(接上期)
3劈裂设备
石材劈裂机械是指将石料机械膨胀劈裂分解的设备,是与排孔凿岩配合使用的非爆破劈裂的机械化开采设备。主要用于分离体石料的劈裂分解,荒料的劈裂整形等作业。目前使用最多的石材劈裂设备是单头和多头液压劈裂机。
图20是意大利BENETTI公司生产的FLUOSPAK型双头液压劈裂机,该机劈裂孔的直径34mm或40mm,主要用于石材荒料表面的修整。目前比较先进的劈裂机采用多个液压劈裂头的车载形式,与多头台架式凿岩机组合使用,可进行高效率的分离体机械劈裂解体,也可对荒料进行机械劈裂整形作业。图21是挪威蓝珍珠花岗石矿山使用的配备20个劈裂头的车载式液压劈裂机,该机液压泵站安装在车体上,具有机动性好,劈裂效率高,劈裂质量好等特点。液压劈裂机可在数秒或几分钟之内完成各种规格劈裂面的分离,虽然不及导爆索等分离方法速度快,但远比膨胀剂等静态劈裂分离方法快的多,最最重要的是液压劈裂是目前最安全、最环保的石材劈裂分离方法。国内目前可生产类似图20介绍的双头或四头液压劈裂器,还没有企业生产多头车载式液压劈裂器。
4辅助设备
我们将上述四类开采设备外的辅助石材矿山机械化开采设备都称为辅助设备,包括火焰切割机,组合钻具,荒料整形设备,分离体顶推和翻倒设备,吊装设备,工程机械设备,水、电、气供应设备和装置,以及石材矿山使用的基本机械维修等设备。因为像火焰切割机等设备几乎已被串珠锯取代,组合钻具等设备也已被臂式锯等开采设备取代,所以本文重点讨论一些常用的辅助设备,如分离体顶推设备、荒料整形设备和吊装等设备。
图20意大利BENETTI公司FLUOSPAK型液压劈裂器
图21挪威蓝珍珠花岗石矿山使用配备20个劈裂头的
车载式液压劈裂机
4.1顶推设备
目前最常用的将分离体移出矿体的设备和装置有,液压顶石机、水压顶推袋、气压顶推袋和滑轮组等,其中液压顶石机是使用比较多的将分离体翻倒设备。
4.1.1液压顶石机
液压顶石机由液压泵站、液压顶头(活塞)和高压油管组成,每台液压顶石机通常配备两个液压顶头(图22),即可进行分离体的位移顶推(图23),又可以完成分离体的翻倒作业。国外液压顶石机单个顶头的最大推力可达90?t或更大,顶推行程从50?mm分成四个规格、顶头重量70?kg,具有体积小,便于移动,使用和操作简便等特点,广泛用于石材矿山。
因为国内采用高台阶开采工艺方法的石材矿山较少,所以液压顶石机在国内使用的不多,但仍有需求。国产液压顶石机与国外产品存在一定差距,主要是因为液压系统和密封元器件的质量问题,造成液压系统泄露导致顶头推力变小,因顶头材料选取不当,造成同等行程和推力的顶头重量是国外产品的1.5?2倍,使用起来很不方便。
图22国产液压顶石机
图23液压顶石机进行分离体位移顶推作业
4.1.2水压顶推袋
水压顶推袋(简称水袋)是一种厚度2mm的超薄型、一次性使用的金属顶推袋,专门用于插入宽度12mm左右的串珠绳切割缝中,通过高压水泵将高压水注入袋体,使袋体膨胀至金属塑性变形,直至袋体破裂。这一过程中袋体产生的推力,通过杠杆原理推动石料移动,最终将分离体顶开一个可放入液压顶头(大约?mm)或挖掘机斗齿(大约?mm)可插入的缝隙。与国外水袋产品相比,国产水袋除推力稍低和规格比较少外,其余指标均可满足矿山使用要求。
4.1.3气压顶推袋
可多次重复使用的气压顶推袋(简称气袋),其功能和使用方法与一次性水袋基本相同,正确操作可反复使用百次以上,使用成本低廉。目前国内虽然也生产了部分规格的气袋,但质量不及国外产品,主要差距在袋体材料的抗拉强度低,直接影响到工作压力的提高,所以推力较低,以及粘接缝容易开裂等方面。
4.2荒料整形设备
石材矿山除了开采串珠锯可做整形机外,还有一些专用的石材整形机械。在大理石、石灰华和石灰石矿山,一般可配备固定式金刚石串珠锯式整形机(简称串珠整形机)、单锯条整形机、固定式链臂型整形机(简称链臂整形机)、固定式金刚石带锯整形机(简称带锯整形机);在花岗石矿山通常只使用串珠整形机。国外有些矿山还安装一种专门整形用串珠锯轨道台车,串珠锯可在台车上前后运动,轨道台车可左右移动变换整形工位,用于高效率的荒料整形切割。国内许多矿山也使用大直径圆盘锯作为矿山荒料整形的设备,台架式凿岩机的密集排孔凿岩也可用于整形荒料。
目前国产串珠整形机、单锯条整形机可达到国外产品技术水平,但没有企业生产链臂整形机和带锯整形机,这并不影响国内石材矿山整形机的配套和选用。国内石材矿山很少使用大直径圆盘锯整形荒料,台架式凿岩机密集排孔凿岩的荒料整形方法也很少使用,这两种设备国内都可以生产,可随时为矿山配套。
4.3吊装设备
石材矿山常用的吊装设备有桅杆吊、大型装载机、石材叉装机、自行式吊装设备等。
4.3.1桅杆吊
