节能环保新技术-露天矿开采新应用

此种设备采用技术2。
6、混合动力拉斗铲
拉斗铲属于单斗挖掘机类 ,它是一种铲斗 与悬臂间用钢丝绳挠性连接的用于特大型露 天矿表面剥离或挖掘的单斗刨铲式采装设备。
拉斗铲的种类按驱动动力方式分有电力驱 动、柴油驱动和柴油—电力混合驱动等三种 , 在现代的大型拉斗铲一般均采用电力驱动 。
按行走装置类型拉斗铲可分为迈步式、履 带式和轮胎式三种 ,履带式和轮胎式一般用于 小斗容的拉斗铲 ,而大型拉斗铲由于自重量大 , 所以其行走方式一般采用迈步式。
1.同比作业效率情况下，用电作业综合成本 只是用油的30%；
2.电动作业噪声小，无排废，不污染环境； 3.电动作业可选用防爆电机、全封闭电器， 安全防火。可在重点消防单位作业； 4、可根据用户需要，配置作业计时器、计量 器等自动化功能，实现光、机、电、液一体化。
油电混合“双动力”驱动装置 图示 中国发明专利：ZL03150958.4
此种设备采用技术1。
4、混合动力电铲
电铲又称绳铲、钢缆铲，即机 械式电动挖掘机是利用齿轮、链 条、钢索滑轮组等传动件传递动 力的单斗挖掘机，其生产已有百 年历史，目前所生产的最大斗容 已超过50立方米。
中小型机用柴油机或柴油 机—电动机驱动，而大型机则用 电动机或机组驱动，由外部输入 电能驱动。是现代各种露天矿的 主要采掘设备。
节能环保新技术 油电混合动力在露天煤矿开采新应用
江苏八达重工机械股份有限公司 江苏省油电混合工程技术研究中心
二〇一三年九月一日
一、露天煤矿的现状
1、露天开采技术发展
1）高度集中化开采与集约化经营。世界最大的露天煤矿年产量已达50～ 60Mt/a，位于德国、美国、哈萨克斯坦等国；年产量20Mt/a以上的露天煤矿则遍 及俄罗斯、中国、澳大利亚、波兰、捷克等国。由大型企业集团占有煤炭生产及市 场销售的集中化份额，是矿业集中化开发又一重要趋势。2000年国际十大煤炭公 司控制着8.5亿t的煤炭年产量。
此种设备采用技术2。
9、混合动力推土机
推土机是一种工程车辆，前方装有 大型的金属推土刀，使用时放下推土 刀，向前铲削并推送泥、沙及石块等， 推土刀位置和角度可以调整。推土机 能单独完成挖土、运土和卸土工作， 具有操作灵活、转动方便、所需工作 面小、行驶速度快等特点。其主要适 用于一至三类土的浅挖短运，如场地 清理或平整，开挖深度不大的基坑以 及回填，推筑高度不大的路基等。
（4）低排放设备要变成设备采购的重点。我国露天煤矿多处于高原地区，生 态系统较为脆弱，高排放设备如果大批使用，其排放的各种污染物会对当地环境 产生不可逆转的致命影响。
二、油电混合动力技术简介
1、柴油机与电动机动力混合技术
该项专利技术是通过内燃机和电动机分别驱 动的两套液压动力系统和一套执行系统所组成。 油电转换之间设计有互通、互锁、降压启动及过 流、过载、过热和漏电保护系统，并设计有电缆 跟踪自动收放装置。采用该专利技术具有如下优 点：
（1）采用节能环保型设备，以缓解燃油成本不断加大带来的综合成本不断攀 升的问题。
（2）加大设备投入，选用国产性价比较高的设备取代目前矿山设备依靠进口， 维修成本较高的问题。
（3）大型设备电气化，尽量选用利用电力驱动的设备。随着目前我国发电方 式的增加，风力发电、水力发电、太阳能发电和核能发电等新技术的应用，我国 的发电成本历年逐年下降。
3、我国露天煤矿现状
进入21世纪以来，我国露天采煤新高潮正在兴起。煤炭是我国重要的基础 能源和原料，在国民经济中具有重要的战略地位。露天煤矿开发与建设，是我 国“十一五”期间建设十三个大型煤炭基地的重要组成部分。国家《“十一五” 煤炭行业发展规划》中提出“大型煤炭基地建设将以大型煤炭企业为主体，优 先建设大型现代化露天煤矿和矿井”；《中国节能技术政策大纲》12.3.1中明 确指出“新建矿山，在采矿技术和经济条件允许的情况下，优先采用露天开采 。大中型露天矿，边坡稳定，岩石坚硬，尽量采用陡帮开采；深凹露天矿，宜 采用汽车胶带联合运输方案；露天采矿设备应逐步大型化、配套化。”
2）露天开采工艺日趋完善。 ——设备大型化与开采集中化。目前单斗电铲勺斗容积已达76.5m3，其装载 重量超过100t；与之相匹配的卡车载重量已达363t。单个露天矿的生产能力已逾 60Mt/a。 ——开采工艺的连续化。最具代表性的连续工艺是轮斗挖掘机-带式输送机-排 土机，采用这种工艺可以实现高效率、低成本。近40～50年中，露天矿半连续工 艺得到了越来越广泛的应用，以适应当地的矿床埋藏条件。
而采用国家电网中的电力作业，高峰期间用电单价（全国平均）约为 1.00元/kw，其低谷电价（全国平均）约为0.3元/kw，其峰谷平均电价约为 0.7元/kw。即采用国家电网的单位电力成本(0.7元/kw)，只是用燃油成本 （1.76元/kw）的40%左右；
2、露天煤矿的开采特点
①资源友好—回采率高，可以达到95%以上；
②安全友好—死亡率低，可以连续多年保持零死亡率；
③环境友好—土地复垦，容易实现露天采矿与生态环境重建一体化；
④集中开采—生产规模大，吨煤投资与生产成本低；
⑤机械化程度和人均工效高，便于实现现代化管理；
