3不变，最大采宽B M AX=28.5m，取最佳采宽28m。
当H=11m时，取h2=10m,h3不变，最大采宽B M AX=27.8m，取最佳采宽27m。
当H=12m时，取h2=11m,h3不变，最大采宽B M AX=26.96m，作业时可略增大 1角度，取最佳采宽27m。
5 总结
针对影响轮斗运行时间的各方面因素，由于确定了最佳合理的采掘带宽度，使轮斗挖掘机每采掘3幅推进的距离相当于按原设计采掘带宽度推进4幅。按年推进采宽300m计算，每年可节省4幅的工作面平整时间。另外，由于采掘带宽度增大，按设计两采一移来计算，每次可增大移设步距14m，减少了移设次数，提高了轮斗挖掘机的生产效率和年生产能力。虽然目前轮斗系统的生产能力有所提高，但我们还须深挖潜能，发挥出轮斗系统的最大效率，对提高黑岱沟露天煤矿生产能力降低设备运行成本意义重大。
(上接第87页) 节机组无功功率，控制方式实现以适应内蒙古中调确定的要求为最终目标。 电厂AVC子站与内蒙古中调AVC主站通过现有远动通道通信。 发电厂AVC子站具有数据采集功能。为避免信息
的重复采集，获取与调度同源数据，发电厂AVC子站通过与远动RT U装置的通信获取母线和机组的实时数据，数据包括：母线电压(双母线结构可采集一母，二母两条母线电压，并根据母线电压值在母线检修时切换控制的目标母线)、机组有功、机组无功、定子电压、定子电流数据。AVC装置以脉宽调节方式输出控制信号，其控制信号经过DCS硬件控制回路，输出至AVR，调节机组无功出力。当手动调节(A VC退出)时,DCS开断此硬件回路，防止AVC信号误送至AVR(AVC投入时该节点常闭)。!A VC子站状态信号可以输出至电厂DCS系统，供电厂运行人员监视。∀采用中控单元/执行终端配置方式，配置2台中控单元(主/备)和2台AVC执行终端，终端与机组一对一配置。且中控单元有主备功能，主中控单元故障时，可切换至备用中控单元，保证系统正常运行。主中控单元恢复后，自动切回主中控单元控制。
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3 方案实施效果
华电包头发电厂无功电压自动控制(AVC)系统方案将AVC自动调节与现有的实时监控系统有机地结合起来，充分发挥了原有的实时监控系统功能的强大优势，减少了现场硬件设备的数量，提高了现有设备的利用率。
工程实施之后于2009年7月在蒙西电网内率先与中调指令端进行了联调和试运，效果良好。以下为AV C装置投运前后电压数据如图2、图
3:
通过对图2和图3的对比分析可以得出以下结论: 未投AVC调节时系统线路电压波动约为2KV，投运AVC后系统线路电压明显减小，仅为1KV，波动幅值相应减小50%; 投运AV C后的系统线路电压波动的频率明显减小，提高了供电电压品质。可见,A VC装置投运后，降低了现场运行人员的劳动强度，提高了中调端、厂站端的自动化水平。
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