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1、 露天矿设备选型与计算专 业 矿山机电09-6(1) 作者姓名 谢庆坤 指导教师 薛 风 定稿日期：2022年10月15日 露天矿设备选型与计算新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书学 生 姓 名谢庆坤专业班级矿山机电09-6（1）设计(论文)题目露天矿设备选型与计算接受 任务 日期2012年3月5日完成任务日期2012年4月10日指 导 教 师薛风指导教师单位新疆工业高等专科学校设计(论文)内容目标通过本次毕业论文，培养学生综合运用所学基础理论，基本知识，基本技能和专业知识，联系生产机科研实际完成某一课题，全面检验学生分析和解决问题的能力，使学生掌握基本设计方法，受到初步工程技
2、术训练设计(论文)要求本次毕业设计（论文）培养学生独立工作能力，侧重与开发学生创造力，应在巩固所学专业理论知识的基础上，熟练掌握专业基本技能，从而达到具有从事专业实际工作的初步能力论文指导记录2012年3月5日至3月11日：查阅相关文献及数据，构思文章基本框架，观点及研究思路，并最终确定初稿。2012年3月12日至3月26日：对文章进行修改，并在指导老师的指导下修改文中的缺陷及格式。2012年3月27日至4月9日：根据指导老师的意见最终定稿，准备答辩。参考资料1尹茂峰，浅谈设备状态维修，设备管理与维修，2005.32李晓豁，露天采矿机械，北京：冶金工业出版设，2010.93陈国山，露天采矿技术
3、，北京：冶金工业，2008.34汪理全，矿业工程概论，2004.8注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表学 生 姓 名谢庆坤专业班级矿山机电09-6（1）设计(论文)题目露天矿设备选型与计算指导教师（签名）薛风指导教师单位新疆工业高等专科学校指导教师评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年月日答辩记录成绩： 提问教师签字： 年月日答辩小组意见答辩成绩： 答辩小组组长签字： 年月日 露天矿设备选型与计算摘 要本论文主要介绍和整理了用于露天煤矿的钻孔设备（潜孔钻机和牙轮钻机）、采掘设备（单斗挖掘机、多斗挖掘机、前端式
4、装载机和露天铲运机）、运输设备（电动机车、汽车运输和带式输送机以及其他运输设备）和排土设备（排土机、排土犁和单斗挖掘机排土）的选型原则与计算。关键词：钻孔设备；采掘设备；运输设备；排土设备 AbstractThis paper mainly introduces and finishing the used to open coal mine drilling equipment (DTH RIGS and cone drill), mining equipment (single dou excavator, many measures excavator, front-end loader
5、 and outdoor type differentials), transportation equipment (electric locomotive, automobile transportation and belt conveyor and other transportation equipment) and row soil equipment (row soil machine, row plough and a single soil excavator row earth) the selection principles and calculated.Keyword
