何鐵牛，劉 朋，王晉巖，耿永泉

(太原鋼鐵(集團)有限公司峨口鐵礦，山西 代縣 034207)

1 前言

峨口鐵礦三號溜井及Ⅲ峒破碎運輸系統(tǒng)于2013年7月建成，8月正式投產。主要承擔北西采場新建三號溜井井下破碎及長距離、大坡度的皮帶運輸作業(yè)，到2017年底累計生產運輸?shù)V石5 000萬t左右。

Ⅲ峒井下破礦及皮帶運輸系統(tǒng)設計安裝井下進口顎式破碎機,型號為CT6080杰弗朗，即復擺式破碎機，規(guī)格為80英寸×60英寸，即2 032mm×1 524mm，配用6 000V高壓電機YRKK4503- 6,額定轉速980r/min，功率400kW，破碎機破礦主軸轉速為200r/min，排礦口為160～280mm，機器重量155.8t，生產廠家為中外合資廠，主要用于井下鐵礦石破碎作業(yè)。井下顎式破碎機的工作主要是兩種襯板，一種定顎襯板，垂直或上端略外傾，固定在定顎機體前壁上，共2塊；另一是動顎襯板，位置傾斜，固定在動顎機體上，共2塊，與定顎襯板形成上大下小的破碎腔(工作腔)。動顎對著定顎作周期性的住復運動，時而分開，時而靠近，分開時，鐵礦石進人破碎腔，被破碎的鐵礦石由于自重從下部排出。靠近時，使在動顎、定顎襯板的物料受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎。顎式破碎機最大給料粒度910～1 310mm，排料粒度240～310mm。通過3年多的使用發(fā)現(xiàn)顎式破碎機基礎部故障頻繁、振動大，生產效率低，被動搶修多，搶修任務量大，是制約峨口鐵礦井下生產的瓶頸。

2 基礎部改進前使用情況及存在主要問題

2013年8月Ⅲ峒C6080顎式破碎機投產，運行至2013年12月，顎式破碎機動顎體軸承非正常損壞，造成308h故障停機，嚴重影響生產，造成40萬元的軸承損壞。經分析得知原因，一是給礦口距顎式破碎機機口高度過高，下落的礦石直接沖擊動顎體上部，礦石對動顎體軸承造成巨大沖擊載荷和隱形傷害。需要減少給礦高度即適當提高顎式破碎機基礎來解決過大的沖擊載荷；二是新顎式破碎機安裝時，直接安裝在水泥地面上，載荷主要集中在4個基礎螺絲附近，使地腳螺栓損壞頻繁；三是基礎地面為普通灌漿料澆筑，強度偏低，日常生產中顎式破碎機破礦時，強大破礦力會使機體遭受強大沖擊，基礎下沉、振動大，導致顎式破碎機移位，基礎螺栓被剪斷，處于不穩(wěn)定運行狀態(tài)，需經常停機緊固調整。盡管后期在顎式破碎機底座下增加斜鐵固定，但效果不明顯。要想從根本上解決此問題，經過多次計算與研究，需重新澆灌基礎，同時在顎式破碎機下方增加新的鋼底座，增加地腳螺栓，將巨大載荷均勻分布在地面上，使顎式破碎機破礦更加穩(wěn)固，保證日常運行平穩(wěn)。

新Ⅲ峒顎式破碎機在安裝時主要存在以下幾個問題。

(1)顎式破碎機與重板給礦中心不在同一直線上，顎式破碎機偏離重板給礦中心線20mm，重板給礦機不能中心給礦，造成給料偏斜，從而導致顎式破碎機破礦時單邊過載或受力不均勻，使破碎機本體、基礎及動顎軸承承受較大的偏載，造成破碎機基礎及動顎體軸承較大的偏心負載，從而導致其振動大、故障頻繁、壽命短。

