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在采矿作业中，岩石的装载与转载是平巷掘进流程中极为关键的一环，不仅因为其直接关联到掘进循环的效率，而且对整个矿山的运营成本和生产进度有着重要影响。本文旨在综合概述岩石装载与转载的工艺流程、设备选型、效率提升策略及其在现代采矿实践中的应用，以此揭示提高作业效率的关键路径。
岩石装载与转载作为平巷掘进循环中最为繁重的环节，其时间占比通常达到35%至50%，直接决定了掘进速度和劳动力消耗。高效的装载与转载不仅是提高采矿效率、降低工人劳动强度的关键，也是缩短掘进周期、提升整体开采经济效益的必要条件。因此，实现该环节的机械化作业，减少辅助时间，成为了国内外矿山普遍关注的重点。
铲斗后卸式装岩机主要由铲斗、斗柄、提升链条、回转机构、导轨、回转底盘、回转台等部件构成，其中核心组件铲斗负责直接挖掘和装载岩石。以Z-20B型装岩机为例，它适用于中等断面的平巷和倾角不超过8°的斜井环境，巷道高度至少需要2.2米，适宜装载的岩石块度应在200至250毫米范围内。
装岩过程如下：装岩机沿轨道行驶至岩堆处，操作员通过控制装置使铲斗插入岩石堆中，铲斗装满岩石后，机器后退并同时升起铲斗，将岩石直接倒入跟随其后的矿车中。这种直接后卸的方式简化了作业流程，减少了额外的转运步骤，提高了装岩效率。
为克服传统后卸式装岩机的局限，如提高铲取力、适应复杂地质条件等，国内外研究和实践进行了诸多创新：
驱动方式改进：采用四轮驱动，增加机器的粘着重量，确保在复杂地形中拥有更好的牵引力和稳定性。
行走系统升级：改用轮胎或履带式行走机构，增加装载宽度和灵活性，同时提高摩擦系数和粘着系数，增强铲取力。
装载辅助设备：加装皮带运输机，降低卸载高度，便于与大容积矿车配合，减少转运环节。
功率与速度提升：加大发动机功率，加快提升速度，使岩石能被抛掷得更远，提高装载效率。
结构优化：如ZQ-26型风动装岩机，通过轻量化设计、结构创新，以及提升操作安全性、可靠性，增强整体性能。
优势：
高效作业：直接后卸设计简化了装岩流程，减少了中间转运步骤，提高了装岩效率。
适应性强：适用于多种断面和平巷条件，特别是对于中等规模的巷道，能有效应对不同岩石条件。
技术创新：通过不断的结构和性能改进，提升了机器的适应性和作业效率，如ZQ-26型装岩机的高性能表现。
2.1.4 局限性：
调车频繁：单轨巷道中，频繁的空重车调换时间较长，影响装岩机实际工作效率。
巷道条件限制：对巷道高度和宽度有一定要求，不适用于所有类型的巷道条件。
岩石块度影响：岩石块度过大时，会增加铲斗插入阻力，降低装岩效率。
铲斗后卸式装岩机作为采矿作业中的关键设备，其设计和性能的不断优化，对提升矿山生产效率具有重要价值。尽管存在调车时间长和对巷道条件的特定要求等局限性，但通过技术创新，如增强装载能力、提高机器适应性等措施，已逐步克服了这些难题。未来，随着智能化、自动化技术的融合，铲斗后卸式装岩机的性能和效率将得到进一步提升，为采矿作业提供更为高效、安全的解决方案。
铲斗装岩皮带转运机是一种在矿山平巷掘进作业中广泛使用的高效装载设备，它结合了铲斗装载和皮带输送的双重功能，旨在提高装岩效率并减少作业中的辅助时间。这类装岩机在设计上与传统的铲斗后卸式装岩机有所区别，主要在于其装载岩石后的处理方式，具体来说，铲斗装满岩石后，不是直接倒入跟随其后的矿车，而是通过内置的皮带运输机系统将岩石转运到矿车或其他运输设备中。下面详细介绍其工作原理、结构特点、优势及应用情况。