6、s: drilling equipment; Mining equipment; Transport equipment; Row soil equipment目 录摘 要IAbstractII第 1 章 露天开采的特点及国内外发展现状11.1 露天开采特点：11.2 国内外发展现状11.3 露天采场要素及有关名词术语2第 2 章 钻孔设备选型与计算42.1 简介42.2 钻孔设备选型的依据42.3 钻孔设备的选型计算42.3.1 主要参数计算5第 3 章 采掘设备的选型与计算103.1 简介103.2 常用的采装运设备103.3 单斗挖掘机选型与计算113.3.1 单斗挖掘机的选型依据113
7、.3.2 挖掘机选型计算113.3.3 设备间的配套153.3.4 挖掘机斗容与矿岩运量的关系153.4 前端式装载机183.4.1 选型原则193.4.2 前装机与挖掘机的配套关系203.4.3 设备台数计算203.5 露天铲运机213.5.1 选型原则213.5.2 生产能力及设备数量计算213.6 多斗挖掘机22第 4 章 露天矿运输设备选型与计算234.1 简介234.2 露天矿设备选型依据264.3 露天矿运输设备选型计算264.3.1 铁路运输264.3.2 汽车运输294.3.3 带式输送机运输344.3.4 钢绳运输及其他运输37第 5 章 露天矿排土设备选型与计算395.1
8、简介395.2 露天矿排土方式405.3 排土设备选型计算415.3.1 排土机选型与生产能力计算415.3.2 排土犁选型与计算445.3.3 单斗挖掘机排土455.3.4 矿用推土机46第 6 章 露天矿设备维修与管理486.1 机电设备维修一般规定486.2 机械设备维修486.3 露天设矿备管理51致谢55参考文献56新疆工业高等专科学校|机械工程系IV 露天矿设备选型与计算第 1 章 露天开采的特点及国内外发展现状1.1 露天开采特点：1.需要移运大量的剥离废弃物。剥采比的大小直接影响经济效益。（比如海州矿，每年赢利2.5亿元；而平庄西露天矿亏损）。2.露天采场作业空间大，可采用大型
9、生产设备。故大型露天矿投资较大。安家岭40亿元。比如：准噶尔黑岱沟矿投资为97亿元。平塑安太堡露天矿总投资6.9558亿美元（19851987年）3.生成能力大。可达30005000万吨/年（煤）。比如：原西德弗尔图纳露天煤矿，设计能力为5000万t/年，n=1.83。4.工效高。 5.安全程度高,劳动条件好。没有瓦斯、冒顶等。6.成本低。7.建设速度快。一般35年可建成。8.受气候影响大。生产具有季节性。9.资源回收率较高。一般90%以上，无需保安煤控。10.占地面积大。破坏生态环境。比如海州矿达30平方公里。11.对矿床埋藏条件要求严格。一般埋藏浅、煤层厚的适合露天开采。1.2 国内外发展
10、现状由于露天开采比地下开采具有不可比拟的优越性，自20世纪以来，在全世界范围内，在煤炭、冶金、建材、化工等行业露天开采得到了广泛的发展。大约2/3的矿产资源是用露天开采的。其中煤炭已由1913年的6.6%增加到目前的40%以上。特别是美国、俄罗斯、加拿大、波兰等国的露天矿发展较快，比重较大。据1981年统计，我国露天开采的比重是（产量）铁矿石86.4%，化工原料70.7%，建筑材料约100%，煤炭越4%（逐年增加）老露天矿：海州、抚顺、平庄、新邱、小龙潭、哈密三道岭、大峰。新疆、内蒙是我国煤炭储量最多。其中内莱探明储量2225亿吨。有准格尔哈尔鸟泰、东胜露天矿、胜利露天矿、宝日希勒，平朔安家岭
