提升系統(tǒng)
礦井提升是用一定的裝備沿井筒運(yùn)出礦石、廢石以及升降人員、材料和設(shè)備等的運(yùn)輸環(huán)節(jié)。按提升物料采取的方式可分為兩大類,一類是有繩提升(鋼絲繩提升),另一類是無繩提升(如帶式輸送機(jī)提升、水力提升和氣力提升等),其中鋼絲繩提升應(yīng)用較為廣泛。 礦井提升設(shè)備主要組成部分有提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)(包括拖動裝置)、井架和天輪以及裝卸載等附屬裝置。 1)豎井單繩纏繞式提升 對于井深在300m以內(nèi)、卷筒直徑不超過3m的礦井,以采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)為宜。選用罐籠或選用箕斗作為提升容器是設(shè)計中的重要問題,需要經(jīng)過各方面的比較來確定(多繩摩擦式提升也同此)。 通常在設(shè)計提升系統(tǒng)時,多采用主、副兩套提升設(shè)備來保證礦井產(chǎn)量及完成其他提升工作任務(wù)。主井采用箕斗提升礦石,副井采用罐籠完成輔助提升任務(wù)或者主、副井全采用罐籠。究竟采用哪種方式要根據(jù)各礦井的具體條件來確定。當(dāng)?shù)V井年產(chǎn)量較大時,最好采用主井箕斗、副井罐籠的方式當(dāng)?shù)V井年產(chǎn)量較小或者礦石種類超過兩種以上,或者礦石不宜粉碎時,最好全采用罐籠。 當(dāng)多水平提升時,通常在產(chǎn)量不是很大而提升水平較多的礦井采用平衡錘單罐籠提升,有時為保證產(chǎn)量而用兩套平衡錘單罐籠提升。 對于年產(chǎn)量很小的礦山,可以采用一套罐籠提升設(shè)備完成一切提升任務(wù)。我國許多有色金屬礦山、非金屬礦山、核工業(yè)礦山即是如此。 2)豎井多繩摩擦式提升 多繩摩擦式提升機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn),因此,除井深大于300m時使用多繩摩擦式提升機(jī)代替卷筒直徑大于3m的單繩纏繞式提升機(jī)外,還可以用較小的多繩摩擦式提升機(jī)代替卷筒直徑小于3m的單繩纏繞式提升機(jī)。 由于多繩摩擦式提升難以調(diào)整鋼絲繩長度,因而雙容器提升只適用于一個生產(chǎn)水平。同時由于提升鋼絲繩變形的影響,雙容器提升系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中,只能保證井口的準(zhǔn)確停車,不能保證井底的容器停在準(zhǔn)確的位置上(對于箕斗提升,要求停車的準(zhǔn)確度不嚴(yán)格)。 單容器平衡錘提升系統(tǒng)特別適用于多水平提升的礦井。而且平衡錘提升可以改善多繩摩擦式提升系統(tǒng)的防滑性能。更因?yàn)閱稳萜魈嵘到y(tǒng)不受鋼絲繩變形的影響,能確保在各個生產(chǎn)水平的準(zhǔn)確停車,所以使用較多。對于礦石種類超過兩種以上的多水平提升,可以按照具體的產(chǎn)量及生產(chǎn)水平的需要,在一個井筒中裝設(shè)兩套單容器提升設(shè)備也可以采用一套單容器、一套雙容器的提升系統(tǒng)。 3)斜井提升 斜井提升具有施工快、投資少等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是提升速度較慢,特別是當(dāng)斜長較大時,生產(chǎn)能力較小,鋼絲繩磨損大,井筒維護(hù)費(fèi)用較高。因此,斜井提升多用于中小型礦山(帶式輸送機(jī)提升除外)。 礦車組提升分為單鉤和雙鉤兩種。單鉤礦車組提升的優(yōu)點(diǎn)是需要的井筒斷面小、投資少、維護(hù)費(fèi)低且便于多水平提升缺點(diǎn)是生產(chǎn)能力低、電耗大。