(2)顎式破碎機對給礦有非常嚴格的要求，其要求給礦高度不能超過顎式破碎機機口1m，給料斗保證破碎機前機架及動顎體免受磨損和沖擊，另外要求物料不能直接沖擊動顎體上方，而要求顎式破碎機盡量在擠滿2/3破碎腔的情況下生產，經測算當顎式破碎腔擠滿礦至2/3時，1m高的給礦高度正好落到破碎腔機口的礦石上，不會對動顎體造成沖擊。而現(xiàn)場C6080顎式破碎機的給礦條件為重板上平面到顎式破碎機口落差為3m，給料機料層上平面到顎式破碎機口落差為4.9m左右。在實際運行過程中，大量落料經前端護板改變方向后，沖向動顎體上齒板上，粒級較大的物料直接落到動顎體軸承部位的護板上，當粒級大于1m的礦石從4m左右的高度落下直接沖向動顎軸承位置時，對于高硬度、低沖擊韌性的軸承損傷非常嚴重，見圖1。

圖1 顎式破碎機下礦示意圖

2013年12月發(fā)生動顎體軸承損壞事故后，由于沒有備用軸承，生產廠商被迫將動顎體總成發(fā)到現(xiàn)場，而動顎體總成內軸承已全部改為沖壓保持架C3游隙等級軸承，因此新動顎體軸承較已損壞動顎體軸承顎定轉速更小，內外套更薄，兩種軸承參數(shù)對比見表1。如果不盡快制定行之有效措施，改變重板給料方式及減少落料高度，新動顎體內軸承壽命將更短。

表1 兩種軸承參數(shù)對比

3 基礎部主要改進技術

通過現(xiàn)場觀察測量，以及考慮峒內天車提升高度等因素，經多方研究與計算，決定將原來顎式破碎機整體提高540mm。在顎式破碎機原有的水泥底座基礎上增加420mm的鋼底座，下部預留120mm的基礎調整二次灌漿層。以此保護動顎體內軸承不承受下落礦石的直接沖擊，同時將顎式破碎機機體和重板給礦機中心線找正，使破碎機受料均勻。

(1)在改造實施時，為了便于顎式破碎機下部鉆孔、打眼及安裝鋼底座等施工，顎式破碎機需整體頂高1 200mm。在顎式破碎機開始頂起時，使用200t液壓千斤頂4臺，分別頂在顎式破碎機地腳的4個頂板下部。在千斤頂頂起高度820mm、顎式破碎機高度起到420mm時，在顎式破碎機機體地腳座下部讓開地腳螺栓孔處放置支撐座。拆除頂板下的千斤頂，放置在顎式破碎機地腳座下部，開始頂顎式破碎機。在顎式破碎機頂起的同時，取出支撐座，并在頂板下部放置支撐墊鐵(支撐墊鐵共計4組每組4件)。放置支撐墊鐵1時必須與支撐座進行斷焊固定，支撐墊鐵2～4依次與支撐座用螺栓固定；顎式破碎機整體頂高到1 200mm時拆除液壓千斤頂，如圖2和圖3所示。

圖2 初始顎式破碎機體頂高時千斤頂替換示意圖

圖3 顎式破碎機體頂高后支撐墊鐵固定示意圖

(2)原來顎式破碎機與地面僅有4條M80螺栓固定，強度不夠。與地面接觸面積也僅為1 410mm×385mm×4=2 171 400mm2≈2.17m2。在顎式破碎機破礦時，巨大沖擊力使水泥基礎面上承受壓力太大，導致地腳處水泥基礎下沉近30mm，而且開裂，露出原預埋鋼筋，且顎式破碎機整體左右移位。因此在顎式破碎機下面增加一個420mm鋼底座，可將顎式破碎機沖擊載荷均勻分布在水泥基礎面上，同時增加28條M56地腳螺栓，擰緊強度為原來5倍左右，可將鋼底座、顎式破碎機座牢牢固定在水泥地面上，避免顎式破碎機破礦時產生巨大破礦力，對水泥基礎造成的沖擊力及振動。鋼底座設計分為前后底座一、底座二兩部分組成，中間設計兩個連接梁，以便峒內空間狹小安裝和運輸。設計鋼底座如圖4。

圖4 顎式破碎機新增加的鋼底座示意圖

(3)原來顎式破碎機水泥基礎偏軟，為普通鋼筋水泥灌漿，強度明顯不適應顎式破碎機自重及巨大的破礦沖擊力，水泥基礎底座處下沉近30mm，而且開裂，破碎機運行存在較大風險，基礎損壞情況見圖5。