铲斗装岩皮带转运机的工作过程包括以下几个步骤：
铲取岩石：操作员驾驶装岩机靠近岩石堆，通过操纵杆控制铲斗插入岩石堆中，利用铲斗的铲取力将岩石铲起。
转运至皮带：铲斗装满岩石后，通过提升链条和回转机构将铲斗提升到预定位置，此时，铲斗中的岩石通过开口或卸料口直接倒入下方的皮带运输机上。
皮带输送：皮带运输机利用连续运动的输送带将岩石从铲斗下方运输到装载点，如矿车或其他装载容器。
装载与卸载：随着皮带的移动，岩石被均匀地送入矿车中，完成装车作业。皮带的长度和宽度可以根据巷道条件和矿车大小进行调整，以适应不同装载需求。
铲斗与皮带结合：这种设计结合了铲斗式装岩机的直接挖掘能力与皮带运输机的连续输送优势，提高了装载连续性和效率。
灵活的转运方式：皮带运输机可根据需要调整位置和角度，适应不同的作业环境和岩石堆状态，减少装车时的落差，保护矿车。
减少辅助作业时间：通过皮带直接将岩石送入矿车，避免了传统装岩机频繁的倒车、调车过程，有效缩短了装岩循环时间。
提高安全性：皮带转运方式减少了人工操作的需要，降低了作业人员的安全风险，特别是在狭窄或危险的作业环境中。
提高效率：减少了装岩与装车之间的衔接时间，加快了整个作业流程，显著提升了装岩生产率。
灵活性高：皮带转运机的使用，使得装载作业更适应复杂多变的巷道条件，尤其在空间狭小或岩堆分布不均的情况下，能有效提高装载的灵活性。
减少损伤：相比直接装岩，皮带的平缓输送减少了对矿车和运输设备的冲击，降低了设备损坏的风险。
ZQ-25型、YJ-30B型装载机是典型的铲斗装岩皮带转运机，广泛应用于国内外各大矿山的平巷掘进作业中。特别是在需要频繁调车、巷道条件复杂或对装载精度要求较高的场合，这类装载机展现出了明显的优势。随着采矿技术的不断发展，铲斗装岩皮带转运机的结构设计和控制技术也在不断优化，如采用更先进的皮带材料、智能控制技术以及集成化设计，进一步提高了作业的自动化程度和整体作业效率。
铲运机作为一种高效的地下装载与运输设备，在采矿和隧道施工领域扮演着至关重要的角色。随着技术的进步和对施工效率的不断追求，铲运机经历了从结构到性能的多次迭代，逐渐成为现代机械化作业线中的核心设备之一。以下是对铲运机发展与应用的详细阐述。
铲运机的起源可以追溯到早期的装载机，它们最初被设计用于地面的物料搬运。随着地下采矿和隧道施工需求的增长，传统的装载机逐渐无法满足井下作业的特殊条件，于是针对地下环境的专用铲运机应运而生。早期的铲运机设计较为简陋，功能单一，但随着时间的推移，它们逐渐发展为集铲取、运输、卸载于一体的多功能设备。
一体化设计：与传统的装运分离模式不同，铲运机集铲斗、运输、卸载功能于一体，减少了作业过程中的物料转移环节，大大提高了工作效率。
高度灵活性：铲运机通常采用柴油机驱动，动力强劲，加之四轮驱动和低矮的车身设计，使得它们能够在狭窄、多弯的地下巷道中灵活作业。
全液压操纵：现代铲运机普遍采用全液压操作系统，操作简便，反应迅速，能够精准控制铲斗的动作，提高装载精度和效率。
大容量铲斗：铲斗容量从0.76m³到9m³不等，中型铲斗（3-4m³）因其适用性广，在多数情况下使用最为频繁。
环境适应性：针对地下作业环境，铲运机设计有良好的废气净化装置和通风设施，确保在封闭空间内的作业安全。
动力系统：从初期的气压驱动到现在的柴油机驱动，再到未来可能的电动化趋势，动力系统的改进提高了铲运机的功率和能效。
