一文看懂自行设备矿石运搬——黑金刚播报
发布时间：
2025-08-09
前言
从 20 世纪 30 年代起，自行设备运搬矿石的技术崭露头角，开启了采矿运输领域的新篇章。这一创新技术的出现，犹如一颗投入平静湖面的石子，在矿业界激起层层涟漪，标志着矿石运输从传统人力、简单机械向机械化、自动化迈出了关键一步。当时的矿业正面临着效率提升、成本降低等诸多挑战，自行设备的出现为解决这些问题带来了曙光。
到了 60 年代，自行设备迎来了飞速发展的黄金时期，逐渐分化为有轨和无轨两种类型。有轨自行设备凭借其沿着既定轨道运行的稳定性，在一些小型矿山中找到了自己的用武之地。它就像在固定轨道上奔跑的 “小火车”，按照设定好的路线，有条不紊地将矿石从开采点运往指定地点。不过，其运行依赖轨道的特性，也决定了它在铺设轨道成本、灵活性等方面存在一定的局限性。而无轨自行设备则如同挣脱了束缚的骏马，在矿山中展现出了极高的灵活性。它无需铺设复杂的轨道，可以根据矿山的实际地形和开采需求，自由穿梭于各个作业点之间，大大提高了运输的效率和便利性。也正是因为这些显著的优势，无轨自行设备逐渐在众多矿山中脱颖而出，成为了矿石运搬的主流选择。
设备种类
在自行设备运搬矿石的领域中，多种设备各司其职，共同为高效的矿石运输贡献力量。
装运机如 ZYQ - 14、ZYQ - 12 等型号，是矿石运搬队伍中的一员。以 ZYQ - 14 为例，它的斗容为 0.3m³，箱容达 1.8m³ ，最小工作断面 2.8×3.0m³ ，具备自行装箱并运至溜井卸矿的能力 ，常用于无底柱分段崩落采矿法矿石运搬及采准工程出渣。它就像一位勤劳的 “小搬运工”，在规定的空间内，有条不紊地完成矿石的装运工作。不过，它也有自己的 “小短板”，风绳限制运距，拖风绳运距小于 50m，且风绳磨损大，容易出现爆裂的情况。其工作效率为 120 - 150t / 台班，台年效率为 80000t ，工作效率相对较低，在大型矿山中逐渐难以满足日益增长的运输需求，有被铲运机取代的趋势。
铲运机则分为柴油驱动和电力驱动两种类型。它的作业方式是将矿石铲入铲斗，运至溜井处，翻转铲斗卸出矿石。相比装运机，铲运机有着诸多显著的优势，它不配风绳，运距不受限制，爬坡能力大，铲斗容积大（0.75 - 10.7m³），行走速度快，效率高，非常适用于大型矿山。在国外，如加拿大、美国、德国等国家，铲运机应用十分广泛；在我国，梅山铁矿、北洺河铁矿等一些大中型矿山也已广泛采用。然而，柴油驱动的铲运机也面临一些问题，废气净化便是其中之一。由于柴油燃烧产生的废气量很大，虽然机上装有废气净化装置，最低风量为每一制动马力供给 2.1m³/min，但实际远远超过此标准，这也促使其向电动铲运机方向发展。此外，铲运机还存在维修量大，轮胎磨损严重，要求巷道规格大等问题。
电铲和自卸卡车也是矿石运搬的重要设备。电铲作为挖掘和装载矿石的主力，拥有强大的挖掘能力，能够轻松地将大块矿石从矿床中剥离出来，并精准地装入自卸卡车的车厢内。自卸卡车则凭借其较大的载重量和灵活的运输能力，将电铲装载的矿石迅速运输到指定地点。在一些大型露天矿山，电铲和自卸卡车的配合堪称默契，它们就像一支高效的“运输战队”，不断地将大量矿石从开采现场运往加工场地或储存区域，为矿山的高效生产提供了有力保障。
装岩机主要用于在水平或缓倾斜坑道中装载矿石或岩石，具有装载平稳、控取范围大、不会洒料、高效、连续性等特点，可连续进行挖掘、扒取岩碴，并运输到梭式矿车和其它转载设备，适用于矿山、铁路隧道、水工涵洞等部门。它就像坑道中的“装载能手”，在特定的作业环境中，发挥着重要的装载作用。
