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        自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)在礦井前期建設(shè)中的應(yīng)用

        2011-02-02 03:47:34吳華軍宣天貴淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一東項(xiàng)目部安徽淮南232001
        中國(guó)礦山工程 2011年4期

        吳華軍,宣天貴(淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一東項(xiàng)目部,安徽 淮南 232001)

        1 工程概況

        潘一東礦井位于淮南市潘集區(qū)境內(nèi),立井開(kāi)拓,設(shè)計(jì)規(guī)模3.0Mt/a,礦區(qū)內(nèi)布置主井、副井、風(fēng)井和第二副井4個(gè)井筒。

        風(fēng)井于2009年5月底落底并臨時(shí)改絞,于2009年9月中旬與第一副井貫通,第一副井貫通后安裝永久裝備;第二副井于2009年12月初落至-848m第一水平,于2009年12月底與井底車(chē)場(chǎng)貫通。為緩解礦井前期建設(shè)提升能力不足的問(wèn)題,在不改變第二副井原有鑿井提升設(shè)施的前提下,第二副井貫通后,在-848m水平馬頭門(mén)安裝自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng),確保礦井前期建設(shè)同時(shí)有兩個(gè)井筒進(jìn)行提矸,有效緩解了礦井前期提升能力不足的問(wèn)題。

        2 自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

        2.1 第二副井施工概況

        第二副井井筒全深1034.2m,第一水平落至-848m水平,地面井口標(biāo)高+23.2m,井筒凈直徑8.6m,利用?3.6m、?3.2m絞車(chē)及5m3矸石吊桶提升出矸。第二副井-848m水平馬頭門(mén)凈斷面3.6m×4.9m,布置單股軌道;聯(lián)巷凈斷面4.2m×3.7m,布置雙股軌道。

        2.2 自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)

        翻車(chē)機(jī)是一種高效的機(jī)械化卸車(chē)設(shè)備,用于翻卸敞車(chē)所裝載的煤炭、礦石等散狀物料[1-2]。第二副井出矸系統(tǒng)改造后,整個(gè)出矸運(yùn)輸系統(tǒng)由自動(dòng)翻車(chē)機(jī)、操車(chē)平臺(tái)、溜槽、吊桶、排水裝置、信號(hào)室、軌道、支撐鋼梁等組成。其中,排水系統(tǒng)包括水池、電泵和管路,井底積水由電泵泵到主提吊桶隨矸石排至地面。

        2.2.1 平面布置

        第二副井馬頭門(mén)及聯(lián)巷設(shè)計(jì)東西走向,井筒中心線距離巷道中心線1.8m,距離軌道中線1.6m,距離主提中心線1.2m,距離副提中心線1.3m。主提中心線距離軌道中心線2.8m,自動(dòng)翻車(chē)機(jī)順巷道走向布置,自動(dòng)翻車(chē)機(jī)溜槽垂直巷道走向布置,配5m3吊桶,吊桶直徑1.85m;副提中心線距離軌道中心線0.28m,自動(dòng)翻車(chē)機(jī)順巷道走向布置,自動(dòng)翻車(chē)機(jī)溜槽順著巷道走向布置,配5m3吊桶,吊桶直徑1.85m。井筒中心布置一個(gè)水池,井筒西南角布置一個(gè)信號(hào)室,東西巷道由簡(jiǎn)易鐵橋相連,自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)平面布置圖見(jiàn)圖1。

        圖1 自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)平面布置圖

        2.2.2 剖面布置

        井底工作面標(biāo)高-853.5m,馬頭門(mén)底板標(biāo)高-848m,兩者標(biāo)高落差5.5m。以副提側(cè)自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)為例,提升中心線距離井筒中心線2.4m,溜槽坡度45°,溜槽長(zhǎng)度3.0m,溜槽口距離副提吊桶中線1.3m,距離吊桶垂高1.15m,自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)剖面布置見(jiàn)圖2。

        2.3 系統(tǒng)改造

        第二副井-848m水平馬頭門(mén)安裝兩套自動(dòng)翻車(chē)機(jī),主提處安裝工期7天(含信號(hào)室、排水系統(tǒng)及簡(jiǎn)易鐵橋工期),副提處安裝工期4天,井筒中心布置一個(gè)1m×1m×0.6m水池,將原鑿井吊盤(pán)提升固定在-840m水平,吊盤(pán)上的信號(hào)室布置在井筒底部西南角,原鑿井用提升系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等保留不變。

        圖2 自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)剖面布置圖

        3 自動(dòng)翻車(chē)機(jī)工作原理

        利用重車(chē)在翻車(chē)機(jī)上的重心移動(dòng)產(chǎn)生的扭矩實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻車(chē),利用空車(chē)在翻車(chē)機(jī)上的重心移動(dòng)產(chǎn)生的扭矩實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回車(chē)。該自動(dòng)翻車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)制做的重點(diǎn)就是重心與軸心偏移的最佳距離,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證,偏心距為50mm為最佳翻車(chē)和回車(chē)狀態(tài)[3]。

        3.1 重車(chē)重心計(jì)算[4]

        重車(chē)在翻車(chē)機(jī)上,兩者的重心距離軸承位置:

        式中:L重車(chē)+翻車(chē)機(jī)——重車(chē)和翻車(chē)機(jī)的重心距離軸承的距離,m;

        M重車(chē)+翻車(chē)機(jī)——重車(chē)和翻車(chē)機(jī)翻轉(zhuǎn)扭矩,N?m;m重車(chē)——重車(chē)質(zhì)量,取3 000kg;

        L重車(chē)——重車(chē)重心距離軸承的距離,設(shè)計(jì)為-0.2m;

        m翻車(chē)機(jī)——翻車(chē)機(jī)質(zhì)量,設(shè)計(jì)500kg;