11、，昆明先锋等准备开发的露天矿。内蒙白音华一 二 三 四露天矿 大唐国际胜利二号露天矿(设计3000万吨)我国露天开采技术的发展趋势是：设备大型化，开采规模大型化，工艺连续及连续化，开拓方式多样化强化开采，加强管理现代化和技术现代化。1.3 露天采场要素及有关名词术语1.露天矿（surtact mining）从事露天开采的矿山企业。2.露天采场（open pit）具有完整的生产系统，进行露天开采的场所。（即矿坑）3.露天开采境界（pit limit）露天采场开采结束时的空间轮廓。4.露天采场边帮（pit slope）由露天采场四周的台阶平盘和坡面组成的总体。由顶帮、底帮、端帮构成。5.顶帮（to
12、p slope）位于露天采场矿体顶极侧的边帮。6.底帮（Foot slope）位于露天采场矿体底板的边帮。7.端帮（end slope）位于露天采场矿体端部的边帮。8.工作帮（working slope）露天采场内由正在进行着矿山工程的台阶组成的边帮。9.非工作帮（non-norking stope）露天采场内由已经结束矿山工程的台阶组成的边帮。10.工作帮坡角（working slope angle）通过工作帮最上台阶和最下台阶的坡底线的假想平面与水平面的夹角（）。11.非工作帮坡角（non-working slope angle）通过非工作帮最上台阶坡顶线和最下台阶的坡底线的假象平面与水平
13、面夹角（）。12.台阶（bench）按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯。由平盘、坡面、坡顶线、坡底线、坡面角（）、台阶高度（）等要素组成。13.平盘（berrn）台阶的水平部分或近水平部分。（由上下平盘）14.坡面（bench slope）台阶上下平盘之间的倾斜面。15.坡顶线（bench edge）台阶上部平盘与坡面的交线。16.坡底线（bench tol）台阶下部平盘与坡面的交线。17.坡面角（bench angle）台阶坡面与水平面的夹角。18.台阶高度（bench height）台阶上、下平盘之间的垂直距离。19.剥采比（stripping ratio）剥离量与有用矿物
14、量之比值。20.生产剥采比（operational stripping ratio）在一定生产时期内，以露天采场采出的剥离量与有用矿物量的比值。第 2 章 钻孔设备选型与计算 2.1 简介钻孔机械是露天采矿中钻爆法崩落岩石的重要设备之一，可根据露天采矿深孔爆破法的需要，在岩体上钻进一定孔径、一定深度穿和一定方向的、供爆破装填炸药用的炮孔。钻孔作业不仅是露天矿生产工艺的重要环节之一也是一个繁重而费用昂贵的工序,穿孔的速度和炮孔的质量对爆破、采装以及破碎等各项作业都有影响。采掘设备和运输设备的生产能力、寿命和作业效率都与采掘的爆破质量有关。根据矿岩的性质和所采用的钻机不同，生产能力和穿孔费用差别很
15、大。一般情况下，露天开采的钻孔成本约占每吨采掘物开采总成本的16%36%。因此，钻孔机械对整个露天矿的生产具有重要的意义。钻孔机械种类繁多，为了获得较高的劳动生存率、降低钻孔成本，必须根据不同岩石的物理机械性质，选择合理的钻孔方法，确定各种具体条件下最合适的机械类型。2.2 钻孔设备选型的依据根据不同岩石的物理机械性质。根据采剥总量、开采工艺和要求的钻孔爆破参数以及装载设备。根据矿山具体条件和特殊要求。如打边坡欲裂孔、锚索孔、放水孔等选用潜孔钻机更适合。比较简单的方法是按采剥总量与孔径的关系。动力条件。动力源往往决定选用钻机的类型，大中型矿山一般都选电动的。工作的可靠性，寿命长短，价格是否合理