铲斗形状与材料：通过模拟和工业试验，不断优化铲斗形状和材料，以适应不同地质条件下的铲取作业，减少阻力，提高装满系数。
智能化与自动化：集成GPS导航、自动调平、远程监控等智能化技术，提高作业精确度和安全性，减少人为操作失误。
芬兰Sandvik公司的TORO系列：代表了大型铲运机的先进水平，广泛应用于大中型巷道的快速掘进中，其高效稳定的性能得到了全球用户的认可。
瑞典Atlas公司的ST1010型：展示了铲运机在灵活性和操作便利性方面的进步，适用于多种复杂作业环境。
国内应用：在国内，梭式矿车与铲运机的组合在单线长距离独头巷道掘进中展现出显著优势，尤其适合于快速掘进项目，通过合理配置，显著提高了掘进速度和经济效益。
铲运机的发展史是一部不断创新与适应的过程，从最初的简单设计到如今的高科技集成，它已经成为地下工程不可或缺的高效作业设备。未来，随着技术的不断进步和对环境保护的更高要求，铲运机将继续向着更加智能化、绿色化的方向发展，为采矿和隧道建设提供更加高效、安全、环保的解决方案。
装岩机械作为采矿作业中至关重要的设备，其结构性能直接影响着生产效率和作业成本。合理的结构设计与性能参数不仅能提高装岩速率，还能减少能耗，确保作业安全。下面将详细探讨装岩机械的结构性能要素，以及如何计算其理论生产率。
机重与铲取力：机体质量与铲斗的冲击力紧密相关，机重越大，通常意味着铲取力越强，能更有效地插入岩堆，提高装满程度。对于不同岩石密度（如1.5～2.0t/m²），推荐使用2.5～3.0吨的装岩机；若岩石密度超过3t/m³，则更适合使用3.5～4.0吨的装岩机。
铲斗形状与尺寸：铲斗形状直接影响插入深度和装满系数。铲斗设计应考虑岩石块度、密度以及作业环境，以减少插入阻力并提高装岩效率。通过模拟和工业性试验确定的铲斗形状系数（K值），通常在0.7～1.0之间，反映了铲斗几何结构对装满程度的贡献。
提升系统：提升链条、回转机构等构成的提升系统，需保证快速、稳定的铲斗升降，以缩短每个装岩循环的时间，提高生产率。
行走机构：履带或轮胎式的行走机构相较于轨轮式，提供了更大的灵活性和适应性，能够不受巷道宽度限制，增加作业范围和效率。
装岩机的理论小时生产率（松散体积）(Pk) 可以用公式表示为：
-
tk是理论上铲斗每铲取一次的循环时间，单位为秒（s）。
这个公式强调了斗容和循环时间对生产率的直接影响，指出增大铲斗容积和缩短循环时间是提高生产率的基本途径。
然而，实际生产率还需考虑装满系数K0和铲斗形状系数K的影响，因此设计生产率P的计算公式为：
其中：
K0反映了铲斗实际装满的程度，受岩石块度、密度、机器重量、冲击力和铲斗形状等多因素影响；
优化铲斗设计：通过调整铲斗的形状、尺寸和材质，降低插入阻力，提高装满系数，以提升装岩效率。
改善工作条件：确保爆破效果良好，岩石块度适中且集中堆放，有利于提高装岩效率。
提高操作技能：加强操作人员的培训，提高熟练度，合理调度装岩机，减少非生产性时间。
改进调车效率：使用高效调车设备，减少调车次数和时间，保证装岩机连续作业，减少间歇时间。
技术创新与设备升级：采用智能化、自动化技术，如自动装岩系统，实时监控与优化作业过程，进一步提升生产率。
通过上述结构性能的优化和生产率计算方法的应用，结合实际作业条件的改进和技术创新，可以显著提高装岩机械的作业效率，进而推动整个采矿作业的现代化进程。
在采矿作业中，装岩生产率是衡量开采效率的重要指标，它直接影响到矿山的整体产出和经济效益。影响装岩生产率的因素繁多且相互关联，主要包括机械性能、岩石特性、作业组织管理以及操作技能等多个层面。深入分析这些因素，对于优化作业流程、提升开采效率具有重要意义。
