一种双采掘设备工作面装置及移设方法与流程

1.本发明属于露天矿开采技术领域，特别涉及一种双采掘设备工作面装置及移设方法。


背景技术：

2.露天矿连续开采工艺系统由轮斗挖掘机、转载机、漏斗车、工作面带式输送机以及后续带式输送机等设备依次串联搭接构成；露天矿半连续开采工艺系统由单斗挖掘机、自移式破碎机、转载机、漏斗车、工作面带式输送机以及后续带式输送机等设备依次串联搭接构成。露天矿连续/半连续开采工艺系统工作时，工作面带式输送机沿工作面布置，轮斗挖掘机或“单斗挖掘机+自移式破碎机的组合采掘设备”等工作面采掘设备沿工作面方向连续进行开采作业，采掘物料经转载机、漏斗车转载到工作面带式输送机上，然后进入后续带式输送机连续运输系统。
3.与露天矿的单斗卡车间断生产工艺相比，露天矿连续/半连续开采工艺系统具有连续作业、工作效率高、生产成本低等显著优点，但工作面装置需要定期移设，而且移设用时较长，一般约需要7~15天才能完成一次移设，影响设备连续作业时间，降低系统生产效率。
4.轮斗挖掘机、单斗挖掘机、自移式破碎机、转载机等自移式工作面采运设备自带行走机构，移动速度快，可在1天之内完成移设，而工作面带式输送机长度较长，自身不带行走机构，需要借助辅助设备进行移设，工作面带式输送机的移设时间较长，约需7~15天，是工作面装置移设的主要耗时设备。在工作面带式输送机进行移设的7~15天里，连续/半连续开采工艺系统处于停工状态，严重影响系统的产量，尤其是对于只有单一主采煤层的露天矿，采煤系统连续停产7~15天是露天矿无法接受的，这也严重限制了连续/半连续开采工艺系统在露天矿采煤系统中的应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是，提供一种双采掘设备工作面装置及移设方法，以解决采用双采掘设备的露天矿连续/半连续开采工艺系统的工作面装置布置及协同移设问题，减少连续/半连续开采工艺系统移设的停产时间。
6.本发明是通过如下技术方案实现的：一种双采掘设备工作面装置，其特征在于：包括工作面采运设备组一、工作面采运设备组二、漏斗车一、漏斗车二、长工作面带式输送机及短工作面带式输送机；其中：长工作面带式输送机和短工作面带式输送机与露天矿连续/半连续开采工作面平行或近似平行布置，长工作面带式输送机与工作面长度近似相等，短工作面带式输送机长度远小于工作面长度，其长度略大于每个移设周期内移设停产期间所需采掘的工作面物料沿工作面方向的赋存长度，赋存长度为所需采掘的工作面物料的实方体积除以采高再除以移设距离所得；
长工作面带式输送机和短工作面带式输送机的输送方向相同，均朝向同一侧端帮，其机头均在同一侧端帮附近，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；短工作面带式输送机位于长工作面带式输送机和采掘工作面之间；长工作面带式输送机上安装漏斗车一和漏斗车二，漏斗车一和漏斗车二可沿长工作面带式输送机行走。
7.上述的双采掘设备工作面装置的移设方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：移设前最后一个采幅，工作面采运设备组一或工作面采运设备组二先采掘布置短工作面带式输送机的一端的工作面物料；步骤2：当采掘完短工作面带式输送机布置长度范围内对应的工作面物料以后，进行短工作面带式输送机的移设；步骤3：在工作面采运设备组一和工作面采运设备组二完成最后一个采幅的采掘之前完成短工作面带式输送机的移设；步骤4：将工作面采运设备组一及其配套漏斗车一移设至短工作面带式输送机上，工作面采运设备组一采掘工作面物料经过漏斗车一转载给短工作面带式输送机，短工作面带式输送机将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤5：工作面采运设备组二完成最后一个采幅的采掘之后，将工作面采运设备组二及其配套漏斗车二移设至短工作面带式输送机上，工作面采运设备组二采掘工作面物料经过漏斗车二转载给短工作面带式输送机，与工作面采运设备组一、漏斗车一共用短工作面带式输送机将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤6：同时，进行长工作面带式输送机的移设；步骤7：长工作面带式输送机移设到位后，先将工作面采运设备组二和漏斗车二从短工作面带式输送机移设回长工作面带式输送机上，工作面采运设备组二采掘工作面物料经过漏斗车二转载给长工作面带式输送机，长工作面带式输送机将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤8：再将工作面采运设备组一和漏斗车一从短工作面带式输送机移设回长工作面带式输送机上，工作面采运设备组一采掘工作面物料经过漏斗车一转载给长工作面带式输送机，与工作面采运设备组二、漏斗车二共用长工作面带式输送机将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；完成工作面装置移设。