16、，零部件的供货周期。根据钻机的机械效率，如牙轮钻机的钻孔效率较钢丝绳冲击式钻机高45倍，较潜孔钻机高12倍。实践表明，对于十分坚硬的岩石、炮孔直径小于170mm时，潜孔钻机优于牙轮钻机；对于对于软和硬的岩石、炮孔直径大于170mm时，牙轮钻机优于潜孔钻机。牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备，适用于各种硬度的矿岩作业，设计大中型矿山钻孔设备首先考虑选用牙轮钻机。中硬以上的矿岩采用牙轮钻机钻孔设备优于其他钻孔设备。2.3 钻孔设备的选型计算2.3.1 主要参数计算一、 牙轮钻机计算1. 牙轮钻机的台班生产能力牙轮钻机的台班生产能力，可按下式计算:式中 牙轮钻机的生产能力，m/（台班）； 牙轮钻机的
17、机械转速，; 班工作时间，h; 工作时间利用系数。2. 钻具转速钻具的转速对钻孔速度有直接的影响，在一定范围内，转速越高钻孔越快，但转速太高将造成回转机构的强烈震动，不仅降低钻头的使用寿命，也降低钻孔的速度。目前，国内外牙轮钻机的钻具转速多为0150r/min，低转速用于接卸钻杆、大孔径和硬岩的钻孔，高转速则用于小孔经和软岩钻孔。对于不超顶不移轴布置的牙轮钻头，其钻具转速n(r/min)可按公式确定:3. 轴压力如果牙轮的牙齿较钝，所需的轴压力应加大；如果岩石有裂隙或夹块，应适当减少轴压力以减轻钻机的震动。合理的轴压力可根据式确定：或式中 岩石特性系数； 轴压力，kN; 岩石的坚固性系数； 实
18、验用钻头的直径，=214mm。 轴压与钻速成正比，但却不是严格的直线关系，具体取决于钻头单位面积上的作用力P/F（F为钻头与岩石的接触面积）和岩石抗压强度之间的关系。表2-1 岩石特性系数岩石种类最软软中软中软中硬硬抗压强度/MPa17.5562104754. 钻具转矩根据美国休斯公司的实验分析，钻具的转矩M(Nm)可有式计算：5. 排渣风量排渣风量的大小对钻孔速度和钻头的使用寿命影响很大，合理的排渣风量应保证在钻杆与孔壁见的环形空间内有足够大的回风速度，以便及时地将孔低岩渣排除孔外。该回风速度必须大于最大的颗粒岩渣在孔内空气的悬浮速度9即临界沉降速度）。根据经验，回风速度大约为25.4m/s
19、，最低不能小于15.3m/s。一般可用式计算岩渣的悬浮速度(m/s)：合理的排渣风量按式计算：式中 岩渣的最大颗粒，mm;岩石密度，kg/;考虑漏风的系数，取=1.11.5；钻杆外径，mm。目前，牙轮钻机多采用低压(0.350.4MPa)大风量的压气排渣。6. 钻孔速度 钻孔速度是反映牙轮钻机先进性和工作制度合理性的主要指标，其大小与钻孔的参数、排渣介质、排渣风量、钻头形式及其新旧程度、岩石的可钻性等有关。 牙轮钻机的钻进速度(cm/min)可按式估算：7. 回转功率回转功率N(Kw)推荐经验公式：8. 钻孔直径 当轴压p和转速n固定时，钻孔直径D与钻速v成反比。实际上，当钻孔直径p增大后，钻
20、头的直径和强度也加大，只要相应采用更大的轴压和转速，钻孔速度v并不会降低。另外，当钻孔直径增大，爆破孔网参数也可扩大，从而提高延米爆破量和钻机台年穿爆矿岩量。 设计和生产中，可按矿山采剥总量及开采规模与钻孔直径的关系，并结合挖掘机斗容与钻孔直径的关系选择钻机。表2-2 采剥总量与钻孔直径的关系采剥总量/万吨40050060010001500200030004000钻孔直径/mm2002502503103103803804509. 工作时间利用系数 国内外牙轮钻机的工作时间利用系数是不高的，台日的工作时间利用率仅为71.6%左右。而国外可达到85%90%，这说明牙轮钻机大有潜力可挖。影响工作时间
21、利用率的因素主要有两个方面：一是组织管理缺陷所带来的外因停歇；二是钻机本身故障所引起的内因停歇。 牙轮钻机所需数量的确定露天矿所需牙轮钻机的数量N(台)可按下式确定：式中 Q设计的矿山年采剥量，t; 每台牙轮钻机的年穿孔效率。m/a; q每米炮孔的爆破量，t; e费孔率，%。 图2-1牙轮钻机示意图 图2-2潜孔钻机示意图二、 潜孔钻机计算1). 钻机工作参数 表2-3 钻机工作参数钻头直径转速轴压扭矩8011030400.20.57010015017015300.41.515025020025010150.82.14006002). 潜孔钻机生产能力潜孔钻机的台班生产能力可按下式计算：三、