装岩机的结构性能直接影响其工作效率。铲斗的形状、尺寸、材质以及提升系统的设计，都与装岩效率紧密相关。例如，铲斗的形状和宽度不仅影响其插入岩堆的难易程度，还决定了铲取岩石的能力。铲斗过大可能导致插入阻力增加，过小则降低每次铲取的岩石量。合理的铲斗设计能够减少插入时的阻力，提高装满系数，从而提升生产率。此外，提升链条的速度和力量，以及回转底盘的灵活性，都是影响装岩机工作效率的关键。
装岩机的行走方式（如轨轮式、履带式、轮胎式）对其在巷道中的灵活性有直接影响。轨轮式行走机构受限于巷道宽度，而履带式或轮胎式则提供了更高的灵活性和适应性，尤其是在复杂或不规则的巷道中。行走机构的黏着性能也非常重要，它影响着装岩机的牵引力和稳定性，进而影响装岩速度和效率。
岩石块度是影响装岩生产率的关键因素之一。过大的岩石块度会增加铲斗插入的阻力，减缓装岩速度，同时也可能导致铲斗装不满，降低了装岩效率。实验数据显示，岩块直径控制在50至200毫米范围内，装岩生产率较高。此外，岩石密度也会影响铲斗的铲取力，密度越大，所需铲取力越大，这对装岩机的功率和设计提出了更高要求。
岩石的湿度和硬度同样不可忽视。湿度过高的岩石容易粘附在铲斗上，增加铲取难度，降低装岩效率。而硬度大的岩石会使铲斗磨损加剧，增加铲取阻力，影响装岩机的连续作业能力。
调车运输效率直接影响装岩循环时间。在单轨巷道掘进中，空重车的调换时间如果过长，会严重制约装岩机的作业效率。因此，采用高效的调车设备、大容积矿车以及优化接轨方式和调度策略，对于减少调车时间、提升装岩生产率至关重要。
爆破技术直接影响岩石块度和堆砌状态，良好的爆破效果可以减少岩石破碎作业，提高装岩效率。此外，实施平行作业，如在装岩的同时进行凿岩准备工作，可以有效缩短装岩工序占总循环时间的比例，提高整体作业效率。
装岩司机的技能熟练度和工作态度对装岩效率有直接影响。经验丰富的司机能够更好地操作装岩机，减少不必要的停顿和事故，提高铲斗的装满系数。良好的心态有助于保持作业的连续性和高效性。
有效的组织管理和定期的技能培训是提高装岩生产率的保障。合理的作业计划、事故预防与快速响应机制，以及对操作人员的持续培训，都能显著提升作业效率和安全性。
定期的维护保养可以减少设备故障，保证装岩机始终处于最佳工作状态。良好的维护计划能够延长设备使用寿命，减少非计划停机时间，间接提升生产率。
随着科技的进步，采用更先进的技术如自动化、智能化控制，以及优化铲斗设计和动力系统，可以显著提升装岩机的工作性能，提高装岩生产率。例如，集成传感器和智能控制系统可以实时监控作业状态，优化铲取策略，减少无效作业。
机械化作业线的配置与优化是采矿工程中提升作业效率、降低成本、保障作业安全的关键环节。随着采矿技术的不断进步，机械化作业线的集成化、智能化已成为提高矿山产能的重要途径。下面将详细阐述机械化作业线的配置原则、优化策略以及国内外典型的配套方案，深入分析如何通过合理的设备选型、作业流程优化以及技术创新，实现高效、均衡的掘进作业。
机械化作业线的配置直接关系到采矿作业的总体效率和经济性。合理配置能够最大化每台设备的效能，减少人工依赖，降低作业成本，提高安全性，同时缩短掘进循环时间，加速矿产资源的开发速度。
工序机械化：所有主要工序，包括凿岩、装岩、支护等，均应采用机械化作业，以提升作业效率。
设备协调性：各工序所用机械设备应相互协调，能力均衡，避免因个别设备能力不足而拖累整体作业效率。