8.本发明的优点是：本发明所述方案，可大幅缩短连续/半连续开采工艺系统设备的移设时间，使每次移设的停产时间从7~15天缩短到2天以内，按连续/半连续开采工艺系统每年移设四次考虑，本发明可延长连续/半连续工艺系统的年工作时间1~2个月。
9.本发明移设仅停产2天对露天矿生产系统的生产接续影响小，这保证了单一煤层露天矿也可以应用高效的连续/半连续开采工艺系统，扩大的露天矿连续/半连续开采工艺系统的应用范围。
10.工作面采用两套移动式工作面采运设备组，有利于增加工作面的生产能力，降低连续/半连续系统的生产能力的波动，提高连续/半连续系统的生产保障能力。
附图说明
11.图1为实施例1双采掘设备工作面装置结构示意图；
图2为实施例1双采掘设备工作面装置移设步骤示意图；图3为实施例2双采掘设备工作面装置结构示意图；图4为实施例2双采掘设备工作面装置移设步骤示意图。
12.图中序号说明如下：1工作面采运设备组一、2工作面采运设备组二、3漏斗车一、4漏斗车二、5长工作面带式输送机、6短工作面带式输送机、7漏斗车三、8漏斗车四。
具体实施方式
13.如图1
‑
4所示，本发明沿露天矿连续/半连续开采工艺系统的工作面平行或近似平行布置两条工作面带式输送机，分别为长工作面带式输送机、短工作面带式输送机（“长”、“短”只是对两带式输送机的用于区分的限定，并不用于修辞）；其中长工作面带式输送机与工作面长度近似相等，短工作面带式输送机长度远小于工作面长度，其长度满足每个移设周期内移设停产期间所需采掘的工作面矿物的赋存长度即可。短工作面带式输送机位于长工作面带式输送机和采掘工作面之间，两条带式输送机输送方向相同，其机头均在同一侧端帮附近，便于向布置在端帮的连续运输系统设备给料。
14.正常工作时，工作面的两套移动式工作面采运设备组采掘的物料分别经两台漏斗车转载给长工作面带式输送机，长工作面带式输送机将物料运至端帮带式输送机进入后续连续输送系统，实现连续/半连续工艺系统的正常连续生产作业。连续/半连续开采工艺系统设备移设时，先移设短工作面带式输送机，此时，连续/半连续开采工艺系统仍然通过长工作面带式输送机正常运行。短工作面带式输送机移设就位后，先移设一套移动式采运设备组及其配套的漏斗车到短工作面带式输送机上，该移动式采运设备组采掘的物料经短工作面带式输送机转载给端帮带式输送机进入后续连续输送系统；再移设另一套移动式采运设备组及其对应的漏斗车到短工作面带式输送机上，也由短工作面带式输送机转载给端帮带式输送机进入后续连续输送系统。最后移设长工作面带式输送机，移设就位后，可先将一套移动式工作面采运设备组及其配套漏斗车移设回长工作面带式输送机，恢复连续生产后，再将另一套移动式工作面采运设备组及其配套漏斗车移设回长工作面带式输送机，恢复连续/半连续开采工艺系统的正常开采作业。待下次移设前，再先移设短工作面带式输送机，
……
，如此往复。
15.实施例中的工作面采运设备组一、工作面采运设备组二可分别采用轮斗挖掘机、轮斗挖掘机+转载机、单斗挖掘机+自移式破碎机、单斗挖掘机+自移式破碎机+转载机、采煤机、采煤机+转载机、掘进机、掘进机+转载机、盾构机、盾构机+转载机、tbm、tbm+转载机中的一种或若干种设备或设备组合。
16.工作面待采掘的矿物或剥离物、采掘下来以后的矿物和剥离物在实施例中均称为“物料”。
17.实施例1露天矿双采掘设备工作面装置包括工作面采运设备组一1、工作面采运设备组二2、漏斗车一3、漏斗车二4、长工作面带式输送机5及短工作面带式输送机6等。其布置要点如下：其中：长工作面带式输送机5和短工作面带式输送机6与露天矿连续/半连续开采工作面平行或近似平行布置，长工作面带式输送机5与工作面长度近似相等，短工作面带式