22、其他钻机和使用条件表2-4 其他钻机和使用条件钻机种类可钻孔径/mm用途一般最大最小手持凿岩机38422325浅孔凿岩和二次破碎辅助作业凿岩台车56761001403842小型矿山主要钻孔作业或大型矿辅助作业潜孔钻机1502505087626580主要用于中小型矿山中硬以上矿岩牙轮钻机25031038044590100大中型矿中硬至坚硬矿岩吊绳钻机200250300150大中型露天矿各种硬度岩石旋转钻机45160软至中硬矿岩火钻200250380580100150含石英高的极硬岩石第 3 章 采掘设备的选型与计算3.1 简介采掘机械是露天采矿的重要设备，主要用于铲挖土壤、矿岩、煤炭等物料，并实
23、现装卸。而采装工作是指用装载机械铲将矿、岩从实体中或爆堆中挖掘出来，并装入运输器内或直接倒卸一定的地点的工作。它是露天开采的全部生产过程的中心环节。采装工作的好坏，直接影响到矿床的开采强度、露天矿生产能力和最终的经济效果。据统计，在土方工程中，约有60%以上的工作量是有挖掘机完成的。因此，如何正确选择采装设备，采用良好的采装方法，以提高采装工作效率，对于搞好露天矿生产具有极其重要的意义。目前在国内外金属露天矿中，均已使用单斗挖掘机为主，虽然，近几年来前端式装载机和轮斗式挖掘机有较大的发展，但仍然没有改变单斗挖掘机采装在露天矿的统治地位。3.2 常用的采装运设备挖掘机是露天矿主要的挖掘设备。露天
24、矿山80%的剥离量和采掘量是用挖掘机械完成的。其种类较多，以电力为动力的挖掘机称为电铲，以柴油为动力的挖掘机称为柴油铲，采用液压传动机构控制机构运行的称为液压铲。按照工作装置的支持方法不同，有挠性和刚性之分。挠性支持的有索斗铲、抓斗铲等；刚性支持的有正铲、反铲和刨铲等。目前，大多数矿山使用的是刚性支持的单斗正向电铲和单斗反向液压铲。单斗挖掘机的作业是周期性的，多斗挖掘机的作业是连续性的。挖掘机械一般有动力装置、传动装置、行走装置和工作装置。单斗挖掘机和轮斗挖掘机还有转台，多斗挖掘机还有物料输送装置。动力装置有柴油机、电动机、柴油发电机或外电源变流机组。柴油机和电动机大多用于中、小型挖掘机械，用
25、一台原动机集中驱动，两者可互换。柴油发电机组用于大、中型挖掘机械，用多台电动机分散驱动。行走装置主要用来支承机械、使机械变换工作位置和转移作业场地；另外，链斗式挖掘机和环轮式挖掘机的铲斗，随着行走装置的连续行走而切削土壤。行走装置有履带式、轮胎式、步行式、轨行式、浮游式和拖挂式等几种。作业场地固定时用履带式；作业场地多变时用轮胎式；因施工条件特殊而必须架设专用轨道时用轨行式；挖掘机下水用浮游式；小型单斗挖掘机的行走装置无动力源时用拖挂式；作业场所固定、机器质量大时用步行式。步行式行走装置大多用于单斗挖掘机中的大、中型拉铲挖掘机和轮斗挖掘机。3.3 单斗挖掘机选型与计算3.3.1 单斗挖掘机的选
26、型依据单斗挖掘机主要根据矿山规模、矿岩采剥总量、开采工艺、矿岩的物理机械性质、设备供应等因素选型。特大型露天矿一般应选用斗容不小于810的挖掘机；大型露天矿一般选用410的挖掘机；中型露天矿一般选用斗容为24挖掘机；小型露天矿一般应选用斗容为12的挖掘机。采用汽车运输时，挖掘机铲斗容积与汽车重量合理匹配，一般一车应装46斗。3.3.2 挖掘机选型计算1). 生产能力的计算挖掘机台班能力受到各种技术和组织因素的影响，如矿岩的性质、爆破质量、运输设备的规格、其他辅助作业配合条件和操作技术水平等。生产能力可按下式计算：式中挖掘机铲斗容积，；挖掘机铲斗满斗系数；T挖掘机班工作时间，h;班工作时间利用系