        L翻車(chē)機(jī)——翻車(chē)機(jī)重心距離軸承的距離,設(shè)計(jì)0.32m。

        計(jì)算得:L重車(chē)+翻車(chē)機(jī)=-0.126m;M重車(chē)+翻車(chē)機(jī)= -4 410N?m。

        3.2 空車(chē)重心計(jì)算

        空車(chē)在翻車(chē)機(jī)上,兩者的重心距離軸承位置:

        式中:L空車(chē)+翻車(chē)機(jī)——空車(chē)和翻車(chē)機(jī)的重心距離軸承的距離,m;

        M空車(chē)+翻車(chē)機(jī)——空車(chē)和翻車(chē)機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩,N?m;

        m空車(chē)——1.5t礦車(chē)自重,設(shè)計(jì)1 000kg;

        L空車(chē)——輕車(chē)重心距離軸承的距離,設(shè)計(jì)為-0.197m;

        m翻車(chē)機(jī)——翻車(chē)機(jī)質(zhì)量,設(shè)計(jì)500kg;

        L翻車(chē)機(jī)——翻車(chē)機(jī)重心距離軸承的距離,設(shè)計(jì)0.237m。

        計(jì)算得: L空車(chē)+翻車(chē)機(jī)=0.052m;M空車(chē)+翻車(chē)機(jī)= 780N?m。

        4 翻車(chē)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

        使用1.5t固定式礦車(chē)裝載矸石,由電機(jī)車(chē)帶至第二副井東西繞道,人工將重車(chē)推上自動(dòng)翻車(chē)機(jī),由于重心偏移產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)扭矩,重車(chē)翻轉(zhuǎn)并被安設(shè)在翻車(chē)機(jī)基礎(chǔ)上的彈簧柱擋住,在礦車(chē)被反彈時(shí),操作員將翻車(chē)機(jī)軸承剎緊,保持礦車(chē)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)(使矸石能夠翻凈),倒完矸石后,松開(kāi)手剎,由于重心偏移到軸承另一邊產(chǎn)生回轉(zhuǎn)扭矩,礦車(chē)回轉(zhuǎn)并推入空車(chē)線,完成一車(chē)矸石的轉(zhuǎn)載。該系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)如下。

        (1)翻車(chē)快捷,單勾提升能力大(1吊桶裝3車(chē)矸石,風(fēng)井單層罐籠裝2車(chē)矸石),為礦井快速掘進(jìn)提供保障。

        (2)礦車(chē)不需上井,礦車(chē)在井下循環(huán)利用,保障井下可用礦車(chē)數(shù)量,有利于生產(chǎn)組織。

        (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由于沒(méi)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置,減速機(jī)及聯(lián)接裝置,便于維修,對(duì)巷道斷面要求小。

        (4)安裝方便,工期短,操作簡(jiǎn)單易學(xué),安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。

        (5)不改變井筒原有掘砌設(shè)施,保證了后期井筒延伸能力。

        (6)下料、提人較困難。

        5 應(yīng)用效果比較

        (1)工期投資比較。風(fēng)井臨時(shí)改絞工程包括臨時(shí)充電機(jī)房設(shè)備安裝、臨時(shí)供排水安裝、1.5t推車(chē)機(jī)安裝、風(fēng)井臨時(shí)改絞土建及安裝和臨時(shí)充電機(jī)房設(shè)備安裝,總造價(jià)845.7萬(wàn)元,工期39天。第二副井翻車(chē)機(jī)安裝工程總造價(jià)32萬(wàn)元,工期11天。

        第二副井安裝自動(dòng)翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)后,實(shí)現(xiàn)了由礦車(chē)出矸迅速轉(zhuǎn)換成立井出矸,對(duì)比風(fēng)井臨時(shí)改絞,免去了改絞工序,直接投資節(jié)省813.7萬(wàn)元,縮短工期28天。

        (2)出矸量比較。風(fēng)井于2009年7月投入使用,第二副井(主提)從2010年1月開(kāi)始投入使用,第二副井(副提)從2010年3月開(kāi)始投入使用。以2010年上半年為例,風(fēng)井和第二副井月出矸量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。第二副井自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)投入使用后,有效緩減風(fēng)井提升壓力,增加了總體提升能力,有利于生產(chǎn)組織。以2010年3~6月出矸量計(jì)算,風(fēng)井出矸量平均為250車(chē)/d,第二副井平均為400車(chē)/d。

        表1 風(fēng)井、第二副井月出矸量統(tǒng)計(jì)

        6 結(jié)語(yǔ)

        第二副井自動(dòng)翻車(chē)系統(tǒng)改造后,實(shí)現(xiàn)了礦車(chē)出矸迅速轉(zhuǎn)換成立井出矸,對(duì)比風(fēng)井臨時(shí)改絞,直接投資節(jié)省813.7萬(wàn)元,縮短工期28天。在不改變井筒原有掘砌設(shè)施的前提下,有效利用了第二副井鑿井提升設(shè)備,保證了后期井筒延伸的能力,實(shí)現(xiàn)設(shè)備利用最大化,經(jīng)濟(jì)效益明顯,緩解了礦井前期提升能力不足的問(wèn)題,可供其他礦井井筒前期施工提矸工作參考。

        [1] 李文瑞.淺析翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)工藝布置相關(guān)問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009,(19).

        [2] 邱占偉,王洪珍.翻車(chē)機(jī)制造技術(shù)[J].重工與起重技術(shù),2007,(1).

        [3]黃進(jìn)軍.ZDJ-Ⅰ型自動(dòng)翻車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2009,(3).

        [4] 宋明玉.大學(xué)物理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.

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