李袓智

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司，云南 鶴慶 671500)

礦井提升生產(chǎn)工藝設計

李袓智

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司，云南 鶴慶 671500)

通過分析云南鶴慶錳礦的礦井實際情況，結合開采要求，計算了坑內(nèi)礦(廢)石運輸?shù)奶嵘俣群弯摻z繩的質量要求，以此對礦車進行了設計。

礦井提升；礦石運輸；礦車

目前，國外對礦井運輸優(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，比如礦井設計的一個重要組成部分——礦井提升設備的設計。本文通過分析云南鶴慶錳礦的礦井實際情況，結合開采要求，詳細計算了坑內(nèi)礦(廢)石運輸設備的設計參數(shù)，以期經(jīng)濟效益達到最大化。

1 礦山運輸概況

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2 490～2 470 m盲斜井，上部井口標高約2 491 m，下部井底標高2 470 m，傾角15(°)，斜長約90.5 m，提升垂高20 m。盲斜井斷面凈寬2.84 m，凈高2.74 m，凈斷面為6.66 m2。

礦(廢)石運輸均采用有軌運輸，從各平硐口進入井下，經(jīng)各中段運輸巷道、采場人行材料天井等送到各需用點或作業(yè)點。2 510，2 490 m中段采場礦石、采準工程等產(chǎn)生廢石均裝入0.75 m3側卸式礦車，用3 t窄軌電機車運輸方式(CJY3/6G型架線式機車牽引)直接運出地表。礦石倒入地表礦倉，再由汽車轉運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)生廢石有軌電機車拉至地表進入廢石倉，由汽車轉運至廢石場。

2 490～2 470 m水平礦體底部挖潛，開拓、采準工程等產(chǎn)生廢石、采場礦石均裝入0.75 m3側卸式礦車，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窄軌電機車運輸方式(CJY3/6G型架線式機車牽引)進行坑內(nèi)運輸[4-5]。

礦山每年最大運輸?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，平均年運廢石量為2 500 t，按廢石體重2.55 t/m3估算，年運廢石量為980 m3?？觾?nèi)最大運距1 017 m，平均運距為1 000 m。

2 坑內(nèi)運輸系統(tǒng)

2.1 設計依據(jù)

斜井只提升開采Ⅲ號礦體時的礦石量，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類資源儲量9 836 t(122b類4 136 t，333類5 700 t)，占2014年核實保有資源儲量約2.42%。按開采一年計算，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。

加減速度時間t1=t2=V/a1=1.2/0.2=6 s；

等速運行時間t3=L/V=83.318/1.2≈69 s；

換車停歇時間t4=120 s；

單程提升時間t=Σt=6+6+69+120=201 s；

一次提升全時間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。完成各項任務所需時間見表2。

表2 提升時間計算表

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

鋼絲繩單位長度質量計算如下：

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——鋼繩移動時的阻力系數(shù)，取0.25；

σ——鋼繩抗拉強度，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。

校驗提升物料時，鋼繩安全系數(shù)

鋼繩安全系數(shù)為8.08，符合升降物料時大于6.5的要求。

2.4 礦車設計

坑內(nèi)中段運輸巷道及地面運輸均鋪設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車道形式，錯車道長度30 m，雙軌中心線間距1 200 mm，軌距600 mm，線路設計推薦坡度為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型側卸式礦車運輸?shù)V石和廢石，礦車容積0.75 m3；牽引電機車選用CJY3/6G型架線式機車。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)計算，Q效=1.31 t。設計井下運輸?shù)V車數(shù)量計算如下：

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)平均運距L=1 000.00 m；電機車速度V=125.00 m/min；裝車時間t1=4.00 min；單程純運輸時間t2=L/V=5.71 min；等車時間t3=3.00 min；卸車時間t4=2.00 min；一次循環(huán)運輸時間t=t1+2(t2+t3)+t4=28 min；單車單日完成運輸量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)運輸。

3 結 語

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

[1] 馮樹旭， 劉義倫. 礦井提升機計算機控制系統(tǒng)設計[J]. 中國錳業(yè)，2004，22(4)：45-48.

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

[3] 趙建軍，楊福軍. 應用單片機改進礦井提升機性能的方案[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)設計思路[J]. 山東煤炭科技，2003(6)：39-40.

[5] 李慧亮. 摩擦式礦井提升機主參數(shù)影響因素研究及選型設計[D]. 洛陽：河南科技大學，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，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：礦山機械設計，手機：13908722124，E-mail:308903088@qq.com.

TD534

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.048