圖5 顎式破碎機原基礎損壞情況

(4)基礎部改造中采用無收縮灌漿料。高強無收縮灌漿料是一種水泥基微膨脹二次灌漿材料，具有流動性好、微膨脹、凝固強度早、凝固強度高和抗油滲等特點，可保證在灌漿時能夠充分填充灌注空間，并具有一定的微膨脹應力以保證設備安裝定位、結構補強或栽筋錨固等在1d內甚至更短時間內滿足需求，大大縮短了施工周期，達到省時、省工、早運轉或早承載的技術經濟效果。其主要技術特性如下：①早強，灌漿后1～3d抗壓強度可達到30～50MPa以上，設備安裝完畢24h后即可運行生產；②高強，最終強度可以滿足各類設備安裝及修補加固的需求；28d終期強度達到70MPa左右；③高流態(tài)，可填滿機座下面全部空隙，滿足設備水泥基礎修補、加固的二次灌漿要求，無需震搗；④微膨脹，灌漿后無收縮，保證設備與基礎之間的緊密接觸，與鋼筋的握裹力不低于6MPa；⑤耐久性, 高強無收縮灌漿料屬于無機膠結材料，使用壽命大于基礎混凝土的使用壽命，經上百次疲勞試驗，50萬次凍融循環(huán)試驗無明顯變化。

4 基礎部改進施工

(1)顎式破碎機及鋼底座安裝。顎式破碎機頂起1 200mm后，開始找基準放線，以顎式破碎機和重板給礦機兩側立柱作為基準，找出顎式破碎機及重板給礦機的軸向中心線，并在兩端墻壁同等高度上沖孔，同時懸掛直徑為0.5～0.8mm的鋼絲，拉線時一般拉緊力應為鋼絲抗拉強度的30%～80%，采取吊線錘的方式，使線錘尖端對準地面，在基礎表面上劃出中心線，同時根據圖紙上尺寸，通過幾何方法依次找出顎式破碎機橫向中心線及傳動部中心線，依次做好標記。

(2)地腳螺栓預埋。為便于安裝時調整，顎式破碎機機座水泥基礎采取二次灌漿法。一次灌漿前，將原底座徹底打磨平整，新的鋼底座尺寸為5 520mm×3 320mm×420mm。根據要求，灌漿基礎底座尺寸為6 320mm×4 120mm，根據已經確定的中心線，依次放出需灌漿基礎的尺寸，地腳螺栓孔的位置，地腳螺栓栽筋錨固預設孔尺寸為φ100mm，深度為800mm。找出基礎尺寸后，將地面打成麻面，麻面深度不少于10mm，密度為每平方分米內3～5個點，并用水沖洗干凈，為下工序二次灌漿做準備。埋設螺栓預留孔時保證螺栓孔垂直，孔壁完整，周圍無裂縫和損傷，其平面位置偏差不得大于2mm。

(3)墊鐵安裝。墊鐵的面積或組數(shù)應根據設備負荷按下式確定：

A≥C×(Q1+Q2)×104/R

式中：A——墊鐵面積，mm2；

Q1——設備等重量加在墊鐵組上的負荷,N；

Q2——地腳螺栓擰緊所分布在該墊鐵組上的壓力，可取螺栓的許抗應力,N；

R——基礎或地坪單位面積抗壓強度，可取混凝土設計強度,MPa；

C——安全系數(shù)，宜取1.5～3。

根據設計，墊鐵面積取400mm×200mm，根據地腳螺栓孔設計數(shù)量，至少準備28組，每組墊鐵為平墊2個、斜墊2個，各種規(guī)格墊鐵厚度為6、8、10、20、40mm。

