Il “dilemma di efficienza” causato da un raschiatore
Nel 2019, una miniera di rame ha investito una grande quantità di denaro per introdurre due raschiatori diesel con benna da 4 m³. Inizialmente si prevedeva di risolvere immediatamente il collo di bottiglia del minerale, ma non era previsto che il problema fosse stato scoperto dopo che l’attrezzatura era scesa nella miniera: il raggio di sterzata del tunnel era insufficiente e i raschiatori erano di fronte a un dilemma; la larghezza della fermata era di soli 3,5 metri e l’attrezzatura di grande volume non poteva nemmeno completare lo sterzo;
dopo che la distanza di trasporto ha superato i 200 m, l’efficienza dei raschiatori diesel è crollata a dismisura e la produzione di minerale in un singolo turno non era nemmeno buona come quella della vecchia attrezzatura originale da 2 m³.
Questo tipo di situazione non è un caso isolato.
Nel campo dell’estrazione dei metalli, è comune che “una buona attrezzatura non riesca a soddisfare la capacità di produzione prevista”: l’efficienza degli impianti di perforazione della roccia è inferiore alla metà dei parametri di targa, il raschiatore non può passare in tunnel stretti e la capacità di produzione del minerale è molto superiore alla capacità di perforazione della roccia, con conseguente inattività delle attrezzature per lungo tempo.
Il nocciolo del problema non è l’attrezzatura in sé, ma il collegamento scelto e abbinato. La selezione dell’attrezzatura non significa semplicemente “acquistare quella più costosa”, né supportare l’ottimizzazione “semplicemente mettere insieme l’attrezzatura e farla funzionare”. Si tratta di un progetto sistematico “adattato alle condizioni della miniera”: le condizioni del giacimento minerario determinano la direzione della selezione, i parametri dell’attrezzatura corrispondono alle esigenze della scena e l’intera capacità del processo può essere adattata tra loro per massimizzare i benefici.
1.
La logica sottostante della selezione: condizioni del giacimento del minerale → parametri dell’attrezzatura → capacità di produzione
Quando molte aziende scelgono le attrezzature, prima guardano la tabella dei parametri e poi confrontano i prezzi prima di prendere una decisione finale. Questo in realtà è mettere il carro davanti ai buoi.
La catena logica di selezione corretta dovrebbe essere: Condizioni del corpo del minerale (spessore, inclinazione, stabilità della roccia circostante) → Determinare i parametri strutturali di arresto (sezione, distanza di trasporto, altezza di estrazione) → Determinare il tipo e le specifiche dell’attrezzatura → Verificare se la capacità di produzione soddisfa le esigenze minerarie.
Ad esempio, per una vena sottile fortemente inclinata con uno spessore di 2 metri e un angolo di inclinazione di 65°, la larghezza dello stop è di soli 2 metri circa.
È impossibile entrare nella fermata con un raschietto da 3 m³.
In questo caso, la scelta migliore è una piccola ruspa telecomandata con una capacità della benna di 0,9 m³ e una larghezza del cassone di 1,4 m. Secondo le statistiche di settore pertinenti, Zijin Mining ha investito un totale di oltre 24 milioni di yuan dal 2022 per sviluppare 6 tipi di attrezzature piccole e leggere adatte a quattro scenari tipici di perforazione della roccia, trasporto, supporto e soccorso in caso di calamità.
Sono stati promossi e applicati un totale di 92 set. Tra questi, un piccolo raschietto telecomandato ha una capacità di spalatura fino a 80 tonnellate in un unico turno di 6 ore a una distanza di trasporto di 50 metri, e l’efficienza mineraria è tre volte quella di un verricello elettrico a rastrello della stessa potenza. Primo principio nella scelta del modello: l’attrezzatura deve essere in grado di “entrare, lavorare ed uscire”.
2. Scelta del raschiatore: il “golden partner” della capacità della benna e della distanza di trasporto
Il raschiatore è l’attrezzatura principale per l’estrazione del minerale nelle miniere sotterranee.
La selezione del nucleo si riferisce a tre dimensioni: Capacità della benna, distanza di trasporto e spessore della massa minerale.
2.1 Calcolo della capacità produttiva oraria del raschiatore
La capacità di produzione oraria del raschiatore determina direttamente il limite superiore della capacità di produzione del sistema minerario.
La formula di calcolo è: Q = 3600×q×k₁×ρ/ (k₂×T), dove Q è la capacità produttiva oraria del scraper (t/h); k₁ è il coefficiente di riempimento della benna, generalmente 0,8; T è il tempo (s) del singolo ciclo, compreso il carico, lo scarico, il tempo di inversione di marcia e il tempo di viaggio di andata e ritorno; q è la capacità della benna raschiante (m³); ρ è la densità del minerale (t/m³); k₂ è il coefficiente sciolto.
Prendiamo come esempio un raschietto da 3 m³ in una miniera di rame: la densità del minerale è 2,88 t/m³, il coefficiente di allentamento è 1,6, la distanza di trasporto è 80 m, la velocità di corsa è 8 km/h, il tempo di inversione a U di carico e scarico è 2 minuti e il coefficiente di riempimento è 0,8. La capacità produttiva oraria calcolata è di 126t/h; se la distanza di trasporto viene aumentata a 200 m, la capacità di produzione oraria scende direttamente a 81 t/h. Quando la distanza di trasporto aumenta da 80 m a 200 m, l’efficienza diminuisce direttamente del 36%. Questo è anche il motivo principale per cui i raschiatori diesel di grande capacità non sono adatti per scenari di trasporto su lunghe distanze e i raschiatori elettrici alimentati a cavo sono più economici in scenari di trasporto su lunghe distanze.
2.2 Regole pratiche per la selezione della capacità di combattimento
| Spessore/larghezza del corpo del minerale | Capacità benna consigliata | Distanza tipica di trasporto | |
|---|---|---|---|
| <2,5 m | 0,6~1,0 m³ | <80 m | |
| 2,5~5 m | 1,5~3 m³ | 80~200 m | |
| 5~8m | 3~5m³ | 100~300m | |
| >8m | 5~8m³ | 150~500m |
| Tipi di trappole | Prestazioni | Pericoli | Soluzioni |
|---|---|---|---|
| Grande carrello trainato da cavalli | Raschiatore di grande capacità dotato di tunnel di piccola sezione | L’attrezzatura è impraticabile ed estremamente inefficiente | Selezionare in base alla dimensione della fermata |
| Collegamento a collo di bottiglia | La capacità di perforazione della roccia è di gran lunga inferiore alla capacità di produzione del minerale | Le miniere e le attrezzature come i raschiatori sono inattivi | Prima la perforazione della roccia, adattamento della capacità |
| Trasporto bloccato | Il trasporto con locomotiva elettrica non riesce a tenere il passo con il ritmo dell’estrazione | L’albero di scorrimento è pieno e l’estrazione viene interrotta | Migliorare la capacità del sistema di trasporto |