27、数；t挖掘机铲斗循环时间，s;矿岩在铲斗中的松散系数。1. 理论生产率理论生产率是指一台挖掘机在“计算条件”下连续工作1h所得的生产率。“计算条件”是指：土壤为计算土壤，工作面高度为标准高度，挖掘半径为平均挖掘半径，卸载高度和卸载半径都不大于最大值的90%。工作速度为计算速度，回转卸土，各机构协同动作。此时，理论生产率为：式中V铲斗的几何容积，；n每分钟工作循环理论值，；t每一工作循环延续的时间，s。式中挖掘时间，决定于挖掘速度和行程，对于正铲铲斗从下部位置之上部位置时所收起的钢丝绳滑轮组长度，m;铲斗的提升速度，m/s;满斗从工作面转向卸载处的时间，s;空斗从卸堆处返回工作面的时间，s;机器
28、卸载时间，可由下表查取。表3-1 卸载时间卸载条件斗容 /卸载时间沙黏土含石块黏土有石块之土，爆破岩石湿而黏的土爆破不好的岩石弃土堆0.25236120.20.250.50.20.251.50.20.251.50.20.251.53.03.55.01.01.52.0运土车辆0.250.751236120.50.50.71.51.01.21.52.71.51.82.03.02.02.53.03.84.04.55.06.56.06.06.08.02. 技术生产率技术生产率决定于挖掘机的实际挖掘速度、土壤的松散程度、铲斗的装满程度等，是在给定的挖掘高度、回转角度的条件下所具有的生产能力。式中铲斗的装
29、满系数，查表；土壤松散系数；循环时间影响系数，是在给定的情况下，每分钟最大可能循环次数和在“计算条件”下的每分钟理论循环次数n的比值，及k=，它与土壤的性质、工作面高度、回转角度及运输车辆的容积有关，查表。表3-2 铲斗满装系数的最大值土壤名称干沙、干砾、石碎石、爆破岩石湿沙、湿砾石石沙质黏土湿中等粘土重黏土湿重黏土沙质黏土爆破不好的岩石中等黏土土壤级别、满载系数0.951.051.151.251.21.421.31.50.951.11.251.451.051.10.750.91.11.2表3-3 循环时间影响系数k值干沙与砾石湿沙与砾石干沙质黏土湿沙质黏土湿黏土重级干黏土重级湿黏土中级干黏土
30、碎石爆破岩石爆破不好的岩石、1.291.221.211.140.930.980.841.090.980.73表3-4 k值与回转角的关系回转角/（）7090135180k1.071.110.820.880.70.763. 实际生产率实际生产率是指一台挖掘机在一段工作时间内(小时、班、日、月和年)的实际平均生产率。实际生产率是在技术生产率的基础上，考虑机械工作时间的利用系数k，查表。以及司机操纵的熟练程度的影响系数k来计算的。实际生产率为：kk在式中，对于用手操纵，取k=0.81;对于伺服机构操纵，可取k=0.860.98。2). 设备数量的计算露天矿生产配备的挖掘机台数不考虑备用数量，但不应少
31、于两台。如果采矿和剥离作业的工作制度不同、设备型号不同以及生产效率相差较大时，可以分别计算采矿和剥离作业所需要的挖掘机台数。此外，若矿山还有其他工程，如修路、整理道坡和边坡及倒推等，可考虑备有前端式装载机、铲运机和推土机等辅助设备。矿山所需挖掘机台数可按式计算：A年采剥量，；挖掘机台年效率，值可通过计算或参考挖掘机实际台年生产能力选取，并考虑效率降低因素。3.3.3 设备间的配套为了充分发挥矿山设备的效率，需要各工艺环节设备间的彼此相适应，做到设备配套合理，技术经济指标好。如矿山产量与设备规格、生产设备与辅助设备之间，都需要有合理的匹配，这样才能充分发挥各生产设备的最佳功能，以提升矿山的综合经
