張 楠， 何鐵牛， 王晉巖

(太原鋼鐵(集團)有限公司礦業(yè)分公司 峨口鐵礦， 山西 代縣 034207)

0 前言

峨口鐵礦是太鋼集團主要鐵礦粉原料基地，采礦廠分為南西、南東、北西、北東四個采場，相距7～10 km，電鏟是采礦主要設備，它屬于礦用機械正鏟式單斗挖掘機，主要用來采掘剝離經過爆破后的巖石和礦石，也被廣泛用于大型水利建筑工程中土石方的挖掘工作。峨口鐵礦用10臺型號為WK- 4B的電鏟，擔負900萬t/a鐵礦石，3 000萬t/a廢石采掘鏟裝任務，因此電鏟是廢石及鐵礦石采掘主要設備，而電鏟管理的關鍵任務是如何降低司機現場采掘操作故障，杜絕野蠻和過載操作，充分發(fā)揮電鏟采掘鏟裝效率和作業(yè)率，而電鏟司機現場采掘操作故障占電鏟總故障48.5%左右，總成本37.8%左右是由操作使用消耗的成本，通過對電鏟現場操作標準化研究可以提高電鏟關鍵部件的使用壽命，降低電鏟的運行故障和采掘成本，現在電鏟使用效率(采掘鏟裝量)為218萬t/a，作業(yè)率62.86%，在國內礦山行業(yè)屬于較高水平。

1 峨口鐵礦電鏟簡介

峨口鐵礦電鏟型號為WK- 4B，鏟斗容量為5 m3，鏟斗最大提升力450 kN，提升速度0.885 m/s，最大推壓力225 kN，推壓速度 0.53 m/s，最大爬坡角度12°，行走速度0.43 km/h，履帶最大牽引力785 kN，回轉角度90°，卸載的工作循環(huán)時間25 s，理論生產率(β=90°時)720 m3/h，使用三相交流電源電壓3 000/6 000 V，主交流電動機功率250 kW，機器自重208.5 t。

WK- 4B電鏟是多電機獨立驅動的單斗正鏟式機械挖掘機，采用單梁挺桿式起重臂，雙斗桿齒條推壓機構和少支點的履帶行走機構。由工作裝置、上部機構、回轉支承和行走機構等部分組成。靠電氣控制系統(tǒng)和氣壓操縱系統(tǒng)完成整機的各種運動并實現采掘及裝載作業(yè)。其中推壓、提升、回轉和行走機構的傳動部分均采用漸開線圓柱齒輪、圓錐齒輪和齒條傳動。除了推壓機構的第一級傳動齒輪付和推壓小齒輪、齒條；提升卷筒齒輪付、回轉機構的末級傳動齒輪付以及底架梁內的行走機構齒輪付均為開式齒輪傳動外，其余各傳動齒輪均置于密閉減速箱體內。

電鏟主要的傳動齒輪和軸類采用高強度的鉻錳硅鉬合金鑄鋼和鉻錳硅鉬合金鍛鋼，在部分零件中還使用了鎳合金。減速機的箱體、箱蓋、支架等零件均采用高強度炭素鑄鋼、球墨鑄鐵或焊接結構。所有焊接結構件中的主要零件均采用焊接性能良好的16Mn或A633D等低合金高強度鋼板制造。環(huán)形軌道、行走傘齒輪、推壓大齒輪、提升卷筒大齒輪等都采用了中頻淬火的熱處理工藝，以便得到較深的淬硬層來提高使用壽命。斗齒、斗前壁、斗底彎梁、斗提梁、履帶板等易磨損的零件均采用經過水韌處理的高錳鋼鑄件，各種配件均立足于國內生產。

2 電鏟采掘操作標準應用與研究

2.1 電鏟采掘現場啟動操作標準

(1)采掘前電鏟啟動標準：啟動前準備，司機按點檢表項目點檢確認無誤后,在《電鏟司機崗位一表化》規(guī)范填寫點檢記錄，更換、包扎、倒電纜時必須作相序試驗方可啟動。

(2)合上高壓隔離開關電源，使副變壓器得電；合上各控制柜的自動空氣開關電源，接通各控制回路；合總勵磁開關電源，將SA1、SA2、SA3置于合閘位置，啟動電鏟頂棚通風機，空壓機，集中潤滑泵等輔助設備。

(3)按下SBS1、SBS2起動高壓真空接觸器電源開關，主變壓器電源；觀察左右操作臺指示燈，提升、推壓、回轉/行走啟動停止信號燈為紅色(即停止狀態(tài))和報警燈是否閃爍;鳴笛后啟動主電機，按下SBS3啟動直流回路電源開關，數字電鏟啟動高壓電源，直流電源及各勵磁開關電源。