顺序作业：考虑作业流程的连续性，确保机械设备的合理布局和作业顺序，减少等待和转换时间。
备用设备：考虑到设备维护和突发故障，配置一定比例的备用设备，确保作业的连续性和稳定性。
适应性配置：根据矿山的实际情况，如巷道条件、岩石性质、作业环境等，定制化选择设备和作业方案。
高效凿岩设备：采用高性能的液压轨轮式凿岩台车，如配备高频重型凿岩机，可以显著提升凿岩速度和精度。
装载设备升级：选择装岩效率高、适应性强的铲斗式装岩机，通过增加铲斗容积、优化铲斗形状、采用连续装岩结构等技术，提高装岩效率。
转载与运输设备：梭式矿车因其装载连续、转载与运输一体化的特点，特别适合长距离独头巷道作业。优化矿车容积，采用大容积矿车减少调车次数，同时，配置高效的皮带转载机和灵活的调车设备，如平移式调车器和浮放道岔，减少调车时间。
错车场与调车器：采用活动式错车场和高效调车器，如平移式调车器和浮放道岔，可灵活跟随工作面移动，缩短调车时间。
巷道布局与轨道设计：优化巷道布局，确保轨道质量，采用合适的轨道宽度，提高车辆运行效率，减少掉道风险。
工作面调车是采矿作业中一项重要环节，涉及从矿石爆破后的装载到运输的过渡过程，对于维持掘进作业的连续性和提高整体工作效率至关重要。这一过程包括如何高效地替换装满岩石的矿车与空车，确保装岩机的连续作业，减少作业中断，提高掘进速度。以下是对工作面调车的详细描述，包括调车方式、设备介绍及优化策略。
固定错车场是最基本的调车方式，它设置在巷道旁的固定位置，供装岩机与空、重车交换使用。通常，该方法依赖于机车和人力辅助，将装满的矿车从工作面拖出，空车送入。然而，由于错车场不能紧跟工作面，导致装岩机的工时利用率不高，约为20%至30%。这种方法适合工程量较小、掘进速度不快的巷道。
为提升效率，活动式错车场调车法应运而生。它通过使用平移式调车器和浮放道岔等灵活调车设备，紧随工作面移动，大大减少了调车时间。平移式调车器如翻框式调车器，通过活动盘与固定盘的组合，可以在轨道上横向移动矿车，实现空车与重车的快速交换。浮放道岔则是通过临时铺设的轨道，让矿车轮缘高于固定轨道，便于装岩机接近和退出，从而提高装岩机的工时利用率至30%至40%。
为了进一步优化调车效率，使用特定的转载设备如梭式矿车，可以显著减少调车次数。梭式矿车不仅具有大容积（如4m³、6m³、8m³），还集成了链板运输机，能够在车厢内部连续转运岩石，直至装满整列车厢或一系列车厢，随后由电机车牵引至卸载点。这种方式特别适用于单线长距离独头巷道，能够显著提高装岩、转载和运输的整体效率。
设备升级与技术创新：采用智能化调车系统，如自动或远程控制的调车设备，减少人为干预，提高作业效率和安全性。
巷道布局与轨道设计：优化巷道布局，确保足够的空间和直线段用于快速调车，同时提升轨道质量和维护频率，减少车辆出轨和调车时间。
调车组织与管理：建立高效的调度系统，合理安排空重车的调度顺序，避免拥堵，确保装岩机的连续作业。
灵活的调车设备配置：根据巷道条件和作业需求，灵活选择和配置调车设备，如平移调车器、浮放道岔等，以适应不同的工作环境。
工作面调车的优化是提高整个采矿作业效率的关键一环。通过采用活动式错车场调车法、智能化调车设备、优化巷道布局和管理，可以显著减少调车时间，提高装岩机的使用效率，进而加快掘进速度，降低采矿成本。随着采矿技术的不断进步，未来的工作面调车将更加智能化、自动化，进一步提升采矿作业的整体效率。
