威猛T1255型地平王露天挖掘机优势凸显(图)

1.精细露天采矿的优势

精细化露天采矿带来了诸多好处，可以完全避免使用传统的钻井、爆破、破碎等方法的弊端。由于降低了冲击、振动、粉尘和噪声，因此与钻井和爆破相比，精细露天采矿的作业地点可以与公路和现有构筑物之间的距离更近。

图1 波多黎各一家石灰石矿中作业的威猛T1255型地平王露天挖掘机

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通过精细露天采矿可准确地按照特定的生产要求实现各种化学成分的混配，而不会混杂不需要的物料。如果不需要的物料可以很直观与所采矿石进行区分，精细露天采矿技术通过在开采面上分层做业，可以极大提高整个矿井的总体产量，提高经济效益。图2就清楚地表明了这一点——由于粘土和石膏混杂到了一起，因此如果采用传统的钻井和爆破方法的话，是无法经济地进行矿床开采的。

图2散布有粘土的石膏矿床

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待开采矿层较薄时，可沿矿层进行精细露天采矿，这有助于避免不需要物料的掺混。我们经常会碰到所有矿层都具备经济价值但相互之间却不兼容的情况，精细露天采矿技术在开采时可保持这些矿床之间相互分离，这对于传统的钻井和爆破来说是完全做不到的。

在相当多的矿山/采石场中，由于担心穿入地下水位面，进而导致矿床透水，使用传统方法开采，一般只能采取减小开采深度或者增加高额的降水成本。而通过精细露天采矿却可密切控制开采过程，从而实现几乎所有产品的采收。在矿山/采石场中，露天采矿机经常用于在钻井和爆破工艺已经无能为力的时候再开采一两米的矿床，这种情况并不罕见。

精细露天采矿可以形成较为平整的工作面，这样可以最大限度降低矿车和装载机的使用费用，尤其可以显著节省橡胶轮胎的消耗量，在很多情况下甚至可以使用越野卡车来代替矿车。图2所示就是能够实现的工作面。通过采用激光或者GPS系统控制挖掘深度，可在矿床工作面上形成一到两度的斜坡，以便向集水坑排水。这有助于在尽量长的时间内保持最大量的产品不受潮，并减轻矿粉受潮现象。

精细露天采矿从一开始就保证了物料的均匀性，产品是致密的矿粒。正如我们下文将要说明的，自顶向下切割可在一定程度上控制矿粉和超大矿粒的生成（大于6英寸，也就是150毫米）。由于能够均匀地形成小粒物料，因此与传统钻井和爆破产品相比，可大幅度提高物料处理效率（包括减小卡车车厢和挖掘机铲斗的磨损）。除可省掉粗碎工序外，产品粒度的均匀性还可提高二次和三次粉碎系统的效率。据该采石场经理介绍，2005年下半年进行的为期六个月的石灰石试采中，(杰弗里斯)Jeffries锤磨机的生产效率提高20%，而三级球磨机中的停留时间也显著缩短。

2.威猛T1255型地平王露天挖掘机为露天采矿业带来最新技术

图3石灰石矿场中边角齐整的高边坡

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a）运行规格。威猛T1255型地平王露天挖掘机采用卡特比勒的一台600马力（447.4千瓦）C18TierIII发动机提供动力。最大岩石开挖/粉碎深度27英寸（68.6厘米），宽度144英寸（365.8厘米）。按照岩石状况和粒度分布的不同,产量介于300到1600吨/小时之间。

T1255型地平王露天挖掘机在结构上分为两大部分——主机和地平王附加装置。主机和附加装置的重量超过237,000磅（107,501kg），附加装置重量97,000磅（43,998kg）。

b）双履带系统。从图1可以看出，机器装备有一套双履带系统供采矿和运输之用；切割筒安装在机器尾部，比履带要宽。机器操作性能极好，重心低，原地转弯时间不超过30秒，可在20度坡面上有效作业。

c）滚筒位置。滚筒安装在尾部，比履带要宽，可形成边角齐整的竖直高边坡。这一点可以从图2和图3中看出。

d)倾斜滚筒。地平王附加装置上具有相应的装置，可实现切削滚筒与主机机体之间的相对倾斜。切削滚筒相对于主机可实现正负五度的坡面，也可将其设置成自动模式，在开挖过程中保持水平。