設計地腳螺栓間距均勻，且稍大于墊鐵寬度，在滿足兩墊鐵之間最大間距的條件下，采用標準等距墊法，如圖6。

圖6 顎式破碎機基礎墊鐵安裝示意圖

(4)安裝鋼底座。依據地上做的基準標記，按照圖紙上的尺寸安裝好鋼底座，并逐一襯上斜鐵，穿上地腳螺栓，利用水平管按照圖紙尺寸標高找正，再利用水平儀找平。斜墊成對使用，最厚的放置于墊鐵組下面，最薄的放在墊鐵組中間，平墊鐵露出設備支座底板外緣15mm。調整完成后，手錘敲擊，確定堅實無松動后，將一組墊鐵互相全部焊牢。

(5)顎式破碎機安裝。將新增底座組裝完成后，用螺絲固定在顎式破碎機底部，固定之前應對顎式破碎機機座底面進行充分打磨，消除雜物及水泥殘渣。固定完成后，依據先前頂起顎式破碎機的相反程序，通過協(xié)調4個千斤頂?shù)南侣渌俣?，緩慢均勻降下機體，直至平穩(wěn)降到鋼底座上。利用4個角的頂絲左右找正顎式破碎機中心，使顎式破碎機運轉中心與重板給礦機中心在一條直線上，滿足重板給礦機中心給礦、破碎機中心受料及均勻破礦的要求。

(6)基礎灌漿。先將每條新增地腳螺栓孔灌漿，待基本硬化后，根據現(xiàn)場尺寸，在顎式破碎機邊緣周圍400mm左右區(qū)域內，全部采用高強度微收縮灌漿料進行灌漿。灌漿高度在120mm左右。除此之外，在無收縮灌漿料周圍10.07m2范圍全部重新灌漿，地面硬化，養(yǎng)護7d后，擰緊地腳螺栓。

5 改造后效果

通過對顎式破碎機基礎進行一系列的改進，對設備正常運行起了至關重要的作用。

(1)消除原來顎式破碎機中心與重板給礦機中心偏離20mm造成顎式破碎機受料偏析現(xiàn)象，破礦不均勻導致破碎機單邊過載或破礦力偏向問題。破碎機與重板給礦機中心重合，有效解決給礦偏析和破礦力不均勻等重大隱患，保證顎式破碎機的穩(wěn)定運行。

(2)將顎式破碎機整體提高540mm后，極大地減少重板給礦機下落礦石直接沖擊動顎體軸承的沖擊載荷，有效保護動顎體軸承部不受損傷，延長軸承使用壽命。

(3)顎式破碎機下部增加鋼底座，同時增加28條M56的地腳螺栓，緊固強度為原有4條M80地腳螺栓的5倍，可牢牢將顎式破碎機、鋼底座和地面聯(lián)結在一起。破碎機破礦時產生的高沖擊載荷也能通過鋼底座均勻分布在基礎地面上，避免對基礎造成破壞。

(4)原來顎式破碎機基礎偏軟，運轉時地面下沉近30mm，露出預埋鋼筋，多次停機處理。本次改造打破傳統(tǒng)灌漿方式，改為無收縮灌漿料進行二次灌漿，流動性好、微膨脹、早強高強和抗油滲等，保證在灌漿時能夠充分填充灌注空間，并具有一定的微膨脹應力以保證顎式破碎機安裝定位在1d內甚至更短時間內滿足需求，大大縮短了施工周期，終凝強度達到70MPa以上。

(5)增加基礎地面強度和增加鋼底座，還能大大減小顎式破碎機的振動，甚至偏移，避免因破碎機移位導致傳動部出現(xiàn)三角帶脫落、斷裂，甚至小皮帶輪及電機軸承早期損壞等一系列問題。

6 結語

顎式破碎機基礎改進后，巧妙地利用鋼底座、地腳螺栓和高強度微收縮灌漿料等技術，改善破碎機破礦、擠壓、彎折和劈裂作用力對破碎機基礎部的影響。簡化了鋼底座更換，地腳螺栓緊固調整操作程序，延長了基礎部使用壽命，解決了以前破碎機地腳螺栓頻繁斷裂、壽命短、基礎開裂及下沉、破礦效率低、螺栓松動等技術難題。改進后使破礦效率提高8%，排礦粒度降低5.8%，故障率降低4.8%，解決峨口鐵礦的生產瓶頸，實現(xiàn)低成本破碎鐵礦石900萬t/a，獲得良好經濟效益，具有很強的實用性和操作性。