自行矿车带有动力装置、采用轮胎式行走机构，构造简单，机动灵活，调度方便，特别适用于软岩、运量不大和运距不长的场所。按动力形式不同，可分为气动、电动和内燃驱动三种；按卸载方式不同，可分为车厢后翻式、闸门底卸式和底部刮板自卸式三种。在一些小型矿山或特定的作业场景中，自行矿车能够凭借其灵活的特点，快速地完成矿石的运输任务，成为了不可或缺的运输工具。
装运机
（一）设备详情
在矿石运搬的设备家族中，装运机是较为常见的一类设备，其中 ZYQ - 14 和 ZYQ - 12 型装运机具有一定的代表性。以 ZYQ - 14 型装运机为例，它的斗容为 0.3m³ ，这意味着它一次能够铲起 0.3 立方米体积的矿石，就像一个小型的矿石 “收纳盒”，将散落的矿石收集起来。其箱容则达到了 1.8m³ ，可以储存更多铲起的矿石，减少运输次数，提高运输效率。而它的最小工作断面为 2.8×3.0m³ ，这一参数决定了它能够在怎样的空间环境中施展身手，只有满足这样的空间条件，ZYQ - 14 型装运机才能正常开展工作。
在实际工作时，ZYQ - 14 型装运机宛如一位训练有素的 “工人”，有条不紊地进行着矿石装运工作。它能够自行将矿石装箱，然后沿着既定的路线，将装满矿石的箱子运至溜井处，精准地完成卸矿操作。这样的工作流程，使其在无底柱分段崩落采矿法矿石运搬及采准工程出渣等工作中发挥着重要作用。在一些采用无底柱分段崩落采矿法的矿山中，ZYQ - 14 型装运机忙碌地穿梭于各个作业点之间，将崩落的矿石及时运走，为后续的采矿作业腾出空间，保障了采矿工作的顺利进行。
（二）运行影响因素
装运机的运行效率并非一成不变，而是受到多种因素的综合影响。
矿石块度是其中一个重要因素。如果矿石块度过大，就如同要将巨大的石块塞进狭小的容器中，装运机的铲斗可能无法顺利铲起矿石，或者在铲起后难以稳定运输，导致工作效率大幅下降。相反，较小的矿石块度则更便于装运机操作，能够提高其工作效率。
运距对装运机的影响也不容忽视。以 ZYQ - 14 型装运机为例，由于它采用压风驱动，风绳成为了限制其运距的关键因素。拖风绳运距小于 50m ，在这个距离范围内，它能够较为高效地工作。一旦超过这个距离，风绳的磨损会急剧增大，磨损处还容易发生爆裂，这不仅会影响装运机的正常运行，还可能导致安全事故的发生。而且随着运距的增加，装运机往返的时间变长，单位时间内运输的次数减少，从而降低了整体的工作效率。
巷道曲率半径和路面平整程度也与装运机的运行效率息息相关。当巷道曲率半径过小，装运机在转弯时就会受到限制，可能无法顺利通过，需要花费更多的时间和精力来调整行驶方向。而路面如果不平整，装运机在行驶过程中会产生颠簸，这不仅会影响设备的稳定性，还可能导致矿石从铲斗或箱子中洒落，增加了额外的工作量，降低了工作效率。在一些巷道曲率半径较小且路面崎岖的矿山中，装运机的行驶速度明显减慢，工作效率也大打折扣。
除了上述客观因素外，工作组织、设备完好程度以及司机操作水平等主观因素同样对装运机效率有着很大影响。合理的工作组织能够优化装运机的作业流程，使其在各个环节之间紧密衔接，减少等待时间，提高工作效率。比如，科学安排装运机的行驶路线、装卸点以及作业时间，能够让其充分发挥性能。设备完好程度更是直接关系到装运机能否正常运行，如果设备存在故障，如传动系统失灵、制动系统故障等，就会频繁出现停机维修的情况，导致工作中断，效率降低。司机作为装运机的操作者，其操作水平的高低决定了能否充分发挥设备的性能。经验丰富、技术熟练的司机能够精准地控制装运机的动作，快速完成装卸和运输任务；而新手司机可能由于操作不熟练，导致装卸时间过长、行驶路线不合理等问题，从而影响工作效率。
综合各种因素，ZYQ - 14 型装运机的工作效率为 120 - 150t / 台班，台年效率为 80000t 。不过，随着矿山开采规模的不断扩大以及对生产效率要求的日益提高，这种工作效率逐渐难以满足大型矿山的需求。在大型矿山中，每天需要运输的矿石量巨大，ZYQ - 14 型装运机较低的工作效率使得运输进度缓慢，无法及时将矿石运出，影响了整个矿山的生产节奏。所以，在大型矿山中，它逐渐有被铲运机等更高效设备取代的趋势。
