第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺    1.运输排土桥工艺 2.挖掘机悬臂排上机工艺 3.带排土悬臂的挖掘机工艺 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺 当土岩松软、矿层近于水平且赋存稳 定、没有较大断层时，采用排土桥和悬臂 排土机工艺，能将剥离物横跨采空区，以 最短的水平距离、很小的高差运入排土场。 这就极大地减少了运输费用，有效地提高 了露天开采的经济效益。这种工艺在民主 德国和苏联等已广泛使用，取得显著效果； 我国目前尚未使用，但存在着使用的前景 和可能。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 运输排土桥的 的使用情况。1975年，民主德国 由排土桥完成的剥离量占其总量的55.6％；与其他工 艺相比，经济效果显著(表11-1)。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 苏联也广泛应用排土桥工艺。一些苏制排土桥的 技术数据见表11-2。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 一、结构特征 运输排土桥主要由主桥和排土悬臂组成(图11-1)。 两者都是衍架结构，用来支设输送机、传动装置、转 载设备和排土设备。排土桥由两个走行架支承：一个 位于采掘侧，另一位于排土侧。支架在轨道上走行， 有时，为实现多平盘剥离，还附加一条副桥。副桥 一端支在主桥下，另一端支在由它服务的剥离平盘下。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 运输排土桥结构见下图： 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 经过大量的基础研究，民主德国已针对具体矿床 条件，研制了三种系列化的运输排土桥：F34，F45和 F60。采厚各为34m和45m的F34和F45型排土桥，分 两个台阶剥离，采掘设备和采掘侧支架同在一个工作 平盘上，排土侧支架则安装在超前排土场上(图11-2)。 采掘设备通过横向输送机与排土桥相连，该横向输送 机在轨道上走行。此外还有一条横向输送机，它一端 支在轨道走行架上，另一端支在采掘侧支架上。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 F60型排土桥采取三台阶剥离，有主桥和副桥。 采掘设备是Es3150型链斗挖掘机。钢结构由st45/60 型特种钢制成。共有21条胶带和18个转载点。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 二、采掘工艺 能否使用运输排土桥，决定性因素是矿床地质、 水文条件。主要是：矿床赋存平稳，近水平；矿田面 积大，以近圆形为宜；有一定比例的非粘性土，满足 排土场对土力学的要求；剥离厚度不过份大，保证排 土场安全。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 运输排土桥主要和链斗挖掘机配套作业。当同 一工作平盘有两台挖掘机时，可有两种配置方式： ( 1)两挖掘机配置在排土桥同一侧(图11-4)，两 者最小间距决定于它们的 走行架的长度和安全距离。 这种布置方式，工作线平 行推进时很少见。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 （ 2）两台挖掘机分别配置在排土桥两侧(图11-4b)， 两者最小间距决定于排土 桥和横向输送机的结构。 这种方式在露天矿只用一 架排土桥，工作线全部或 部分平行推进时采用 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 当两台采掘设备配置在同一平盘且在共同的轨道 上走行时，在台阶中部，两台设备的作业条件相同， 各采一半的土岩量；在端部则只有一台设备作业，排 土桥的运量减半。 从采掘和排土的配合上看，在工作线中部，建造 排土场只需考虑土岩松散系数和土岩量，可把土岩从 工作面以最短的距离运往排土场。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 排土场平均高度hp为： hp = H ⋅kg ⋅lC , m lp 式中 H——剥离厚度，m； kg——土岩松散系数； lC——采掘区长度，m； lp——所用排土场长度。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 主桥和副桥走行机构的交角，需按最不利的采掘 区段确定。在台阶端部，不论挖掘机如何配置，也不 论只作上采或交替上、下采，排土场高度都要有所增 加。如果把端部采掘量排在较长的排土区间，则排土 桥要以台阶端部为中心转动一定角度。在台阶端部， 上采台阶进行月牙形采掘。月牙形采掘量与上采台阶 高度、台阶瑞角和斗链架回转半径等有关(图11-5)。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 在台阶上，排上桥的采掘区段和移道区段是分开 的，以免互相影响，不论工作线平行或扇形推进都是 如此。但扇形推进时不可避免地要在初采工作线上作 业(图11-6)。