礦井提升生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

李袓智

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 鶴慶 671500)

礦井提升生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

李袓智

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 鶴慶 671500)

通過分析云南鶴慶錳礦的礦井實(shí)際情況，結(jié)合開采要求，計(jì)算了坑內(nèi)礦(廢)石運(yùn)輸?shù)奶嵘俣群弯摻z繩的質(zhì)量要求，以此對礦車進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

礦井提升；礦石運(yùn)輸；礦車

目前，國外對礦井運(yùn)輸優(yōu)化十分重視，國內(nèi)雖然對礦井提升控制方面有些研究[1-3]，但這方面仍然薄弱，比如礦井設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分——礦井提升設(shè)備的設(shè)計(jì)。本文通過分析云南鶴慶錳礦的礦井實(shí)際情況，結(jié)合開采要求，詳細(xì)計(jì)算了坑內(nèi)礦(廢)石運(yùn)輸設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)，以期經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。

1 礦山運(yùn)輸概況

礦山地下開采已近30年，除2 610 m中段尚有少量殘礦回采(礦體高約15～18 m，礦量為12 141 t，品位36%)，2 690 m中段、2 650 m中段、2 590 m中段、2 570 m中段、2 550 m中段、2 530 m中段均已開采結(jié)束。2 490～2 470 m礦體底部邊緣利用已有2 490 m水平平硐和盲斜井開拓，新設(shè)2 490～2 470 m盲斜井，上部井口標(biāo)高約2 491 m，下部井底標(biāo)高2 470 m，傾角15(°)，斜長約90.5 m，提升垂高20 m。盲斜井?dāng)嗝鎯魧?.84 m，凈高2.74 m，凈斷面為6.66 m2。

礦(廢)石運(yùn)輸均采用有軌運(yùn)輸，從各平硐口進(jìn)入井下，經(jīng)各中段運(yùn)輸巷道、采場人行材料天井等送到各需用點(diǎn)或作業(yè)點(diǎn)。2 510，2 490 m中段采場礦石、采準(zhǔn)工程等產(chǎn)生廢石均裝入0.75 m3側(cè)卸式礦車，用3 t窄軌電機(jī)車運(yùn)輸方式(CJY3/6G型架線式機(jī)車牽引)直接運(yùn)出地表。礦石倒入地表礦倉，再由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至選廠或直接拉至冶煉廠；2 510 m中段產(chǎn)生的廢石，在地表有軌運(yùn)輸直接倒入廢石場；2 490 m中段及2 490～2 470 m水平礦體底部挖潛產(chǎn)生廢石有軌電機(jī)車?yán)恋乇磉M(jìn)入廢石倉，由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至廢石場。

2 490～2 470 m水平礦體底部挖潛，開拓、采準(zhǔn)工程等產(chǎn)生廢石、采場礦石均裝入0.75 m3側(cè)卸式礦車，通過2 470～2 490 m綜合斜井采用JT-0.8×0.6礦用提升絞車提升至2 490 m水平，再利用2 490 m水平巷道、平硐，用3 t窄軌電機(jī)車運(yùn)輸方式(CJY3/6G型架線式機(jī)車牽引)進(jìn)行坑內(nèi)運(yùn)輸[4-5]。

礦山每年最大運(yùn)輸?shù)V石量為5萬t，按廢石量5%(不含生產(chǎn)期持續(xù)開拓工程廢石量)估算，平均年運(yùn)廢石量為2 500 t，按廢石體重2.55 t/m3估算，年運(yùn)廢石量為980 m3?？觾?nèi)最大運(yùn)距1 017 m，平均運(yùn)距為1 000 m。

2 坑內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

斜井只提升開采Ⅲ號(hào)礦體時(shí)的礦石量，鶴慶錳礦小天井礦區(qū)Ⅲ礦體礦體底部邊緣(2 490～2 470 m)保有122b+333類資源儲(chǔ)量9 836 t(122b類4 136 t，333類5 700 t)，占2014年核實(shí)保有資源儲(chǔ)量約2.42%。按開采一年計(jì)算，提升量為：礦石30 t/d，廢石6 t/d，材料6 t/d，其他2次/d。盲斜井提升車輛的主要參數(shù)見表1[6]。采用單鉤礦車組提升，每次提升一輛礦車或平板車。

表1 斜井提升車輛參數(shù)