铲运机
（一）类型与作业方式
在矿石运搬的领域中，铲运机扮演着极为重要的角色，主要分为柴油驱动和电力驱动两种类型。柴油驱动铲运机以柴油作为动力来源，就像一辆动力强劲的“柴油战车”，能够在矿山复杂的地形中自由穿梭。它通过燃烧柴油产生动力，驱动机械部件完成各项作业任务。而电力驱动铲运机则是依靠电力运行，犹如被一根无形的 “能量绳索” 牵引着，源源不断地获取动力。它通过连接外部电源或配备的电池组，将电能转化为机械能，实现铲运机的正常运转。
无论是柴油驱动还是电力驱动的铲运机，其作业方式都较为相似。在作业时，铲运机就像一位训练有素的“大力士”，首先将矿石铲入铲斗。它精准地控制着铲斗的角度和深度，使铲斗能够最大限度地容纳矿石，确保每次铲装的效率。然后，铲运机承载着装满矿石的铲斗，沿着既定的路线，迅速而平稳地运至溜井处。当到达溜井时，铲运机如同一位优雅的舞者，灵活地翻转铲斗，将矿石精准地卸出。整个过程一气呵成，展现了铲运机高效的作业能力。在一些大型矿山中，铲运机忙碌地工作着，不断地将矿石从开采现场运往溜井，为后续的矿石加工和运输提供了有力的支持。
（二）优势尽显
铲运机相较于其他矿石运搬设备，拥有众多显著的优势。
它不配风绳，这使得其运距不受限制。与装运机受限于风绳长度不同，铲运机可以自由地在矿山的各个区域行驶，无需担心因风绳长度不足而无法到达目的地。它可以根据矿山的开采布局和运输需求，灵活地规划行驶路线，将矿石运输到更远的地方，大大提高了运输的灵活性和效率。在一些大型露天矿山中，铲运机可以轻松地往返于开采区和加工区之间，即使距离较远，也能高效地完成运输任务。
铲运机的爬坡能力大，这使其能够适应矿山复杂的地形条件。在矿山中，常常存在着各种坡度的道路和场地，铲运机凭借其强大的动力和良好的设计，能够轻松地攀爬陡坡，将矿石运输到指定地点。它就像一只灵活的“山羊”，在崎岖的山路上自由穿梭，不会因为地形的起伏而受到阻碍。在一些山区矿山中，铲运机需要频繁地上下坡，但其出色的爬坡能力确保了运输工作的顺利进行。
铲斗容积大是铲运机的又一显著优势，其铲斗容积范围在 0.75 - 10.7m³ 。较大的铲斗容积意味着每次可以装载更多的矿石，减少了运输次数，提高了运输效率。在相同的时间内，铲运机能够运输更多的矿石，为矿山的生产提供了充足的原料保障。在一些大规模开采的矿山中，铲运机的大容积铲斗能够快速地将大量矿石装载并运输出去，满足了矿山对矿石运输量的需求。
行走速度快也是铲运机的优势之一，它能够在短时间内完成矿石的运输任务。快速的行走速度使得铲运机能够在矿山中高效地运转，减少了矿石在运输过程中的停留时间，提高了整个生产流程的效率。铲运机就像一辆高速行驶的“列车”，在矿山的道路上疾驰，将矿石迅速地运往目的地。在一些对运输效率要求较高的矿山中，铲运机的快速行走速度使其成为了首选的运输设备。
由于上述这些优势，铲运机的效率高，非常适用于大型矿山。在大型矿山中，每天需要运输的矿石量巨大，铲运机能够充分发挥其优势，快速、高效地完成运输任务，保障了矿山的正常生产。在国外，加拿大、美国、德国等国家的矿山广泛应用铲运机，这些国家的矿业发展较为成熟，对高效的运输设备需求较大，铲运机正好满足了他们的需求。在我国，梅山铁矿、北洺河铁矿等一些大中型矿山也已广泛采用铲运机，这些矿山通过使用铲运机，提高了生产效率，降低了运输成本，取得了良好的经济效益。
（三）现存问题
然而，铲运机在实际应用中也存在一些问题。
