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        大型上開式箕斗在超深井中的設(shè)計與應(yīng)用

        2021-10-25 07:19:16李崢嶸
        礦山機械 2021年10期
        關(guān)鍵詞:箕斗開式冶金

        李崢嶸

        徐州煤礦安全設(shè)備制造有限公司 江蘇徐州 221011

        隨著礦山開采向深部化發(fā)展[1],深部提升設(shè)備應(yīng)運而生。開采深度超過 800 m 為深井開采[2-4]。山東萊州匯金礦業(yè)紗嶺金礦是國家“十三五”重點項目,為國內(nèi)少有的特大型金礦,主井井深 1 600.2 m,最大提升高度 1 547.5 m,為目前國內(nèi)最深的超深立井提升。

        1 提升容器及相關(guān)參數(shù)

        紗嶺金礦的主井井筒直徑為 6.8 m,井筒為雙箕斗提升?;繁倔w斷面為 2 650 mm×1 900 mm,高為14 650 mm,井筒布置如圖 1 所示,箕斗有效容積為33 m3,最大載質(zhì)量為 53 t,自身質(zhì)量為 50 t,5 根尾繩總載荷為 1 372 kN,箕斗終端載荷為 2 381.4 kN。

        圖1 主井井筒布置

        2 箕斗結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)配件選型

        2.1 主繩懸掛裝置的選型

        箕斗采用 8 根首繩提升 (國內(nèi)首個 8 繩提升礦井)。由于箕斗終端載荷較大,自身質(zhì)量較小,因此首繩懸掛裝置采用高強度材料 HG70。XSZ350G 型懸掛裝置是在 XSZ350 型懸掛裝置的基礎(chǔ)上進行設(shè)計的,根據(jù)超深深礦井提升系統(tǒng)的特點,8 根提升鋼絲繩的伸長量不一致,需要較大的調(diào)節(jié)高度,XSZ350 型懸掛裝置調(diào)節(jié)高度為 933 mm,專門加長設(shè)計的懸掛裝置調(diào)節(jié)高度為 1 600 mm。XSZ350 型懸掛裝置是成熟產(chǎn)品,單架設(shè)計破壞載荷為 3 500 kN,8 架的破壞載荷為 28 000 kN,大于箕斗終端總載荷 (2 381.4 kN),滿足《煤礦安全規(guī)程》(2016 版) 規(guī)定的 10 倍安全系數(shù)要求。

        2.2 尾繩懸掛裝置的選型

        箕斗尾繩懸掛裝置使用 WY300 型,單套破壞載荷為 3 000 kN,5 套的破壞載荷為 15 000 kN,大于箕斗尾繩總載荷 (1 372 kN),滿足《煤礦安全規(guī)程》(2016 版) 規(guī)定的 10 倍安全系數(shù)要求。

        2.3 箕斗本體結(jié)構(gòu)及卸載機構(gòu)

        箕斗本體采用框架式結(jié)構(gòu),固定斗箱配合上開式側(cè)扇形閘門卸礦?;分饕芰Σ考樯媳P體、立柱、下盤體,上盤體承受箕斗 (自身質(zhì)量+載質(zhì)量) 全部荷重和尾繩質(zhì)量,下盤體主要承受尾繩載荷和礦石壓力,立柱用于連接上盤體、斗箱、下盤體?;分饕芰Σ考牟牧线x用 HG70,上盤體與下盤體采用由 HG70 彎成的槽形梁結(jié)構(gòu),立柱采用 HG70 加工,可有效減輕箕斗本體質(zhì)量。由于箕斗終端載荷較大,箕斗框架與主吊板采用 68 件 M30 的 10.9 級鉸制孔螺栓連接,尾繩懸掛吊板用 52 件 M30 的 10.9 級鉸制孔螺栓與框架連接。卸載過程如圖 2 所示,當(dāng)箕斗提升至卸載位置時,卸載輪 3 進入開閉直軌 4,液壓缸 5伸出,通過開閉直軌 4 推動卸載輪 3 向右移動,閘門2 打開卸出物料。卸載完畢后,液動直軌工作、閘門2 關(guān)閉,箕斗下行,進入下一個提升循環(huán)。

        圖2 箕斗卸載過程

        3 技術(shù)創(chuàng)新與特點

        傳統(tǒng)大型活動斗箱底卸式冶金箕斗的卸載方式以液動直軌卸載為主,當(dāng)箕斗提升至卸載位置時,安全鎖鉤打開,液動直軌工作,活動斗箱拉移出箕斗框架,底門打開卸出物料。卸載完畢后,液動直軌工作,活動斗箱復(fù)位,箕斗下行、安全鎖鉤閉鎖,箕斗進入下一個提升循環(huán)。

        活動斗箱底卸式箕斗閉鎖機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單[5],該裝置平時的點檢、保養(yǎng)和維護要求高,如維護不到位會致使閉鎖機構(gòu)動作不可靠或失效,影響井筒的安全運行,閉鎖失效工況時有發(fā)生,嚴重影響了礦山安全生產(chǎn)。新研發(fā)的固定斗箱上開式側(cè)扇形門底卸式箕斗,改變了開門方式,消除了隱患,滿足了礦山安全生產(chǎn)要求。

        (1) 把活動斗箱改為固定斗箱,把原冶金箕斗閘門機構(gòu)改為上開式側(cè)扇形門結(jié)構(gòu),解決了原冶金箕斗斗箱偏斜和閘門閉鎖機構(gòu)易失效而引起事故的隱患,提高了安全可靠性,簡化了閘門開閉機構(gòu),減少了事故點,便于檢查和維護。閘門開閉運行軌跡是自下而上或自上而下,無論打開還是關(guān)閉閘門,均不超出箕斗外廓,消除了閘門意外打開而損壞井筒事故的發(fā)生。

        (2) 閘門閉鎖簡單,動作準(zhǔn)確,安全可靠。這種結(jié)構(gòu)只有卸載輪進入開閉直軌,開閉液壓缸伸出時才能將箕斗閘門打開,而且閘門開啟是由小而大,箕斗運行過程中無開閘門沖擊力,不會產(chǎn)生箕斗斗箱偏斜的情況。

        (3) 箕斗主吊板由“三角板”改成“直連式四角板”結(jié)構(gòu),增加了強度和箕斗的過卷高度,首繩懸掛采用 XSZ350G 型張力自動平衡首繩懸掛裝置,能實現(xiàn)鋼絲繩張力差在動、靜狀態(tài)下的自動調(diào)整,配套液壓缸最大行程 1 600 mm,可滿足超深立井提升工況要求。

        (4) 箕斗的自身質(zhì)量與載質(zhì)量比小于 1。傳統(tǒng)箕斗的容積比為 1.2 左右,技術(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化在保證安全性和經(jīng)濟性的前提下使用 HG70、BTW 等新材料,33 m3大型冶金箕斗的質(zhì)量由原來的 60 t 降到 50 t 以內(nèi),實現(xiàn)了容積比小于 1 的跨越。

        4 結(jié)語

        大型固定斗箱上開式側(cè)扇形門冶金箕斗的研發(fā)解決了傳統(tǒng)活動斗箱底卸式冶金箕斗閘門機構(gòu)經(jīng)常閉鎖失效的隱患,采用高強度材料減輕容器的自身質(zhì)量,使超深井中容器的自身質(zhì)量與載質(zhì)量比小于 1,對超深立井提升系統(tǒng)及大型冶金箕斗設(shè)計與應(yīng)用具有借鑒與指導(dǎo)意義。

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