32、济效益。矿山规模确定后，一般的做法是：首先选择合适的铲装设备，并确定与之配套的运输设备，然后选择其他的主要采掘设备，主要采掘设备合理配套之后，在选择辅助设备。3.3.4 挖掘机斗容与矿岩运量的关系单斗挖掘机是露天矿采剥主要的装载设备之一。一般来说，矿山产量越大，挖掘机的斗容也就越大。对于、级的岩石，挖掘机斗容V与 矿山产量的关系可以用下式计算： 当日产量小于时：式中基量系数，取34；增量系数，取22.5。当日产量大于时：式中基量系数，取69；增量系数，取11.5。矿山生产实验证明，增大挖掘机的斗容可以提高生产率和降低每吨的生产成本。据统计资料介绍，铲斗由增大到，使用费用降低20%。但是，过大的
33、矿用挖掘机使投资加大，设备结构复杂，制造周期长，实用价值不大；而且一旦发生故障将使矿山产量大幅度下降。挖掘机太大，还必将导致载重汽车过大，运输周转时间就会增加。若挖掘机的间歇时间，必须增加汽车的数量，提高道路等级，则将增加设备投资和维修管理费用，使矿石成本提高。因此，近年来世界各国增大挖掘机斗容的趋向减缓。图1挖掘机斗容与矿山产量的关系我国目前斗容为1217的单斗挖掘机已能成批生产，斗容为和的大型挖掘机也已试制成功，并投入生产。但我国研制的120150t级的矿用载重汽车，若大批量生产还存在一些问题；载重为200t以上的汽车刚刚试制出来，仅能小批量投入生产。所以矿用挖掘机的发展首先稳定斗容172
34、0产品的批量生产；更大斗容挖掘机的研制或批量生产可适当拖延一段时间，以免装运设备不配套带来的人力、物力的不必要损失。挖掘机斗容与汽车车厢的比例关系挖掘机铲斗容积和载重汽车吨级与露天矿的产量成比例关系，因而铲斗容积与车厢容积之间也有一定的关系。如果斗容与厢容配合不当，将会影响挖掘机的装满系数及装车周转时间。世界几个地区的露天矿所采用的“斗容与厢容的配合关系”一般美国1416；俄罗斯1314；中国1315。图2挖掘机斗容与汽车厢容的关系图3 车辆周转次数、满箱斗数与运距关系图中的曲线关系表明，挖掘机斗容每增大1，则车厢容积应增大812。由此可以估算出，当矿岩松散容重平均为,铲斗容积与车厢容积的比例
35、应在1：41：6范围内，根据国内外100多个露天矿的统计资料介绍，当挖掘机向汽车装载时，一般以一车不少于3铲斗、不多于7铲斗比较适合；如果装载斗数过少，将延长挖掘机装车时的对位和装载时间；如果装载斗数过多。则增加汽车的待装时间。如图所示，当挖掘机向汽车装载满箱为13斗时时间利用系数值近似直线上升；当斗数大于6时，时间利用系数开始平缓。就汽车周转次数而论，当运距为1km、满厢斗数为12时，汽车效率最高；但挖掘机效率显著下降。矿山实践证明，图中粗线段为较优值。即在运距为1km时以24斗、运距为2km时以35斗、运距为35km时以46斗的配合方案比较合适。比如用斗容为的挖掘机装不同的车型时，一次作业
36、循环时间随着车厢容积加大而减少。据现场标定，当铲车容积与车厢容积比例达到15时，一次作业循环时间较铲斗容积与车厢的比例为11时减少一半。表3-5 不同车型的装车斗数与作业时间汽车载重车辆容积/斗数/每车一次作业循环时间53.61501062362514.5430321642542225256035430100505253.4 前端式装载机前端式装载机(简称前装机)不仅对散状物料进行铲装、搬运和卸载，而且可以进行推土、平整场地作业；此外，还可以用来对岩石、硬土进行轻度挖掘工作。在矿山、建筑、道路、水电和国防经济各个部门得到广泛应用。它对于加快工程建设速度、提高工程质量、减轻劳动强度具有重要作用。
37、根据行走装置的不同前装机可分为轮胎式和履带式两种。露天矿一般采用轮胎式前装机。在国外，这种前装机和重型自卸卡车相配套的采矿方法。特别是在美国，前端式装载机取代露天矿用单斗挖掘机和拉铲形成明显的趋势。这是因为，前端式装载机和机械式单斗挖掘机相比，有以下优点：机动灵活，能在爆破后15min驶入工作面，迅速投入生产；具有较高的经济指标，当生产率相同时，前端式装载机价格为其他机械的20%25%；在缓坡作业的性能比较好。前端式转载机的主要缺点是：生产率仅为相同斗容机械式单斗挖掘机的50%70%；对矿岩块度的适应性差，当爆破质量不好和块度大时采装效率低；轮胎消耗量大。3.4.1 选型原则选择前端式装载机应