废气净化是柴油驱动铲运机面临的一个重要问题。由于柴油燃烧会产生大量的废气，虽然机上装有废气净化装置，最低风量为每一制动马力供给 2.1m³/min ，但实际产生的废气量远远超过此标准。这些废气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害物质，如果不进行有效处理，会对矿山的工作环境和工作人员的健康造成严重危害。为了解决这一问题，一方面需要不断改进废气净化装置，提高其净化效率；另一方面，也促使铲运机向电动铲运机发展，因为电动铲运机不存在废气排放的问题。
铲运机还存在维修量大的问题。由于铲运机在矿山恶劣的环境中工作，经常受到矿石的撞击、振动以及灰尘、水分的侵蚀，其零部件容易损坏，需要频繁进行维修和更换。这不仅增加了维修成本，还会导致设备停机时间延长，影响矿山的生产进度。在一些矿山中，铲运机的维修工作占据了大量的人力和物力资源，成为了生产中的一个负担。
轮胎磨损严重也是铲运机的一个常见问题。在矿山的道路上，常常存在着尖锐的岩石、崎岖的路面等，这些都会对铲运机的轮胎造成严重的磨损。频繁更换轮胎不仅增加了成本，还会影响设备的正常运行。为了减少轮胎磨损，一些矿山采取了改善道路条件、选择耐磨轮胎等措施，但效果有限。
铲运机对巷道规格要求大。由于其体积较大，需要较大的作业空间，这就要求矿山的巷道规格相应增大。而增大巷道规格不仅会增加矿山的建设成本，还会对矿山的地质结构产生一定的影响。在一些老矿山中，由于巷道规格较小，无法满足铲运机的运行要求，限制了铲运机的应用。
在生产效率方面，铲运机的利用率平均为 60% ，这意味着有 40% 的时间设备处于闲置或非高效运行状态。其台班产量为 200t ，最佳运距在 150 - 200 米，个别情况下可达 300 米。当运距超过最佳范围时，运输效率会明显下降。这些数据表明，铲运机在生产效率和运输距离方面还有一定的提升空间，需要进一步优化设备性能和作业流程，以提高其整体运行效率。
综合评价
（一）优点综述
自行设备在矿石运搬过程中展现出了多方面的显著优点，这些优点使其在采矿作业中占据着重要地位。
自行设备具有多用性的特点，它就像一位全能的“矿山工作者”，不仅能够承担矿石的回采和运搬任务，还能在采准工程中发挥重要作用。在矿山的日常运作中，自行设备可以灵活地穿梭于各个作业区域，完成清路工作，为其他设备的通行和作业创造良好条件。它还能负责运输各种材料，将生产所需的物资及时送达指定地点，保障了矿山生产的顺利进行。在一些小型矿山中，一台自行设备可能需要身兼数职，既要进行矿石的开采，又要负责将开采出的矿石运输到加工地点，还要运输诸如炸药、支护材料等各类物资，其多用性得到了充分的体现。
机动灵活是自行设备的又一突出优势。它能够适应多阶段、多分段的作业环境，无论是在矿山的浅层区域还是深层区域，都能高效地开展工作。对于有斜坡道的矿山，自行设备更是如鱼得水，它可以轻松地开出地表进行维修保养。这样一来，不仅减少了设备在井下维修的难度和风险，还能提高维修效率，确保设备能够尽快恢复正常运行。在一些大型矿山中，由于开采区域较大，需要进行多阶段、多分段的开采作业，自行设备可以根据不同的作业要求和场地条件，快速调整作业位置和工作方式，实现高效的矿石运输。
生产率高是自行设备的重要优点之一。由于其调动方便，能够迅速地从一个作业点转移到另一个作业点，大大减少了设备的闲置时间，使得纯作业时间增多。而且自行设备通常功率较大，具备强大的运输能力，能够在单位时间内运输更多的矿石，从而提高了整体的工作效率。在一些采用自行设备运搬矿石的矿山中，其生产效率相较于传统运输方式有了显著提升，能够满足矿山大规模生产的需求。
自行设备在安全性方面也表现出色。它的使用减轻了工人的体力劳动强度，使工人从繁重的矿石搬运工作中解脱出来。随着自行设备的广泛应用，井下工人的数量相应减少，这在一定程度上降低了安全事故发生的概率。而且，自行设备的自动化程度较高，能够在一些危险环境中代替工人进行作业，进一步保障了工人的生命安全。同时，由于生产效率的提高，矿山的生产周期缩短，也降低了因长时间作业而带来的安全风险。
