基于鐵多金屬礦的主井罐道鋼絲繩自動潤滑裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊 帆

（五礦礦業(yè)(安徽)工程設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230000）

礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用是社會科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多方面的綜合體現(xiàn)，加強(qiáng)礦井自動化開采不僅是提高資源開采效率的基礎(chǔ)，也是有效降低采礦安全風(fēng)險(xiǎn)的主要途徑之一[1]。研究主井罐道鋼絲繩自動潤滑裝置對提高采礦設(shè)備自動化意義重大，為安全、快速運(yùn)輸?shù)V石等提供了基礎(chǔ)。鑒于此，本文以某鐵多金屬礦床為例，分析該礦床主井罐道的鋼絲繩自動潤滑裝置設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步優(yōu)化裝置提供參考。

1 研究區(qū)基本概況

研究礦床為一鐵多金屬礦床，為井下開采模式，其開采主井的井筒直徑為5.3m，設(shè)計(jì)開采井口的標(biāo)高為101m，開采井底的標(biāo)高為-596m。此外，主井井筒內(nèi)部設(shè)置有1套雙箕斗，用于提升井下深部的礦石以及廢石，設(shè)計(jì)日提升礦石量為9100t，日提升廢石量為1500t，提升后的礦石和廢石分布儲存在礦石倉或者廢石倉內(nèi)。雙箕斗提升裝置位于-430m中段，其皮帶道設(shè)置在-530m范圍內(nèi)。研究區(qū)的雙箕斗提升系統(tǒng)采用鋼絲繩罐道，其罐道繩的直徑為0.42cm，該提升系統(tǒng)采用密封鋼絲繩的結(jié)構(gòu)。研究區(qū)罐道鋼絲繩采用重錘拉緊的方式，下部采用重錘拉緊，重錘總重量可達(dá)12t；上部則固定在井塔的擋罐梁上。

2 主井罐道鋼絲繩潤滑的必要性

能夠有效地延長罐道鋼絲繩的使用壽命。在雙箕斗系統(tǒng)提升使用過程中，鋼絲繩的表面容易出現(xiàn)疲勞裂紋，同時(shí)由于鋼絲繩與罐道之間的摩擦等因素，極易出現(xiàn)原電池效應(yīng)，導(dǎo)致管道鋼絲繩表面的疲勞裂紋進(jìn)一步發(fā)展，不僅顯著的降低了罐道鋼絲繩的承載力，而且減少了使用壽命[2]。因此，在罐道鋼絲繩裝置內(nèi)充填相應(yīng)的潤滑油脂，不僅有效地消除了原電池效應(yīng)，而且對鋼絲繩因摩擦等而造成的疲勞裂紋顯著降低，即有效地阻止了疲勞裂紋的持續(xù)發(fā)展，最終不僅提升了鋼絲繩承載力的穩(wěn)定性，而且顯著的延長了罐道鋼絲繩的使用壽命。因此，研究主井罐道鋼絲繩的自動潤滑裝置是十分有必要的。

根據(jù)前人大量的研究資料顯示，僅僅依靠罐道鋼絲繩出廠前由廠家進(jìn)行的潤滑處理，其鋼絲繩的使用壽命僅僅是該鋼絲繩的設(shè)計(jì)使用壽命的40%[2，3]。因此，若在罐道鋼絲繩使用過程中不增加潤滑處理過程，則會顯著的增加采礦成本。因此，這就顯得定期對鋼絲繩潤滑的必要性。此外，研究區(qū)采用主井回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，因此，在礦石和廢石提升過程中可產(chǎn)生大量的粉塵、霧氣等，加之雙箕斗提升系統(tǒng)日處理礦石9100t、廢石1500t，處理量大，這就使得鋼絲繩的使用極為頻繁，若對罐道鋼絲繩管理及維護(hù)不及時(shí)，就會導(dǎo)致鋼絲繩與罐道之間的磨損嚴(yán)重加劇，進(jìn)而縮短鋼絲繩的使用壽命，增加采礦成本。

3 常見的鋼絲繩潤滑方法

3.1 手工潤滑

手工潤滑一般是通過人工將潤滑油脂直接涂抹在鋼絲繩上，該方面具有操作簡單的優(yōu)勢，但缺點(diǎn)較多，主要體現(xiàn)在：①無法確保潤滑油脂涂抹的均勻性，這就導(dǎo)致鋼絲繩潤滑不均勻，導(dǎo)致容易出現(xiàn)磨損；②涂抹耗時(shí)長，研究區(qū)主井罐道鋼絲繩設(shè)置有8根，每根長約680m，若采用手工潤滑，則需要時(shí)間為5天，阻礙了采礦進(jìn)度；③耗油量大，由于手工潤滑的不均勻性，導(dǎo)致在潤滑過程中極易出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象，根據(jù)早期階段潤滑統(tǒng)計(jì)數(shù)量，采用手工潤滑一次所需潤滑油脂約30kg；④安全性問題，手工潤滑需要作業(yè)人員站在雙箕斗上進(jìn)行上下施工，不僅極易出現(xiàn)安全事故，而且在上下運(yùn)行過程中粉塵嚴(yán)重，對人體傷害極大。