输送机6长度远小于工作面长度，其长度略大于每个移设周期内移设停产期间所需采掘的工作面物料沿工作面方向的赋存长度，赋存长度为所需采掘的工作面物料的实方体积除以采高再除以移设距离所得；长工作面带式输送机5和短工作面带式输送机6的输送方向相同，均朝向同一侧端帮，其机头均在同一侧端帮附近，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；短工作面带式输送机6位于长工作面带式输送机5和采掘工作面之间；长工作面带式输送机5上安装漏斗车一3和漏斗车二4，漏斗车一3和漏斗车二4可沿长工作面带式输送机5行走。漏斗车一3和漏斗车二4移设到短工作面带式输送机6上以后，也可以沿短工作面带式输送机6行走。
18.正常工作时工作面采运设备组一1采掘工作面物料经过漏斗车一3转载给长工作面带式输送机5，工作面采运设备组二2采掘工作面物料经过漏斗车二4也转载给长工作面带式输送机5；长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料。
19.露天矿双采掘设备工作面装置移设方法：包括如下步骤：步骤1：移设前最后一个采幅，工作面采运设备组一1或工作面采运设备组二2先采掘布置短工作面带式输送机6的一端的工作面物料；步骤2：当采掘完短工作面带式输送机6布置长度范围内对应的工作面物料以后，进行短工作面带式输送机6的移设；步骤3：在工作面采运设备组一1和工作面采运设备组二2完成最后一个采幅的采掘之前完成短工作面带式输送机6的移设；步骤4：将工作面采运设备组一1及其配套漏斗车一3移设至短工作面带式输送机6上，工作面采运设备组一1采掘工作面物料经过漏斗车一3转载给短工作面带式输送机6，短工作面带式输送机6将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤5：工作面采运设备组二2完成最后一个采幅的采掘之后，将工作面采运设备组二2及其配套漏斗车二4移设至短工作面带式输送机6上，工作面采运设备组二2采掘工作面物料经过漏斗车二4转载给短工作面带式输送机6，与工作面采运设备组一1、漏斗车一3共用短工作面带式输送机6将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤6：与此同时，进行长工作面带式输送机5的移设；步骤7：长工作面带式输送机5移设到位后，先将工作面采运设备组二2和漏斗车二4从短工作面带式输送机6移设回长工作面带式输送机5上，工作面采运设备组二2采掘工作面物料经过漏斗车二4转载给长工作面带式输送机5，长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤8：再将工作面采运设备组一1和漏斗车一3从短工作面带式输送机6移设回长工作面带式输送机5上，工作面采运设备组一1采掘工作面物料经过漏斗车一3转载给长工作面带式输送机5，与工作面采运设备组二2、漏斗车二4共用长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料。完成工作面装置移设。
20.实施例2在实施例1的基础上增加漏斗车三7及漏斗车四8。
21.本实施例中：长工作面带式输送机5上安装漏斗车一3和漏斗车二4，漏斗车一3和
漏斗车二4可沿长工作面带式输送机5行走；短工作面带式输送机6上安装漏斗车三7和漏斗车四8，漏斗车三7和漏斗车四8可沿短工作面带式输送机6行走。
22.正常工作时，工作面采运设备组一1采掘工作面物料后通过长工作面带式输送机5上的漏斗车一3转载给长工作面带式输送机5，工作面采运设备组二2采掘工作面物料后通过长工作面带式输送机5上的漏斗车二4转载给长工作面带式输送机5，长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料。
23.上述露天矿双采掘设备工作面装置移设方法：包括如下步骤：步骤1：同实施例1；步骤2：当采掘完短工作面带式输送机6布置长度范围内对应的工作面物料以后，进行短工作面带式输送机6、漏斗车三7和漏斗车四8的移设；步骤3：在工作面采运设备组一1和工作面采运设备组二2完成最后一个采幅的采掘之前完成短工作面带式输送机6、漏斗车三7和漏斗车四8的移设；步骤4：将工作面采运设备组一1移设至与短工作面带式输送机6上的漏斗车三7搭接，工作面采运设备组一1采掘工作面物料经过漏斗车三7转载给短工作面带式输送机6，短工作面带式输送机6将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤5：工作面采运设备组二2完成最后一