2.2 提升速度

斜井僅提升貨物，斜長90.518 m。加(減)速度取0.2 m/s2。不設(shè)甩車道，采用三階段提升，提物最大速度V=1.2 m/s。

加減速度時(shí)間t1=t2=V/a1=1.2/0.2=6 s；

等速運(yùn)行時(shí)間t3=L/V=83.318/1.2≈69 s；

換車停歇時(shí)間t4=120 s；

單程提升時(shí)間t=Σt=6+6+69+120=201 s；

一次提升全時(shí)間T=2t=201×2=402 s。

提升速度見圖1。

圖1 2 470 m斜井提物速度

2 470 m中段采場生產(chǎn)規(guī)模為30 t/d。完成各項(xiàng)任務(wù)所需時(shí)間見表2。

表2 提升時(shí)間計(jì)算表

從表2可知生產(chǎn)期間斜井提升能力可滿足2 470 m中段出礦要求。

2.3 鋼絲繩選擇

鋼絲繩單位長度質(zhì)量計(jì)算如下：

式中n——礦車數(shù)，輛；

Q效——礦車有效載重，kg；

Q車——礦車自重，kg；

f1——礦車的阻力系數(shù)，取0.01；

f2——鋼繩移動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)，取0.25；

σ——鋼繩抗拉強(qiáng)度，kg/cm2；

m——鋼繩安全系數(shù)，提物取6.5；

L——井筒長度，m。

因此，選擇6×19、Ф12.5 mm鋼絲繩，P=0.541 2 kg/m，σ=14 000 kg/cm2，Q斷=8 010 kg。

校驗(yàn)提升物料時(shí)，鋼繩安全系數(shù)

鋼繩安全系數(shù)為8.08，符合升降物料時(shí)大于6.5的要求。

2.4 礦車設(shè)計(jì)

坑內(nèi)中段運(yùn)輸巷道及地面運(yùn)輸均鋪設(shè)15 kg/m鋼軌，軌距600 mm，采用木軌枕，選用DK615-1/4-12單開道岔?？觾?nèi)軌道線路采用單軌加錯(cuò)車道形式，錯(cuò)車道長度30 m，雙軌中心線間距1 200 mm，軌距600 mm，線路設(shè)計(jì)推薦坡度為3‰重車下坡線路，最小彎道半徑8 m。采用木軌枕碎石道床，鋪軌高度350 mm，線路分支采用道岔連接方式。

選用YCC0.75-6型側(cè)卸式礦車運(yùn)輸?shù)V石和廢石，礦車容積0.75 m3；牽引電機(jī)車選用CJY3/6G型架線式機(jī)車。每輛礦車有效載重量為：

Q效=C滿·γ·V容/λ

式中C滿——裝滿系數(shù)，取0.8；

γ——礦(廢)石體重，取礦石體重3.27 t/m3，巖石為灰?guī)r，體重2.55 t/m3；

V容——礦車容積，0.75 m3；

λ——礦(廢)石的松散系數(shù)取1.5。

經(jīng)計(jì)算，Q效=1.31 t。設(shè)計(jì)井下運(yùn)輸?shù)V車數(shù)量計(jì)算如下：

平均出礦量Q1=166.67 t/d；平均廢石量Q2=8.33 t/d；礦(廢)石運(yùn)輸量Q=1.2×(Q1+Q2)=210 t/d，1.2為不均衡系數(shù)；

坑內(nèi)平均運(yùn)距L=1 000.00 m；電機(jī)車速度V=125.00 m/min；裝車時(shí)間t1=4.00 min；單程純運(yùn)輸時(shí)間t2=L/V=5.71 min；等車時(shí)間t3=3.00 min；卸車時(shí)間t4=2.00 min；一次循環(huán)運(yùn)輸時(shí)間t=t1+2(t2+t3)+t4=28 min；單車單日完成運(yùn)輸量Q’=33.69 t/d·車；需要車輛數(shù)n=Q/Q’=6輛；備用2輛。礦山正常生產(chǎn)的2 510 m中段配備8輛YCC0.75-6礦車可滿足礦山生產(chǎn)運(yùn)輸。

3 結(jié) 語

通過對礦井提升速度、礦車運(yùn)輸量的精確計(jì)算，提高了礦山開采效率，對采礦流程管理實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制，對礦井提升設(shè)備選型計(jì)算有一定的參考意義。

[1] 馮樹旭， 劉義倫. 礦井提升機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 中國錳業(yè)，2004，22(4)：45-48.

[2] 潘龍剛，張傳信，胡福祥，等. 礦井提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案的探討[J]. 金屬礦山，2010(12)：129-133.

[3] 趙建軍，楊福軍. 應(yīng)用單片機(jī)改進(jìn)礦井提升機(jī)性能的方案[J]. 金屬礦山，2005(7)：50-54.

[4] 梁祖金，宮蓬文. 談龍固礦井提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路[J]. 山東煤炭科技，2003(6)：39-40.

[5] 李慧亮. 摩擦式礦井提升機(jī)主參數(shù)影響因素研究及選型設(shè)計(jì)[D]. 洛陽：河南科技大學(xué)，2014.

[6] 葛來福. 礦井提升系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與節(jié)能[D]. 烏魯木齊：新疆大學(xué)，2015.

Mine Hoisting Productive Process Design

LI Juzhi

(YunnanHeqingMn-industryCo.Ltd.,Heqing,Yunnan671500,China)

Through the analysis of Heqing manganese mine’s actual situation, combined with the production requirements, we calculate the pit mines (waste) stone transport speed and the quality of wire rope requirements, in order to design for tramcar.

Mine hoisting; Mine transport; Tramcar

2017-03-15

李袓智(1964-)，男，云南鶴慶人，工程師，研究方向：礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，手機(jī)：13908722124，E-mail:308903088@qq.com.

TD534

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.048