桅杆吊是石材矿山最常用的固定式起重设备,桅杆吊开拓方案广泛用于机械化开采作业的山坡露天、凹陷露天石材矿山。其特点是结构简单,起吊重量大,服务范围相对较大,吊装作业不受采面道路条件的限制,操作简便易行,工作可靠。目前国内可生产技术性能与国外产品相当的40m臂长、最大起吊重量20?30t的几种规格的桅杆吊,基本可满足国内石材矿山的需求。但国外桅杆吊产品的规格更多,用户选择的余地更大,例如国外桅杆吊的吊臂长度从10?12m开始以4?5m的间隔形成不同的臂长系列,吊臂最长可达70m;起吊重量从20t开始以5t的间隔形成不同起吊重量系列,最大起吊重量可达50t。
4.3.2装载机类设备
像美国卡特彼勒系列装载机一直是国外石材矿山选择的主要荒料装载机械,但由于其价格过高、油耗过大、维护成本也不低,所以国内石材矿山很少使用。但国内泉州威盛机械发展有限公司开发生产的石材矿山用系列叉装机(图24)却可以弥补这一空白,该机不仅保留了装载机装运渣土、清理采场、吊装开采设备的基本功能,还可具备普通50系列装载机所不能达到装运不同重量荒料的能力。该叉装机目前叉装荒料的重量规格有16t(5m3荒料)、20t(6.7m3荒料)、23t(7.7m3荒料)、27t(9m3荒料)和30t(10m3荒料),分别使用50、60、70和80系列的装载机车体,这些规格叉装机的功率均低于系列装载机,但却能够接近或达到系列装载机装运荒料的重量,叉装机的价格、油耗和使用成本远低于系列装载机。
4.3.3自行式吊装设备
自行式吊装设备包括汽车吊、履带吊等吊车,国产这类吊车的技术水平与国外产品相差不大,许多国产品牌的企业已与国外知名品牌企业合资合作生产,所以目前国产自行式吊装设备的起吊重量规格齐全,国内石材矿山有充分的选择余地。
图24泉州威盛公司生产的石材矿山用23t叉装机
5配套刀具辅具
与上述开采设备配套的刀具有金刚石串珠绳(简称串珠绳)、金刚石圆锯片、切割链和切割带、钎杆、钻头等。
国内用量最大,使用安全性更高的注塑和橡胶注封型串珠绳的锯切效率、寿命等参数已经接近或部分达到国外同等产品的技术水平。与国外产品相比,以福州天石源等企业为代表的国产品牌串珠绳的最大优势是价格合适、售后服务周到;而且有自主研发能力,可根据不同石质条件调整串珠的配方,以使串珠绳获得最高锯切效率和最长使用寿命的最佳性能。国产串珠绳产品不仅覆盖了国内绝大部分使用串珠锯的石材矿山,在国际串珠绳市场也占有一定的份额。
圆盘锯用的金刚石锯片,尤其是直径达到4.6m的锯片以及配套的金刚石刀齿在国内已经形成完整、通畅的生产和供货体系,价格合适合理,完全可满则国内数千台圆盘锯的使用配套要求。
国产链臂锯用硬质合金刀齿的性能目前与国外产品差距较大,主要体现在使用寿命和切割锋利度方面。
为凿岩机和潜孔钻配套使用的钻头国内都能解决,但在国内钻头市场,还不能达到根据钻凿不同硬度或物理性能岩石合理选择合适的钻头的程度。所以国内凿岩机、尤其是潜孔钻的钻头使用还具有一定的盲目性,不能做到配套的钻头能够达到最高钻孔效率和最长使用寿命的最佳组合。
除此之外,国内为串珠锯配套的串珠绳剪断、接绳工具,金刚石刀齿的高频焊接设备、焊接夹具,钻头磨削等辅助设备和工具,以及凿岩钻杆等消耗材料,国内都能配套供应。
6综述
经过前述介绍、对比和分析可以看出,目前国产石材开采设备、辅助设备、刀具辅具的规格、种类等基本可以满足目前国内石材矿山的基本配套需要。其中有些特殊规格和特殊用途的开采设备,只有等国内石材矿山引入更多开采工艺方法时,才有可能被选用。
对国内机械化开采石材矿山的设备的具体评价是:国产臂式锯机的机型种类、技术水平还有待完善和提高。因为开采圆盘锯机是由国内自行开发研制的开采设备,所以其技术水平本身就代表了国际先进水平。虽然国产车载式凿岩机和液压凿岩机与国外差距较大,但除了凿岩机头和钻头外,国产石材开采用普通凿岩机、台架式凿岩机、潜孔钻的技术性能已经达到国际先进水平。最近几年国产串珠锯在国内外石材矿山至少销售了台以上,其中90%是用于装备国内石材矿山。如此庞大的开采设备使用量,以及对串珠锯及时的改进和调整,奠定了国产串珠锯在石材开采领域内的先进技术水平的基础,使得各种规格国产串珠锯的技术水平也已经达到国际先进水平。从机型选择余地、锯机结构先进性和操作方便性、控制系统的自动化程度等方面评价,国产串珠锯可完全取代进口串珠锯;在售后服务、备件供应、维修保障等方面,国产串珠锯具有更大的优势;从销售价格方面评价,同等技术水平的国产串珠锯只有国外发达国家生产串珠锯价格的50%,国产高技术性能串珠锯的价格比国外同类串珠锯的价格低50%以上,同等技术水平的国产串珠锯的价格优势使其更具有竞争力。随着近几年国产串珠锯逐步销售到国外石材矿山,大大提高了国产串珠锯的知名度,相信国产串珠锯以及其它国产石材开采设备大量装备国外石材矿山的一天,在不久的将来一定会到来。
(全文续完)
(此文发表于《石材》年8期)
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