个采幅的采掘之后，将工作面采运设备组二2移设至与短工作面带式输送机6上漏斗车四8搭接，工作面采运设备组二2采掘工作面物料经过漏斗车四8转载给短工作面带式输送机6，与工作面采运设备组一1、漏斗车三7共用短工作面带式输送机6将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤6：与此同时，进行长工作面带式输送机5、漏斗车一3和漏斗车二4的移设；步骤7：长工作面带式输送机5、漏斗车一3和漏斗车二4移设到位后，先将工作面采运设备组二2从短工作面带式输送机6移设回长工作面带式输送机5，并与漏斗车二4搭接，工作面采运设备组二2采掘工作面物料经过漏斗车二4转载给长工作面带式输送机5，长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料；步骤8：再将工作面采运设备组一1从短工作面带式输送机6移设回长工作面带式输送机5上，并与漏斗车一3搭接，工作面采运设备组一1采掘工作面物料经过漏斗车一3转载给长工作面带式输送机5，与工作面采运设备组二2、漏斗车二4共用长工作面带式输送机5将物料运至端帮，向布置在端帮的连续运输系统设备转载物料。完成工作面装置移设。
24.下面以实际应用为例，某露天矿开采工作面主要参数如下：工作面长度1500m，煤层高度20m，采幅宽度90m,一个采幅的工作面物料总体积为270万m3（实方，下同），采用两台轮斗挖掘机挖掘，每台每天挖掘1.5万m3物料。
25.如双采掘设备工作面采用传统工作面带式输送机布置及移设方法工作面仅设一部工作面带式输送机，长度约1500m，两台轮斗挖掘机大约90天采完一个采幅，需要进行一次移设，一次移设需要停产15天。即双采掘设备工作面采用传统工作面带式输送机布置及移设方法，一年移设4次，每次移设耗时15天，全年停产60天。
26.采用实施例2所述的双采掘设备工作面装置及其移设方法，长工作面带式输送机长度约1500m，短工作面带式输送机长度约250m，轮斗挖掘机同样是大约90天采完一个采幅，需要进行一次移设，因为轮斗挖掘机和转载机移设前短工作面带式输送机及相应的漏斗车已经移设完毕，而且两台轮斗挖掘机及配套转载机不在同一天移设，因此，轮斗挖掘机
及配套转载机移设时，生产系统不会停产，只是日产量减半，轮斗挖掘机及配套转载机只需要用1天时间移设到与短工作面带式输送机上的漏斗车衔接，即可继续生产，两台轮斗挖掘机及配套转载机移设完毕仅有两天的时间减产一半，然后再移设长工作面带式输送机及其漏斗车，长工作面带式输送机及其漏斗车移设完毕后，两台轮斗挖掘机及配套转载机移设回与长工作面带式输送机上的漏斗车衔接再次出现两天减产一半工况，即可完成全部移设过程。即，采用实施例2所述的开采工作面装置及其移设方法每年移设4次，每次移设无需停产，只是有不连续的4天的产量减半，对露天矿的连续生产基本不会造成任何影响。
27.可见，实施例2所述的开采工作面装置及其移设方法在移设环节上每年无需停产，虽有8天产量减半的情况，但其发生时间不连续，对露天矿的生产基本没有任何影响，露天矿生产系统的产量得到有效保证。与双采掘设备工作面采用传统工作面带式输送机布置及移设方法相比，每年多生产约60天，年产量可提高180万m3物料（实方），约占露天矿年产量的18%。
28.同时，采用传统露天矿连续系统工作面装置开采及移设方法每次移设用时15天，连续的15天停产将导致45万m3物料（实方）的产量欠缺，折算成产品煤约合60万t，一般露天煤矿的地面储煤系统储量不超过10万t，地面系统储量难以满足移设停产期间的煤炭供给，这大大限制了高效的露天矿连续生产工艺在露天矿采煤工程中的应用。而实施例2所述的开采工作面装置及其移设方法很好的解决了移设连续停产时间长影响露天矿连续生产的问题，大大提高了高效的露天矿连续生产工艺在露天矿采煤工程的应用范围。
29.本发明所述方案，可大幅缩短连续/半连续开采工艺系统设备的移设时间，使每次移设的停产时间从7~15天缩短到2天以内，按连续/半连续开采工艺系统每年移设四次考虑，本发明可延长连续/半连续工艺系统的年工作时间1~2个月。本发明移设仅停产2天对露天矿生产系统的生产接续影响小，这保证了单一煤层露天矿也可以应用高效的连续/半连续开采工艺系统，扩大的露天矿连续/半连续开采工艺系统的应用范围。工作面采用两套移动式工作面采运设备组，有利于增加工作面的生产能力，降低连续/半连续系统的生产能力的波动，提高连续/半连续系统的生产保障能力。