38、以系列产品为主，并且尽量使设备型号一致，给矿山管理和维修工作提供方便，从而延长前装机的使用寿命和运营成本。前装机作为露天矿的主要采装设备时，应进行生产能力计算。要选择铲取力和功率较大、适应性较强的前装机，并能与采用的汽车等运输设备相互配套。前装机作为露天矿的辅助设备时，不但要考虑作业项目的零散性对装载效率的影响而且还要考虑额定载重量和牵引力等主要技术性能是否适应矿山生产懂得复杂性要求。前装机的选择除计算其生产能力外，还应根据所装物料的物理机械性质和工作环境进行铲取力、插入力、牵引力和发动机功率的校核计算。表3-6前装机性能比较性能比较爬坡能力/%对储堆的压实性/%作业速度/多性能年生产能力装运
39、能力相同斗容设备价格可铲爆堆高度/m行走稳定性主要应用范围履带式6525301.3差低较高高78差软地面轮胎式25708029好高较低低811好硬地面3.4.2 前装机与挖掘机的配套关系当把前装机作为辅助设备时，其台数与挖掘机台数比为（11.5）1；斗容与挖掘机之比为（0.81）1.如果完全用前装机代替挖掘机承担正规装载作业，其斗容及台数宜采用相应单斗挖掘机的1.31.5倍。3.4.3 设备台数计算已知露天矿山设计生产能力，生产所需的前装机数量确定可按下式计算：式中：生产所需的前装机的数量，台/班；矿山年剥总量，t；工作不均衡系数，一般取1.101.20Z前装机日工作班数；m前装机年工作天数；
40、前装机的班生产能力，t/班。3.5 露天铲运机露天铲运机铲运斗是通过前进进行切土、装料、卸料及撒布物料的拖行或自行设备。在矿山作业中，露天铲运机在松软、松散的土壤中进行剥离、挖掘堑沟、平整路面及填筑路堤等工作，也可配合挖掘机进行辅助作业。3.5.1 选型原则根据使用条件铲运机按其牵引车与铲斗的组装方式，可分为自行式与拖式两种。自行式铲运机的牵引车与铲斗具有统一底盘，分开后不能独立运行。有专用牵引车拉铲斗的称为拖式铲运机，一般它由履带拖拉机牵引，运行速度低，总长度大而转向不灵活，多用于小于600700m的土方工程。自行式铲运机运行速度高，运输距离长。露天矿用的自行铲运机有两种类型：轮胎式铲运机和
41、履带式铲运机。轮胎式铲运机合理运输距离长，运行速度和生产率高。经济合理运距按经济合理运距选择露天铲运机，其最佳距离为1002500m，其中运距在100600m时选用拖式铲运机最经济，运距在6002000m时选用轮胎式铲运机；运距短，场地狭窄，泥湿岩土选择履带自行式铲运机。3.5.2 生产能力及设备数量计算台班生产能力：式中铲斗装满系数；工作利用系数，两班工作时取0.85，三班工作时取0.7；土壤松散系数；T一个工作循环需要的时间，min；铲运机台数计算：式中A年物料铲运量，；铲运机台年生产能力，；n年工作班数，班/a。3.6 多斗挖掘机多斗挖掘机是用若干铲斗连续运转同时进行挖掘、运送和卸料的挖掘机械。它用于运河开挖、沟槽挖掘、边坡修整及矿山剥离和采掘等作业。分类。多斗挖掘机分链斗式和轮斗式两种。特点。多斗挖掘机的主要优点是生产率高，机重和能量消耗均低于同等生产能力的单斗挖掘机，所挖掘的作业面整齐、外形准确，操作简单，劳动强度低，因连续作业而动载荷小。缺点是挖掘能力小，仅能挖掘没有夹杂大块坚硬物料的土壤和矿物，工作装置通用性差。第 4 章 露天矿运输设备选型与计算4.1 简介露天开采，其生产的特点还在于不仅要采掘和运输有用矿物，而且要采掘和运输大量的废石。露天矿的生产过程是已完成一定的剥离岩石量和采出矿石量为目的。露天矿山运输工作所担负的任务，是将露天采场内