趙斌

摘要：本文對和成礦業(yè)措施井現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單介紹，對目前存在的問題及解決方案及可行性進(jìn)行了分析計算并對改造時的注意事項(xiàng)進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：措施井；鋁合金罐籠；應(yīng)用

一、和成礦業(yè)及其措施井情況簡述

和成礦業(yè)發(fā)展有限公司位于安徽省蕪湖市和縣，設(shè)計采選生產(chǎn)規(guī)模為130萬t/a，目前正處于前期建設(shè)階段。措施井提升設(shè)施在正式投產(chǎn)前擔(dān)負(fù)提前出礦任務(wù)，要達(dá)到 30萬t/a礦石提升量。正式投產(chǎn)后，根據(jù)需要，亦可繼續(xù)提礦石，亦可承擔(dān)全礦設(shè)備、材料及零星人員等的提升或下放任務(wù)。

措施井在初設(shè)中采用多繩單層單罐配平衡錘提升，提升機(jī)型號為JKMD1.85×4（I）E型落地式多繩摩擦提升機(jī)，配用交流變頻電動機(jī)，功率355kW；首繩四根、尾繩兩根；平衡錘重量8.92噸；礦石松散體重：2.3t/m3；井口標(biāo)高+7.8m；井下提升最低水平為320m；罐籠最低階段尾繩環(huán)底端為334.5m；井架高度23.11米；提升容器為 3600×1450鋼制罐籠，自重6.512t，內(nèi)裝2輛0.7m3翻轉(zhuǎn)式式礦車，額定裝載人數(shù)為30人；首繩為6V×30+FC三角股鋼絲繩，直徑φ20mm。措施井提升系統(tǒng)簡圖見圖1。

二、存在的問題

根據(jù)金屬非金屬礦山安全規(guī)程（GB164232006）（以下簡稱安全規(guī)程）6.3.5.1條規(guī)定落地安裝的摩擦輪式提升裝置的主導(dǎo)輪和天輪與鋼絲繩直徑之比不小于100。因此初設(shè)中直徑φ20mm鋼絲繩能不滿足安全規(guī)程要求。

三、提出改造方案及對可行性進(jìn)行分析計算

（1）因硬鋁合金材料的密度為278 gcm3、抗拉強(qiáng)度為412MPa、屈服強(qiáng)度為255MPa、延伸率為12%、彈性模量為71GPa，而普碳鋼材料的密度為785 gcm3、抗拉強(qiáng)度為373MPa、屈服強(qiáng)度為226MPa、延伸率為26%、彈性模量為210GPa，由此可見鋁合金的機(jī)械性能要優(yōu)于普通碳鋼，所以鋁合金罐籠較普通鋼罐籠具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①質(zhì)量輕，強(qiáng)度高：鋁合金的密度僅為鋼的1/3，這樣可以大大減輕罐籠的質(zhì)量。而鋁合金的抗拉強(qiáng)度與普通鋼相當(dāng)，故其比強(qiáng)度可為鋼的3倍。

②耐腐蝕性能好：鋁合金表面有鈍化作用，抗氧化和耐酸堿性好。使用壽命較鋼罐籠長一倍以上。

③降本節(jié)能，延長設(shè)備壽命：由于鋁合金重量輕，降低了鋼絲繩終端載荷，在同等提升能力的情況下，大大減輕了提升機(jī)負(fù)載，延長了提升機(jī)和襯墊等附件的使用壽命并且還能降低電力消耗。

在此考慮將現(xiàn)用鋼罐籠替換為鋁合金罐籠，減輕鋼絲繩終端的懸掛重量，從而使鋼絲繩直徑得已減少的方案。

（2）下面將該方案的可行性進(jìn)行計算。

①采用標(biāo)準(zhǔn)提升鋼絲繩的實(shí)際安全系數(shù)公式：

m=nQp/[（Qd+npH0）g]

其中：n為鋼絲繩數(shù)，Qp為一根標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩所有鋼絲破斷力總和，N；Qd為提升鋼絲繩終端負(fù)荷的質(zhì)量，kg；p為一根標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩每米質(zhì)量，kg/m；H0為鋼絲繩懸垂長度，m；g為9.80665m/s2。

②由前述措施井參數(shù)可知：鋼絲繩懸垂長度H0=H+Hj+Hw；

其中：H提升高度為320+7.8=327.8m；Hj井架高度為2311m；Hw最低階段到尾繩環(huán)底端的高度為334.5320=14.5m。

由此H0=327.8+23.11+14.5=365.41（米）

③參考生產(chǎn)廠家提供鋁合金罐籠及鋼絲繩懸掛裝置等附件總重量約為4.2噸。

④參照寧夏鋼絲繩樣本，初步選取6V×21+7FC三角股鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度1870MPa，鋼絲繩最小破斷拉力為201kN，直徑φ18mm，合成纖維芯理論重量1.18kg/m。

提升鋼絲繩終端負(fù)荷的質(zhì)量Qd=Q+Qr，其中Q為有效裝載量，kg；Qr為提升容器質(zhì)量，kg。

（3）由上述參數(shù)及公式得出：

①升礦石時：礦石松散體重2.3t/m3，礦車容積0.7m3，礦車自重720 kg ；一輛礦車載重為2.3×0.7=1.61（噸）。

Qd=4.2+（1.61+0.72）×2=8.86噸=8860kg

m=4×201000/[（8860+4×1.18×365.41）×9.80665]=7.74

②提升人員時：罐籠設(shè)計乘30人，人均重量按75kg計算，載重量為30×0.075=2.25（噸）。

Qd=4.2+2.25=6.45（噸）=6450kg

m=4×201000/[（6450+4×1.18×365.41）×9.80665]=10.03

（4）根據(jù)安全規(guī)程6.3.4.3條多繩摩擦提升鋼絲繩安全系數(shù)：升降人員用的，不小于8；升降人員和物料用的，升降人員時不小于8，升降物料時不小于7.5；升降物料用的不小于7?？傻贸龈挠娩X合金罐籠后，將首繩替換為6V×21+7FC三角股，直徑φ18mm鋼絲繩可以滿足安全規(guī)程要求。因此該改造方案可行。

四、改造時需注意的問題

（1）因罐籠重量減輕，為保證摩擦系數(shù)及靜張力差，需對平衡錘重量進(jìn)行計算調(diào)整。同時應(yīng)對提升系統(tǒng)的靜防滑、安全制動防滑等不同工況的防滑系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

（2）在更換罐籠及鋼絲繩時還應(yīng)對天輪及滾筒的繩槽進(jìn)行調(diào)整，以保證天輪及滾筒的繩槽直徑最少比鋼絲繩的公稱直徑大5%，并控制在5%～10%范圍內(nèi)，使鋼絲繩與繩槽的接觸面積盡可能增大。因繩槽過大會導(dǎo)致鋼絲繩在繩槽中滑動，加劇鋼絲繩的疲勞斷絲；繩槽過小，鋼絲繩會卡在繩槽中受到嚴(yán)重擠壓磨損。

參考文獻(xiàn)：

[1]煤炭工業(yè)出版社，礦山固定設(shè)備選型使用手冊，200710，第1版. 主編：于勵民， 仵自連.

[2]李宏.單層鋁合金罐籠在金礦豎井提升系統(tǒng)中的應(yīng)用.礦山機(jī)械， 2011，39（6）.