雙鉤礦車組提升的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量大、電耗小缺點(diǎn)是井筒斷面大、井上下車場復(fù)雜、投資多、不利于多水平提升。一般當(dāng)采用單鉤礦車組提升能滿足產(chǎn)量要求時,不采用雙鉤礦車組提升。 斜井箕斗提升因投資多、施工時間長,所以斜井傾角小于28°時,盡量采用礦車組提升。但斜井箕斗提升允許的速度較大,停車時間較短,所以在年產(chǎn)量較大的礦井,不論傾角大小都可采用斜井箕斗提升。但當(dāng)傾角小于18°時,也可以采用帶式輸送機(jī)提升。 運(yùn)輸系統(tǒng) 地下運(yùn)輸是地下金屬礦與非金屬礦采掘生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),其工作范圍包括采場運(yùn)搬及巷道運(yùn)輸。它是連續(xù)采場、掘進(jìn)工作面與地下礦倉、充填采空區(qū)或地面礦倉與廢石場的運(yùn)輸渠道。采場運(yùn)搬包括重力自溜運(yùn)搬、電耙運(yùn)搬、無軌自行設(shè)備運(yùn)搬(鏟運(yùn)機(jī)、裝運(yùn)機(jī)或礦用汽車)、振動出礦機(jī)運(yùn)搬及爆力運(yùn)搬等。巷道運(yùn)輸包括階段平巷及斜巷的運(yùn)輸,即采場漏斗、采場天井或溜井以下的至地下儲礦倉(或平硐口)之間的巷道運(yùn)輸。 1)軌道運(yùn)輸 軌道運(yùn)輸一般指機(jī)車運(yùn)輸,它是國內(nèi)外地下礦山的主要運(yùn)輸方式。軌道運(yùn)輸主要由礦車、牽引設(shè)備和輔助機(jī)械等設(shè)備組成,常與耙礦、裝礦、帶式輸送機(jī)或無軌運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備組成有效的運(yùn)輸系統(tǒng),在生產(chǎn)過程中可運(yùn)送礦石、廢石、材料、設(shè)備和人員等。它是組織生產(chǎn)、決定礦山生產(chǎn)能力的主要因素之一。 軌道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是用途廣,生產(chǎn)量大(由機(jī)車數(shù)量而定),運(yùn)距不受限制,經(jīng)濟(jì)性好,調(diào)度靈活,能沿分叉線路分別運(yùn)輸多種礦石。缺點(diǎn)是運(yùn)送是間斷性的,生產(chǎn)效率依賴工作組織水平適用的巷道坡度有局限性(一般為3‰~5‰),線路坡度過大時難以保證運(yùn)輸安全。 2)無軌運(yùn)輸 地下礦山采用無軌自行設(shè)備運(yùn)輸始于20世紀(jì)60年代,隨著地下無軌設(shè)備的完善,地下無軌開采技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。 地下礦用汽車是專為地下礦山設(shè)計的自行車輛,是實(shí)現(xiàn)無軌開采技術(shù)的主要運(yùn)輸車輛,具有機(jī)動、靈活、多能、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性。地下礦用汽車廣泛應(yīng)用于條件適宜的各類地下礦山進(jìn)行強(qiáng)化開采,不但可以提高地下礦山的勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)量,促使生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,而且還改變了該類礦山的回采工藝、采礦方法和掘進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)。特別是隨著近些年礦山自動化、智能采礦等技術(shù)和系統(tǒng)的發(fā)展,促使地下礦山朝著無軌開采的無人化方向邁進(jìn)。 