因而这时最好的移道方式是一次长线路 和一次短线路交替进行移 设，第n与n+1次的移设面 积A， n与n+1之和，无论 m取何值都保持变。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 三、生产能力计算 排土桥生产能力的计算方法是根据时间利用率、 理论能力和挖掘系数等，按下式计算： n Q = trl ⋅η1 ⋅η2 Qli ⋅kwi ∑ i=1 式中 Q——排土桥工艺系统的生产能力，m3/a； trl——年日历小时数； η1 ——排土桥时间利用率； η2——采掘设备相对于排土桥的时间利用率； 3 Qli——第i台采掘设备的理论生产能力， m /h； kwi——第i台采掘设备的挖掘系数。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  运输排土桥工艺 四、排土桥主要参数 排土桥是一种复杂的 多构件结构，在设计中， 排土桥的结构重量难以准 确确定。图11-7表示排土 桥上部结构重量和支架跨 距的关系。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 一、发展与应用 挖掘机与悬臂排上机相结合的剥离工艺是和排土 桥工艺同时发展起来的。这种类型的设备最初于 1897年由吕贝克公司设计建造，用于德国一个粘土 矿。以后，陆续使用了与链斗挖掘机配套的悬臂排土 机，和与轮斗挖掘机相配套的剥离悬臂排土机组，该 机组的采、排设备安装在共同的走行架上，轨道走行； 开采厚60m的剥离层，悬臂长170m，不能转动。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 这种工艺在1945年以后得到系统的应用。进一 步发展为用履带迈步或轨道迈步走行、悬臂能转动、 用轮斗挖掘机采掘。图11-8表示几种轮斗挖掘机和悬 臂排土机相配合的机组方案。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 同一水平使用两套悬 臂式排土机见右图： 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 悬臂式排土机组所能开采的剥离厚度受到排土场 容积的限制。如果剥离厚度为H，采掘带宽度为A， 土岩在排土场的松散系数为Ks，则由悬臂排土机造成 所排土断面积Sp应保持： 2 Sp ≥ Ks ⋅ H ⋅ A, m 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 挖掘机和排土机的位置分布见图11-10： 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 二、采掘工艺 为了有效利用采掘排土机组，需要合理安排采排 工艺循环，并与采煤作业协调，有计划地提供必要的 排土空间。同时，运输机械的移设要不妨碍采排机组 和采煤设备的作业。这里，机组的排土过程起着特别 重要的作用。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 如果根据土岩性质，为保持排土场稳定需建立超 前排土场，则排土机要作垂直于工作线的移动，且悬 臂也要转动一定的角度。在堆排超前排土场上面的主 排土场时，悬臂与工作线垂直。主排土场上面成棱尖 形。因此，排土场的外形除取决于土岩性质外，还决 定于采宽。为有效利用采、排机组，还要保证工作线 端部有足够的排土空间，以全部收受采掘下来的物料。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 进行工作线中部和端部的采排，要求排土机、中 间桥和轮斗挖掘机相互平行走行，且各有相应的走行 速度：在排土空间较小处，加速排土机走行速度；反 之亦然。 对于赋存复杂的煤层，应置于煤层中间水平上， 煤层上部用斗轮，下部用链斗开采。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 采排机组作业时，开辟新采掘带的原则是减小设 备移动和充分利用端部排土空间。图11-11表示开辟 新采掘带的一种方案。挖掘机从工作线端部开始采入 新采掘带，走行路线只有100m的曲线半径。采入一 半宽度时，定行曲线反转，切入采掘带全宽。开始， 剥离物排入超前排土场，排土机也同时和中间输送机 支架一起以相应的曲线半径定行。采入作业绪束后， 挖掘机回过头来采到台阶端部。这时，排土机已向主 排土场排土。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺  挖掘机悬臂排上机工艺 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺 带排土悬臂的挖掘机工艺 在挖掘机上安装排土悬臂，直接把剥离物倒入采 空区的设想早已产生，例如德国早期的Beitersitz和 Meurostollen的两台作为排土桥的设备即是。前者是 链斗挖掘机上安装排土悬臂，后者是在轮斗挖掘机上 安期排土悬臂。 苏联也有这样的设福，其中之一是 在迈步式OLLIP型排土机上安装斗轮，另一则在 OLLIP型排土机上安装专门的轮斗挖掘机。 第十一章 连续工艺系统 — —排土桥、悬臂排土机工艺 带排土悬臂的挖掘机工艺 轮斗挖掘机加排土悬臂 的工艺见右图11-13