(4)啟動提升系統(tǒng)電源開關，將1QC由左30°轉向中間位置，啟動1KM1提升主接觸器電源，提升啟動停止信號燈為綠色；再將1QC由中間位右轉30°打開提升電磁閥電源，提升電動機即可在主令的控制下運行。

(5)啟動推壓系統(tǒng)電源開關，將2QC由左30°轉向中間位置，啟動2KM1推壓主接觸器電源，推壓啟動停止信號燈為綠色；再將2QC由中間位右轉30°打開推壓電磁閥電源，推壓電動機即可在主令的控制下運行。

(6)啟動回轉/行走系統(tǒng)電源開關，將3QC由中間位置向右30°選擇回轉，啟動回轉直流接觸器KMD1電源，1.5 s后回轉/行走主接觸器啟動，回轉/行走啟動停止信號燈顯示為綠色；再將3QC向右轉30°打開回轉電磁閥電源，回轉電動機在主令的控制下運行；同樣行走系統(tǒng)：將3QC由中間位置向左轉30°選擇行走，啟動行走直流接觸器KMD2和行走電機勵磁接觸器KMD3電源，1.5 s后回轉/行走接觸器3KMA1啟動，1.5 s后將3QC再向左30°打開行走電磁閥電源，行走電動機在主令的控制下運行?，F場操作時，嚴禁打反車。

(7)確認左右控制器手柄在零位、提升、推壓、回轉/行走各部開關在零位、并與電鏟上下所有人聯系呼喊應答、確認具備啟鏟條件，鳴笛提起鏟斗試裝。

(8)檢查各電機無冒火現象。檢查風路、油路無泄露。檢查各部抱閘靈敏可靠。運轉各部無異響。檢查完畢，填寫采掘前崗位點檢記錄。

2.2 電鏟采掘現場操作標準

(1)采掘現場操作安全標準：按標準接班后觀察爆堆頂部有無大塊，作業(yè)掌子面是否堅硬平整，回轉半徑內有無障礙，天輪與高壓線安全距離是否大于2 m，電鏟與臺階邊緣安全距離是否大于3 m，電鏟后部擺放電纜至少要有10 m可退距離。(爆堆頂部有大塊執(zhí)行電鏟防砸預案，地形松軟執(zhí)行電鏟防陷預案)。

(2)電鏟設備功能精度標準，按照當班點檢項目完成設備點檢內容，確認電鏟正常。

(3)電鏟司機按標準配戴防塵口罩，持證方可操作設備，徒工必須在師傅的監(jiān)護下操作，嚴禁徒工單人上崗，鏟裝操作前把窗戶關好。

(4)電鏟司機鳴笛示意后啟動電鏟，鏟斗離開地面后，鏟桿水平伸出，打開斗底門、鳴笛作360°回轉。電鏟回轉時，配重箱圓弧頂點與運礦車或工作面的距離大于1 m。電鏟履帶與掌子面接觸面要平整，避免三條腿采掘，避免底部挖空。采掘時，方軸對著采掘面作業(yè)。同時應將撥叉離合器打到履帶架一邊(備注：在坡道上工作時不得采用此法)。

(5)先閉合斗底門，同時操作推壓提升機構使鏟桿垂直地面，推壓回零位，操作提升機構使提梁與大繩成一條直線，準備切入爆堆采掘。

(6)采掘時先操作提升機構至鏟斗牙尖底部與地面平行，再緩慢操作推壓機構，斗齒尖以標準點為基準水平切入爆堆，推壓提升配合以提升操作為主，推壓根據礦石實際情況伴隨跟進，直至鏟斗挖滿。

(7)待鏟斗離開礦堆，開始操作推壓，繼續(xù)操作提升使大繩提梁與地面垂直為止。

(8)裝大車時，鏟桿水平伸出、鏟斗懸停在車道中，為大車指明倒車位置?；剞D至車廂尾部，回轉減速后鏟斗從大車內側上面至車廂中心，鏟斗底門下降至車箱底高度0.5 m時，邊推壓、邊拉開斗底門，將礦石卸在車廂中部。裝車時，第一斗不裝大塊，不夠回轉半徑不裝車，不碰撞大車，不扒壓大車箱幫，鏟斗不逾越大車司機室。

(9)礦石爆堆粒度較大時，先掃清表面浮石，多方位反復試鏟，尋找容易切入的部位，將礦石爆堆松動后，排齒采掘。采掘中不深啃硬挖，堵轉不超3 s，不撞保險牙、不撞緩沖器、不撞掌子面、不支大架子、不橫掃大塊。將礦石大塊堆放在不影響電鏟、大車作業(yè)的另一側。

(10)電礦采掘操作過程中，清空鏟下大塊礦石。

2.3 電鏟現場最佳采掘寬度研究

根據電鏟現場采掘計算公式(1)，推算出電鏟采用端面和雙側鏟裝的情況下，電鏟鏟裝效率最高，采掘帶寬度Bd由以下公式計算：

Bd=Rmax×(1+sin(α-π/2))