平巷掘进机械化作业线的设备配套是提升采矿效率、降低成本、保障作业安全的重要措施。一个高效、均衡的作业线需要各个设备之间的协同作业，确保每个环节都能发挥最大效能。以下是对平巷掘进机械化作业线设备配套的详细解析，包括配套的意义、原则、方案选择以及具体应用案例。
高效生产：集中使用机械设备可以大幅度提升作业效率，减少人力依赖，缩短掘进周期。
均衡协调：确保各工序间设备能力匹配，避免瓶颈效应，实现整个作业流程的均衡生产。
安全环保：机械化作业减少人员直接接触危险环境，同时减少粉尘和噪声污染。
全机械化：所有主要工序如凿岩、装岩、支护等均采用机械化设备。
协调平衡：设备性能相互匹配，避免设备能力不均导致的效率损失。
顺序作业：考虑作业流程的逻辑顺序，确保设备布局合理，减少空闲时间。
适应性：根据实际情况灵活选择设备，预留备用量以应对突发状况。
气腿凿岩机 架线式电机车 梭式矿车：适用于多数平巷掘进，利用激光指向仪确保准确定向。
双机液压轨轮式凿岩台车 普通或梭式矿车：适用于不同巷道条件，提高作业灵活性。
三机液压轨轮式凿岩台车 大容积梭式矿车：适用于高效率掘进，特别适合长距离独头巷道。
自行式或轨轮式凿岩台车 蟹爪或立爪式装岩机 梭式或自卸卡车：适合不同地质条件，灵活性和效率高。
柴油轮胎式凿岩台车 铲运机 自卸卡车：设备少，效率高，适合大中型巷道，尤其在远距离运输中表现优异。
多臂凿岩台车 正装侧卸式装岩机 胶带转载机 电机车 矿车：德国广泛应用，适合不同巷道尺寸，高度机械化。
新城金矿：采用Sandvik AXERA5-140型高效凿岩台车，配以梭式矿车转运，使用激光指向仪定向，提升掘进速度。
某汞矿：利用多台7655型气腿凿岩机，配合梭式矿车和架线式电机车，强化了调车与转载的灵活性。
湖南冶建公司二队浦市磷矿：采用H-600型装岩机，结合大容积矿车，通过优化调车策略，提高装岩效率。
梭式矿车：利用其装载连续、转运一体的特点，优化卸载点布局，提高整体运输效率。
铲运机：在距离较远的运输中，结合铲运机和自卸卡车，减少转运次数，提升作业连续性。
调车设备：采用平移调车器、浮放道岔等，减少调车时间，保证装岩机的连续作业。
通过上述方案的实施，平巷掘进机械化作业线的设备配套不仅提高了掘进速度，还降低了劳动强度，提升了作业安全性，为矿山高效、可持续发展提供了坚实基础。随着技术进步，未来还将进一步向智能化、无人化作业线发展，实现更高级别的自动化和信息化管理水平。
机械化作业线的配置与优化是采矿行业提升竞争力的关键。通过采用高效、智能的机械设备，结合合理的作业流程设计和智能化管理，不仅能够显著提高作业效率，降低生产成本，还能有效保障作业人员的安全，促进采矿作业的可持续发展。未来，随着技术的不断进步，如无人驾驶、人工智能等技术的融入，机械化作业线将更加智能化、高效化，为采矿作业带来革命性的变革。
综上所述，岩石的装载与转载作为采矿作业的核心环节，其机械化、自动化水平的提升对于整个采矿行业的发展具有重要意义。通过对现有设备的不断改良与创新，结合科学的作业组织管理，能够有效克服传统作业模式的局限，提高作业效率，降低能耗，减轻工人负担。未来，随着智能化技术的深入应用，如远程操控、智能调度系统的引入，将进一步推动岩石装载与转载作业向更加高效、安全、环保的方向发展。因此，持续的技术研发、设备更新以及作业模式的创新将是采矿行业持续进步的关键驱动力。
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