[科普中国]-机械落矿

简史

古代大量使用机械落矿。爆破落矿出现后，机械落矿仅用于软矿。在20世纪初机械落矿的机械是气镐，随后是割煤机，从60年代初是联合采矿机等。到80年代末机械落矿已用于普氏岩石坚固性系数达到6～8的矿石。但这并不等于比爆破落矿效果好。因此，机械落矿还主要用于软矿。前苏联、法国和美国等在开采钾矿中使用。前苏联在开采锰矿中也使用。澳大利亚在开采褐铁矿中使用。预计到20世纪末，机械落矿的比重不会太高。但对机械落矿必须随着试验的进展，不断地重新评价。

落矿定义使矿石与矿体分离，并破碎到适应块度的作业。落矿是矿石回采的主要作业之一，其作业费用占回采费用比较大的比例，如用分段或阶段强制崩落采矿法时，其落矿费用约占回采费用的1/3。落矿分为爆破落矿（又称崩矿）、自然崩落落矿、机械落矿和水力落矿等。现在和以后的相当长的时期内，金属矿山（或矿岩属中等硬度以上的其他矿山）主要用爆破落矿。矿石可崩性好时，利用自然崩落法落矿也占有相当的比重。机械和水力落矿仅适用于松软矿石，但已很少使用。对落矿的要求是：作业安全，矿石损失与贫化小，应尽可能使爆破范围以外的矿岩和工程受破坏程度缩小，矿石块度符合需要，需要二次破碎的大块矿石少，落矿强度符合需要，费用低。1

分类机械落矿按落矿形式分为：（1）用联合采矿机或综合采矿设备落矿。（2）用锯石机锯矿。（3）用不凿炮孔的设备落矿。用凿岩设备落矿仅限于回采薄矿脉，而且这种落矿方法尚处于试验阶段。

用联合采矿机或综合采矿设备落矿用联合采矿机落矿时，将矿石装入输送机、自行矿车或其他运搬工具。这种联合采矿机是正面装有工作装置的掘进型联合采矿机，主要用于自然支撑的采场。综合采矿设备包括联合采矿机、矿石输送机和液压掩护支架。这种联合采矿机是侧面装有工作装置的回采型联合采矿机。综合采矿设备主要用于顶板岩石能自然崩落的采场。联合采矿机和综合采矿设备适用的场合：（1）普氏岩石坚固性系数小于3～5。（2）矿体倾角大于10°或15°。（3）矿体厚度不大于3～5m。许多锰矿床和钾矿床符合这些条件。带水力冲击器的联合采矿机已试用于分割中硬以上矿石。直径2.1m、带工作压力为393MPa的水力冲击器的联合采矿机，在花岗岩中的推进速度比同样直径的普通联合采矿机高48%。

用锯石机锯矿在许多情况下，为获得建筑材料石块，而使用锯石机锯割。建筑用的石块多为石灰岩和凝灰岩。锯石机还用于锯割大块岩盐和在含金石英脉与上、下盘岩石间锯割出空隙。锯石机分为带截盘、圆盘或端面铣刀等几种。带截盘的锯石机，在岩石抗压强度为0.7～3.5MPa时使用，主要用于锯割出小石块。带圆盘的锯石机，在岩石抗压强度为1.5～7.5MPa及其以上时使用，主要用于在宽为4.5～5m的矿房中锯割出中小石块。带端面铣刀的锯石机，能锯割出大尺寸石块，能机械化运搬矿石，并有吸尘、吸碴装置。2

机械落矿设备气镐无转钎机构的手持式气动冲击破岩机具。用于从岩体分离软岩、截割煤层、松动冻土、破碎沥青和水泥路面、拆毁基础和墙壁等。气镐主要由起动和冲击机构组成。它有板阀和筒阀两种配气方式。镐钎用缓冲弹簧支承在外壳上。工作原理类似于气动凿岩机的冲击机构。操作者用手握持气镐顶住待破碎物施加轴向推力，气路接通，机器起动工作，根据作业类型和待破碎物的性质不同，冲锤以16.6～25Hz频率在气缸内往复运动，冲击镐钎、钎头或铲杆，实现冲凿破岩。工作气压为0.4～0.7MPa。按机重分为轻型(5～7kg)、中型(7～10kg)和重型(10～13kg)三类。换用相应工具取代镐钎，还可进行铲挖、捣实、铆固和劈裂等作业。

割煤机割煤机整机由牵引部、电动机、（专用防爆水冷式电机）、截煤部连接组成。适用于中小煤矿、井下缓倾薄煤层，极薄复合煤层采煤工作面开切底槽和顶槽，达到掏槽落煤，减轻工人劳动强度，提高煤产量，提高块煤率的作用；适用于采煤高度0.4米以上，煤层倾角25度以下，硬度系数F≤4，有瓦斯和煤粉重的复合煤层掏槽作业，也可用于石膏矿、盐矿开槽。