3)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸是一種連續(xù)運(yùn)輸方式,主要用來運(yùn)輸?shù)V巖,也可運(yùn)輸材料和人員。這種運(yùn)輸方式生產(chǎn)能力大、安全可靠、操作簡單、自動化程度高。隨著高強(qiáng)度膠帶的使用,帶式輸送機(jī)運(yùn)輸已具有長距離、大運(yùn)量、高速度的特點(diǎn),符合現(xiàn)代礦山設(shè)備高效運(yùn)輸?shù)囊蟆?/span> 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸在地下礦的使用受到礦巖塊度、運(yùn)量、巷道傾角、彎道等的限制。通常只能運(yùn)送經(jīng)過粗碎的礦巖(塊度小于350mm),且只適宜使用在運(yùn)量較大、巷道傾角較小、沒有彎道的情況下。 地下帶式輸送機(jī)運(yùn)輸按其使用場所和完成的運(yùn)輸任務(wù)可分為∶①采場帶式輸送機(jī)運(yùn)輸,它直接從采礦工作面接受和運(yùn)輸?shù)V巖。②集礦帶式輸送機(jī)運(yùn)輸,它從兩臺或多臺帶式輸送機(jī)接受礦巖。③干線帶式輸送機(jī)運(yùn)輸,它運(yùn)輸?shù)叵麻_采的全部礦巖,包括經(jīng)平巷、斜井至地表的帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。 通風(fēng)系統(tǒng) 為了把足夠的新鮮空氣沿著一定的方向和路線送到井下采掘工作面,同時又以一定的方向和路線把采掘工作面的污濁空氣排出礦井,就必須要求礦井有合理的通風(fēng)系統(tǒng)。 1)中央式 進(jìn)風(fēng)井、排風(fēng)井均位于礦體走向中央,風(fēng)流在井下的流動路線是折返式的。 中央式布置具有基建費(fèi)用少、投產(chǎn)快、地面建筑集中、便于管理、井筒延深工作方便、容易實(shí)現(xiàn)反風(fēng)等優(yōu)點(diǎn)。中央式布置多用于開采層狀礦體。 2)對角式 進(jìn)風(fēng)井在礦體一翼,排風(fēng)井在礦體另一翼,稱為單翼對角式,如圖3-8所示進(jìn)風(fēng)井在礦體中央,回風(fēng)井在兩翼,稱為兩翼對角式,如圖3-9所示當(dāng)?shù)V體走向很長,進(jìn)風(fēng)井和排風(fēng)井沿走向間隔布置或礦體厚度大,進(jìn)風(fēng)井、排風(fēng)井環(huán)繞礦體周圍間隔布置,稱間隔對角式。對角式通風(fēng)時,風(fēng)流在井下的流動路線是直向式的。 對角式布置具有風(fēng)流線路短、風(fēng)壓損失小、漏風(fēng)少、礦井生產(chǎn)期間風(fēng)壓較穩(wěn)定、風(fēng)量分配較均勻、排出地表的污風(fēng)距工業(yè)場地較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。金屬礦山普遍采用對角式布置方式。 3)中央對角混合式 當(dāng)?shù)V體走向長、開采范圍廣,采用中央開拓,可在礦體中部布置進(jìn)風(fēng)井、排風(fēng)井,用于解決中部礦體開采時的通風(fēng)在礦井兩翼另開掘排風(fēng)井,解決邊遠(yuǎn)礦體開采時的通風(fēng),整個礦體既有中央式又有對角式,形成中央對角混合式。 進(jìn)風(fēng)井、排風(fēng)井的布置形式,雖可歸納為上述幾種,但由于礦體賦存條件復(fù)雜,開拓、開采方法各異,在礦并設(shè)計和生產(chǎn)實(shí)踐中,要根據(jù)各礦的具體條件,因地制宜地進(jìn)行布置,而不受上述幾種的局限。 排水系統(tǒng) 礦山同時工作的階段數(shù)目較多,其排水系統(tǒng)的布置方式也很多。合理地選擇排水系統(tǒng),對提高采掘進(jìn)度和安全生產(chǎn)都有很重要的意義。 (1)每個水平(即每個階段的主要運(yùn)輸水平)各自設(shè)置水泵房直接排水。