（二）缺点剖析
尽管自行设备在矿石运搬中有着诸多优点，但也存在一些不容忽视的缺点，这些缺点限制了其在某些场景下的应用，也促使我们思考改进的方向。
自行设备的零件往往较为昂贵，这是其面临的一个突出问题。以铲运机为例，其轮胎、发动机等关键零部件的价格较高，一旦这些零件出现损坏需要更换，将给矿山企业带来较大的经济负担。而且这些零件的使用期相对较短，在矿山恶劣的工作环境下，零件容易受到磨损、腐蚀等损坏，需要频繁更换。在一些矿山中，铲运机的轮胎平均每几个月就需要更换一次，这不仅增加了设备的维护成本，还影响了设备的正常使用。
柴油驱动的自行设备存在需风量高和电耗大的问题。柴油在燃烧过程中需要消耗大量的氧气，为了保证设备的正常运行，矿山需要提供足够的风量，这使得矿山的通风系统面临较大的压力。而且柴油驱动设备的能耗较高，电耗比其他一些运输设备高出不少。这不仅增加了矿山的能源成本，还对矿山的能源供应系统提出了更高的要求。在一些能源供应紧张的地区，柴油驱动自行设备的使用受到了一定的限制。
自行设备对装矿巷断面要求较大，这是其在应用中面临的又一挑战。由于自行设备本身体积较大，为了保证其能够在巷道中顺利通行和作业，需要较大的巷道空间。这就要求矿山在建设装矿巷时，要加大巷道的断面尺寸，而增大巷道断面不仅会增加矿山的建设成本，还可能对矿山的地质结构产生一定的影响，增加了矿山开采的安全风险。在一些老矿山中，由于原有的巷道断面较小，无法满足自行设备的运行要求，需要对巷道进行改造，这不仅耗费大量的人力、物力和财力，还会影响矿山的正常生产。
自行设备的维修量较大，操作水平要求也很高。在矿山复杂的工作环境中，自行设备的各个部件容易受到损坏，需要经常进行维修和保养。这不仅需要专业的维修人员和设备，还需要大量的维修时间，影响了设备的使用效率。而且，自行设备的操作需要专业的技能和经验，操作人员需要熟悉设备的性能、操作流程和安全规范，否则容易引发安全事故或导致设备损坏。在一些矿山中，由于操作人员的技能水平不足，导致自行设备出现故障的情况时有发生，给矿山的生产带来了不利影响。
（三）适用范围与展望
自行设备在采矿领域有着广泛的适用范围，能够与多种采矿方法相配合，发挥其高效的矿石运搬作用。它适用于房柱法，在这种采矿方法中，自行设备可以在矿房和矿柱之间灵活穿梭，将采下的矿石及时运出，提高了采矿效率。在分段和阶段矿房法中，自行设备能够满足不同阶段和分段的矿石运输需求，保障了采矿工作的连续性。上向分层充填采矿法中，自行设备可以将充填材料运输到指定地点，同时将采出的矿石运走，实现了采矿和充填的高效协同作业。在无底柱分段崩落法中，自行设备更是不可或缺的运输工具，它能够在复杂的巷道环境中，将崩落的矿石迅速运出，确保了采矿工作的顺利进行。
随着科技的不断发展，自行设备在采矿领域有望迎来更多的改进和突破。在技术创新方面，电动铲运机等新型设备的研发和应用将逐渐解决柴油驱动设备的废气排放和高能耗问题。通过采用先进的电池技术和电动驱动系统，电动铲运机将具有更高的能源效率和更低的运行成本。随着自动化和智能化技术的不断进步，自行设备将实现更加智能化的操作和管理。未来的自行设备可能配备先进的传感器和控制系统，能够实时监测设备的运行状态、矿石的运输情况以及周围的工作环境，实现自动避障、自动装卸和自动调度等功能。这不仅将提高设备的运行效率和安全性，还将进一步降低人工成本。随着材料科学的发展，自行设备的零部件将采用更加耐用、高强度的材料，从而延长设备的使用寿命，降低维修成本。
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