⑥能够突出体现煤炭资源安全、高产高效、高回收率的开发。世界各主要采煤国 都优先发展露天采煤，各自国家露天开采产量所占比例如下：德国76.6%，澳大 利亚71.2%，印度70.5%，美国67.0%，俄罗斯58.2%，南非52.9%，波兰32.0%。 目前我国露天煤矿的产量只占总产量的5.0%左右。
我国目前正在改扩建、新建和待建的露天煤矿有胜利东一号露天煤矿、胜 利东二号露天煤矿、胜利东三号露天煤矿、胜利西一号露天煤矿、胜利西二号 露天煤矿、白音华一号露天煤矿、白音华二号露天煤矿、白音华三号露天煤矿 、白音华四号露天煤矿、黑岱沟露天煤矿、哈尔乌素露天煤矿、安太堡露天煤 矿、安家岭露天煤矿、平朔东露天煤矿、霍林河露天煤矿、伊敏河露天煤矿、 扎哈诺尔露天煤矿、宝清朝阳露天煤矿、魏家卯露天煤矿、小龙潭露天煤矿、 先锋露天煤矿、宝日西勒露天煤矿等。
设备按驱动动力方式分有电力驱动、柴 油驱动和柴油—电力混合驱动等三种 ,在现 代的大型拉斗铲一般均采用柴油机驱动 。
设备的主要特点是 :主机设备技术成熟， 可以直接利用现有的履带式起重机进行改装； 斗容量大 ,最大可达150m3；悬臂长 ,最长可 达200m ；作业范围大 ,功率及机重大 。
此种设备小型采用技术1，大型采用技 术2。
1、混合动力旋挖钻
混合动力旋挖钻是用于煤矿开采爆破前 的爆炸孔的钻孔成型。旋挖钻机适应我国大 部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基 本可满足工程的使用。
该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、 自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂 直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机 操纵一般采用液压先导控制、负荷传感,具 有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬 可适用于工地多种情况的需要。
3）矿山企业管理智能化。随着计算机技术的日新月异，计算机已广泛应用到露 天开采许多领域，从矿床勘探与地质模型建立到矿山设计计划，从矿区及矿山生 产管理到设备故障监测等，计算机已成为提高改善露天矿管理水平与经济效益不 可缺少的有力工具。
4）重视资源开发、生态环境的可持续发展。对于矿山环境保护方面，如复垦造 田，三废处理，滑坡防治，煤炭自燃防治等，提出了露天采矿与生态重建一体化 等新理论、新方法与新技术问题。合理充分开发与利用矿产资源，实现矿业可持 续发展，造福子孙后代，已受到各国普遍关注。
4、我国露天煤矿开采存在的问题
我国露天煤矿一般具有近水平矿床、多煤层、厚煤层、厚覆盖层等赋存特点。 目前的生产露天煤矿多以单斗挖掘机-卡车间断工艺为主，开采工艺单一，主要设 备依赖进口，且长期超期服役；设计理论与手段陈旧；地处生态环境脆弱地区， 管理手段落后。
（1）我国露天煤矿（区）的煤层赋存条件、开采工艺、经营与管理模式具有 共性。特别是露天开采可实现高度集中化开发，我国内蒙、山西、云南等省区适 于露天开采的煤炭储量丰富，可兴建一批千万吨级的特大型露天矿，以解决我国 能源紧张的问题，并实现高产高效；露天开采安全性高，极少发生人员伤亡事故； 露天开采资源回收率达95%以上，远比矿井开采回收率高；露天开采后生态环境 可以得到恢复与重建。
2、柴油机与电能的双能源混合技术
采用辅助架线供电和本身柴油发动 机作为双能源运行。主要应用在以电动 机作为执行机构的大型设备上。
如矿用电动轮卡车在有电源供应时， 卡车采用辅助架线直接供电驱动，柴油 发动机只作怠速运行，在无电源供应行 驶时则由柴油发动机驱动。同时在下坡 时，车辆制动所产生的电力经辅助架线 直接返回给电网。
在将常规的推土机改造为电动轮驱 动后就可以采用技术2，实现节能减排 的目标。
也可以在原有设备上增加采用技术 1。
四、设备作业成本对比
Байду номын сангаас
1、关于油\电作业成本分析对比：
目前，工程机械采用发动机工作时，每产生1kw动力平均需耗燃油 220g，按现时市场售价7.2元/kg，计每消耗1kw动力的直接油耗成本为 1.58元；
此种设备采用技术2。
3、混合动力挖掘机
“双动力”大型挖掘机、抓料机是 八达重工经过20多年的努力，近百次 不断改进、完善的具有自主知识产权 的矿产品采掘、装车作业设备。
司机可根据作业区有无电源（或 电力供应问题），分别选用内燃机或 电动机驱动设备作业，并有司机室控 制升降作业功能，抓具控制自动旋转 ，以及电动作业系统过流、过热、过 载和漏电等保护功能 。
此种设备采用技术1。
2、混合动力排土机
混合动力排土机是露天煤矿连续开采成 套设备的一部分,它与钢绳牵引胶带输送机 配套,适于露天矿排土场和料场疏松物料的 排弃和堆集用。
用排土机排土比目前矿用机车排土少占 地80％,设备重量减少54.6％,人员减少81.3 ％,效率提高54.5％,投资减少54.6％;如和汽 车排土相比,在占地面积和设备重量相近的 情况下,人员可减少65％,效率则提高285％, 投资减少31.7％,因此它具有效率高,设备简 单,操作人员少的优点。