图4清楚地显示了地平王附加装置与牵引机之间的相对倾斜情况。通过这种滚筒倾斜专利装置可自动开挖出平整的水平工作面。此外通过这一功能还可方便地对机器进行调整，采用激光或者GPS系统进行控制，可以开挖出沿着一到两个平面朝向集水坑倾斜的平整工作面。

图4水平倾斜滚筒

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e)自顶向下切割。在图1和图4中，T1255型地平王露天采矿机的采矿方向是背向观察者的。滚筒在岩面上向下切割，物料从滚筒下方通过，经机器尾部排出（图5）。这就最大限度减少了被切物料与滚筒之间的接触，从而减轻了切削齿和切削齿座的磨损，同时还最大限度减少了切削过程中一些潮湿物料粘附在切削齿和滚筒上，具有自洁的功能。

图5自顶向下切割

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从图5中可以看出向下切割的一个要点，这就是滚筒旋转与行驶同向，这样履带在湿软表面就很少或者根本不会发生打滑现象。而假如果是自底向上切割，机器必须拖动滚筒来穿过切削面。

自顶向下切割允许切割过程中得到的粒度组在一定程度上发生变化。由于所有材料都是从滚筒下方通过的，而切齿的穿透力会随着深度的加大而降低，因此切深越大，得到的物料就越小。相反，通过减小开挖深度并提高速度（增加切齿穿透力）则可增大颗粒尺寸。这并不是说我们能够随意更改产品尺寸——所得到的粒度组在很大程度上是与地层中岩石分布的情况有关系，这对于矿层较薄的情况尤其如此，此时开挖深度与产品粒度之间几乎没有任何关系。

与自底向上切割相比，自顶向下切割可大幅度提高切割力对岩石的作用效果。这一点我们在T1255型地平王露天采矿机开发的初期阶段就观察到了——当时我们采用的是向上切割方法（类似于威猛生产了40多年的岩石开沟机）。把自底向上切割改成自顶向下切割后，机器生产速度提高了50%。

f)液压传动。T1255型地平王露天采矿机采用液压动力传动装置，传动系统中不存在变速器或者变矩器等机械连接。

使用液压传动，操作员可以让切削筒满负荷直至切削筒停止转动而不会有任何不利影响，系统采用卸压阀来防止超载，油泵的超负荷自动零输出系统可以防止系统过热。当操作员减小工作负荷后，机器可继续运转，而不会有任何影响。

液压系统流程图如图6所示。驱动轴通过两根D8NSALT链条或者两根5501滚子链连接到滚筒，具体取决于应用场合。由于采用了液压系统，因此滚筒转速和履带行走速度均可实现无级变速，从而让操作员动态改变滚筒旋转运动，以适应岩石的变化情况。

图6液压传动

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g)精细采矿：TEC2000.2®微处理器。在确定了最优的开挖深度和滚筒转速之后，操作员可将机器的负载控制交由TEC2000.2®微处理器处理。该微处理器以发动机转速为控制手段，最大限度提高机器的开采速度。如发动机转速降到预定范围以下，则机器将停止履带行走和滚筒旋转。工作负荷条件突变时，滚筒会停止转动。正如前文所述，液压系统不会受到任何损害。操作员只需把负载控制旋钮减小到零，然后将滚筒升高即可令其旋转。滚筒旋转后操作员可提高负载，令其刚好低于先前的设定值即可。微处理器对停止点具有记忆功能，这样就可以毫无延迟地继续进行开采。TEC2000.2®微处理器的目的是最大限度提高采矿机器的产能，同时保护动力系统的完好。图7所示为T1255型地平王露天挖掘机的控制面板。