3.2 自動潤滑裝置

針對上述手工潤滑方式的缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，可設(shè)置專用的潤滑裝置對鋼絲繩進(jìn)行潤滑。但是，市場上流通的潤滑裝置對罐道鋼絲繩的潤滑具有明顯的局限性，不能夠較好地實(shí)現(xiàn)研究區(qū)主井罐道鋼絲繩的潤滑目的[4]。同時(shí)，市場上流通的自動化潤滑裝置大多數(shù)價(jià)格昂貴、體積笨重，不僅為安裝帶來了不便，而且增加雙箕斗的重量，對采礦不利。因此，市場上流通的自動潤滑裝置不適合于研究區(qū)主井的實(shí)際需求。

4 自動潤滑裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)研究區(qū)鐵多金屬礦床的采礦實(shí)際需求以及市場自動潤滑裝置應(yīng)用效果較差的基本現(xiàn)狀，針對研究區(qū)主井罐道鋼絲繩的潤滑特征，本文對潤滑裝置進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，為提高潤滑效率提供參考。本文的改進(jìn)主要位于箕斗與鋼絲繩之間，即在二者的連接處增加一個(gè)桶狀的帶壓儲油罐，罐道鋼絲繩則通過儲油罐將潤滑油脂擠壓進(jìn)入儲油罐中，當(dāng)雙箕斗運(yùn)行過程中，可通過彈簧裝置的收縮壓力將潤滑油脂均勻的涂抹在罐道鋼絲繩表面，可以有效地實(shí)現(xiàn)均勻潤滑的目的。

圖1 研究區(qū)主井罐道鋼絲繩自動潤滑裝置設(shè)計(jì)圖

該裝置中的儲油桶存儲潤滑油脂，再將其使用彈簧與壓油蓋相互連接此時(shí)，潤滑油脂可在壓力作用下將潤滑油脂均勻的涂抹在罐道鋼絲繩表面，即該裝置不僅能夠確?；返恼Ｉ舷逻\(yùn)行，而且能夠?qū)崿F(xiàn)每提升一次潤滑一次罐道鋼絲繩的目的。同時(shí)，為了減少潤滑油脂的消耗量，可根據(jù)罐道鋼絲繩潤滑需求而調(diào)節(jié)儲油桶的大小和彈簧的彈力。經(jīng)過研究區(qū)的實(shí)踐得出，當(dāng)儲油桶中的壓油蓋和底蓋的鋼絲繩孔較罐道鋼絲繩直徑寬約3mm時(shí)，能夠確保罐道鋼絲繩均勻的潤滑。

5 應(yīng)用效果分析

將本文所設(shè)計(jì)的主井罐道鋼絲繩自主潤滑裝置應(yīng)用于研究區(qū)鐵多金屬礦開采中，取得了良好的應(yīng)用效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）自主潤滑裝置的制作材料成本極低。由于該裝置的結(jié)構(gòu)簡單，所以投入成本極低，其制作成本低于50元。

（2）降低了設(shè)備的安裝風(fēng)險(xiǎn)。與市場上其他同功能設(shè)備相比，該設(shè)備質(zhì)量小，安裝方便，降低了安裝安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）降低了維護(hù)的成本。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，其維護(hù)成本低，一般儲油桶不易損壞，僅對彈簧進(jìn)行定期維護(hù)即可。

（4）提高了雙箕斗的工作效率。該裝置更換潤滑油脂方便，減少了雙箕斗系統(tǒng)的提供時(shí)間，提高了工作效率。此外，該設(shè)備涂抹潤滑油脂的時(shí)間僅需1分鐘就可完成，與手工潤滑相比，該設(shè)備不僅提高了潤滑速率，而且顯著的降低了人工成本。

6 結(jié)語

綜上所述，礦山主井罐道鋼絲繩的使用壽命和承載力的穩(wěn)定性對雙箕斗提升系統(tǒng)的影響較為明顯，對礦石和廢石的運(yùn)輸效率影響較大?，F(xiàn)行市場中的潤滑設(shè)備造價(jià)高、安裝風(fēng)險(xiǎn)大，維護(hù)成本高，不適合于研究區(qū)鐵多金屬礦的應(yīng)用。鑒于此，本文結(jié)合礦山實(shí)際需求，進(jìn)行了主井罐道鋼絲繩自動潤滑裝置的改進(jìn)，改進(jìn)后的裝置具有成本低、操作簡便、效果好的優(yōu)勢。因此，本文提出的改進(jìn)設(shè)計(jì)具有良好的應(yīng)用前景。