(1)

式中Bd—采掘帶寬度，m，計算確定；

Rmax—站立水平最大挖掘半徑，m，計算確定為Rmax=14.3 m；

α—電鏟雙側裝車合理旋轉角度，130～150°，可計算確定。

綜上所述，電鏟在雙側裝車效率最高，根據公式(1)計算，最終確定電鏟的最佳采掘帶寬度為Bd=35 m。

2.4 電鏟現場鏟裝操作標準最佳采掘寬度研究

(1)電鏟裝車，要求車廂三面不流礦，前面填平(車廂齊平)中間冒尖。

(2)按GPS操作標準進行自動計量操作，發(fā)現GPS故障匯報作業(yè)區(qū)值班干部，由值班干部協調處理或暫時使用手動計量單計量。

(3)嚴格執(zhí)行礦部配礦制度，遵循先上部后下部的鏟裝順序，嚴禁在懸浮物下采掘。

(4)礦巖交界處，電鏟司機鳴號嚴格執(zhí)行“一聲礦、二聲巖、三聲車位不當”的信息指令。

(5)礦巖上下分層時，使用液壓挖掘機將上部巖石清理后，再正常鏟裝下部礦石。

(6)礦巖混雜采區(qū)，鏟裝礦石時遇到巖石，先把巖石堆放一邊，以減少礦石貧化；鏟裝巖石時遇到礦石，先把礦石堆放一邊，以減少礦石損失。

(7)嚴禁鏟裝大塊，凍皮下面的礦石。鏟裝中難以鑒別礦巖時，借助磁鐵鑒別并匯報值班技術員鑒定。鏟裝遇采場爆破放炮時，按時避炮。

2.5 電鏟采掘停機操作標準：

(1)電鏟停止采掘時間(班前半小時內停止采掘作業(yè)即甲班7:30、乙班15:30、丙班23:30)

(2)將電鏟退出掌子面10 m以外。如掌子面超12 m、爆堆頂有滾石危險及溜槽下采掘時，將電鏟退出15 m以外的平坦位置。

(3)電鏟鏟斗插銷底部與牙尖同時接觸地面放在地下，斗底門關閉，提梁保持水平。

(4)控制器手柄放在零位，關閉各主令開關電源。

(5)關閉直流電源，關閉主電機電源(全數字電鏟關閉高壓電源)。

(6)關閉集中潤滑、空壓機和機棚通風機電源。

(7)依次關閉各空氣開關電源:380、220、170 V電源及風機、直流、拉門、潤滑開關等電源。

(8)將電鏟設備運行情況和點檢記錄登記在《電鏟司機原始記錄工作日志》上，并將設備缺陷用手機反饋給設備點檢員，落實材料、備件情況。

3 電鏟異常情況操作標準

(1)發(fā)現電鏟回轉半徑內有人和設備活動時，立即停止采掘操作,待人或設備撤離后方可操作。電鏟采掘過程中如需人員上下電鏟，須與司機聯系，確認電鏟關閉各部勵磁后方可上下人員。

(2)礦堆有凍皮或大塊嚴禁橫掃操作，采取措施變換鏟裝方位避開石塊滾道。嚴禁用鏟斗接滾落的大塊或凍皮，需將鏟斗前壁靠近大塊或凍皮，緩慢下放。工作面凍結層不準伸出1 m以上，當工作面凍結層懸浮有塌落危險時，嚴禁電鏟繼續(xù)在該部位采掘作業(yè)。

(3)電鏟出現故障5 min內匯報調度協調處理。如電鏟高壓電源接地時，立即停止操作，拉下電鏟的隔離開關與調度聯系 并通知其他人員禁止靠近電鏟，鏟上人員禁止下鏟，故障排除后方可采掘操作。

4 結語

電鏟是采掘及鏟裝操作的核心設備，電鏟司機每天對電鏟進行標準操作，精心點檢，定期維護，才能降低電鏟故障和采掘成本，延長關鍵部件(如斗齒、齒輪、鏟桿及鋼絲繩等)使用壽命；如因電鏟司機野蠻操作，過載使用，造成電鏟斗齒或鋼絲繩斷裂，鏟桿及齒輪開裂，按照采掘操作標準要嚴肅考核操作人員；如因電鏟司機點檢質量、點檢缺失、點檢不真實等原因造成電鏟故障，按照點檢管理制度考核電鏟司機；通過對電鏟采掘操作標準研究與應用，提高采掘效率，消除電鏟操作故障，杜絕電鏟過載及野蠻操作責任事故發(fā)生，減少維護費用、運行成本，延長電鏟關鍵部件使用壽命。