图7T1255TEC2000.2地平王TECSEM控制面板视图

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h)激光/GPS控制。T1255型地平王露天挖掘机可配备一到两台激光/GPS接收机。系统预留了连接线，可安装任何一种系统来控制开挖深度。通过这些系统可以得到与水平面成一角度的平整工作面——采用一套激光/GPS系统时可以得到一个平面，采用两套导向仪表时则可以得到两个成一定角度的平面。开挖工作面朝向集水坑倾斜，可令雨水从切削面排出，避免切割成品受潮，当所开采的物料遇水稀粘，或者需要得到干燥的产品以便于下游加工时，这一点尤其重要。倾斜/双向平整如图8所示。

图8倾斜/双向平整

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i)表面整理：由于具有较高的操纵性、重心较低，再加上TEC2000.2®微处理器的采矿自动控制能力，T1255型地平王露天采矿机在世界各地的表面整理作业中得到了采用，其中既有矿山/采石场的矿石表面覆盖物剥除，采矿前的铁铝氧石岩石层铲平（参见铝土矿一节），也包括钻井和爆破作业之后不平的工作面整平。自顶向下形式的切割方式可在硬度最高16,000psi（110MPa）岩石的情况下实现连贯作业，在某些情况下最高可达25,000psi（170MPa）。而在岩石硬度更高时，连续露天采矿机在某些禁止爆破的区域也具有采矿经济性。

图9a美国佛罗里达州布鲁克斯韦尔（Brooksville）

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图9b美国南加利福尼亚州查尔斯顿（Charleston）

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图9c比利时利治（Liege）

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3.历史应用案例

a)石灰石T1255型地平王露天采矿机曾在若干石灰石矿床中作业，具体如图9a-c所示。

历史应用案例

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b)铁矿石自2007年6月开始，澳大利亚的西澳一直采用T1255型地平王露天采矿机进行铁矿石开采。

图10aT1255型地平王露天挖掘机的铁矿石开采

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图10bT1255型地平王露天挖掘机的铁矿石开采

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图10cT1255型地平王露天挖掘机的铁矿石开采

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矿床类型：本铁矿石矿床是一处冲积矿床，前身为古河床，故而矿床分层，并有多种尺寸和形状的夹杂物，抗压强度低于典型的铁矿石矿床，因此可采用连续露天采矿机高效开采。物料UCS介于6000到17000psi（41到120MPa）之间，平均压缩强度为11500psi（80MPa）。较软的物料嵌有大量粘土，极具研磨性。硬度较高的物料，研磨性虽然不那么高，但仍然不容忽视。平均来说，物料还是具有一定的研磨性。

特殊事项：目前采用扒矿机来收拣开采出来的物料，并将其运输到附近的储料区。所用切入深度为12英寸（30cm），看起来可最大限度提高生产速度、减小切削齿和齿座的磨损，并优化扒矿机的物料收拣（参见上面的照片）。所得物料均为-20cm，切下来的物料无需经过粗碎加工。由于粒度组分布均匀，因此物料在通过二级粉碎机时，不会对机械产生不良影响。

生产速度：平均900TPH（820MTPH）；较软材料为1700TPH（1545MTPH）；较硬材料为700TPH（636MTPH）

c)铝土矿

矿床类型：矿床顶层最初的3到5英尺（1到1½米）由坚硬的铁铝氧石构成。由于硬度较大，因此采用传统的挖掘机方法无法开采。从顶层岩石上剥离掉土壤/尘土之后，尽量将坑穴里面的剩余物料清除。此后即可采用刮削或者钻井爆破方法进行露天采矿。如果由于岩石过于坚硬而无法采用大型推土机刮削，则必须用破碎的铝土矿将坑穴填满，以便钻机通过相关区域。铁铝氧石岩石层UCS介于4000到8000psi（27到55MPa）之间。