這種排水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是各水平有獨(dú)立的排水系統(tǒng)缺點(diǎn)是每個水平都需要設(shè)置水泵和獨(dú)立的管路,井筒內(nèi)管路多,管理、維修復(fù)雜。 (2)當(dāng)下部水平涌水量小、上部水平涌水量大時,可在下部水平安設(shè)輔助水泵,將水排至上部水平,再由上部水平主水泵房集中排至地表。 (3)當(dāng)下部水平涌水量大、上部涌水量小時,可用鉆孔、管道、放水天井等辦法將上部水平的水放至下部水平,再由下部水平集中排至地表。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是簡單、基建費(fèi)用低(減少了水泵、管子以及開掘硐室和各種聯(lián)絡(luò)道的費(fèi)用)、管路敷設(shè)簡單、管理費(fèi)用低缺點(diǎn)是上部水平的水流到下部水平后再排出,增加了電能消耗。這種排水系統(tǒng)用得比較多。但有突然涌水危險的礦井,主水泵房不應(yīng)設(shè)在最低水平。 充填系統(tǒng) 1)尾砂濃縮與存儲系統(tǒng) 全尾砂充填礦山一般采用兩種全尾砂濃縮方案,即立式砂倉方案和深錐濃密機(jī)方案。立式砂倉一般由倉頂、溢流槽、倉底及其倉內(nèi)的造漿管件等組成。倉頂結(jié)構(gòu)包括倉頂房、進(jìn)砂管、水力旋流器(尾砂分級時)、料位計和人行棧橋等。溢流槽位于倉口內(nèi)壁或外壁,槽底有朝向溢流管接口匯集的坡度。溢流槽的作用是降低溢流速度,并提高尾砂利用率。倉體是貯砂的主要組成部分,一般用鋼筋混凝土構(gòu)筑或鋼板直接焊接而成。最初采用的是半球形倉底結(jié)構(gòu),放砂濃度低,易板結(jié),F(xiàn)代立式砂倉一般均改為錐形放砂結(jié)構(gòu)。尾砂泵送至立式砂倉后,采用自然沉降或絮凝沉降方式,實(shí)現(xiàn)尾砂濃密脫水,頂部溢流水通過溢流槽回收利用,底部濃縮的高濃度尾砂漿采用流態(tài)化造漿方式實(shí)現(xiàn)放砂充填。 深錐濃密機(jī)是繼立式砂倉后尾礦濃密的關(guān)鍵設(shè)備,適用于處理細(xì)粒和微細(xì)粒物料,其最大特點(diǎn)就是可以獲得較高質(zhì)量濃度的底流,且生產(chǎn)能力較大。深錐濃密機(jī)自由沉降原理與立式砂倉基本一致,但加入了機(jī)械動力結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)為中心傳動式,主傳動為低轉(zhuǎn)速大扭矩渦輪減速機(jī),殼體為鋼筋混凝土高架式彈性結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu),采用深錐鋼筋混凝土自防水結(jié)構(gòu)。錐體上部配有控制系統(tǒng)、絮凝劑添加系統(tǒng)及尾礦給料口,均圍繞中心豎軸旋轉(zhuǎn)。軸下部裝有螺旋、耙架、底流錐刮泥器,槽底有排膏器。 2)膠凝材料存儲與供料系統(tǒng) 根據(jù)充填能力,計算出膠凝材料用料,并以此在充填站配置膠凝材料倉,倉內(nèi)的膠凝材料通過倉頂?shù)穆菪斔团c計量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)膠凝材料的定量供料。水泥輸送一般采用雙管螺旋輸送機(jī),計量采用螺旋電子秤或者沖板流量計。近幾年,具有集料與輸送一體的微粉秤得到長足發(fā)展,其具有防水泥倉結(jié)拱與沖料功能,給料穩(wěn)定,在礦山充填系統(tǒng)得到大量應(yīng)用。 3)充填料漿攪拌系統(tǒng) 充填料漿攪拌系統(tǒng)根據(jù)充填料漿性質(zhì)的不同采用不同的攪拌工藝與設(shè)備?偟膩碚f充填料漿攪拌分一級攪拌和兩級攪拌。一級攪拌主要針對兩相流漿體,普遍采用立式攪拌桶。兩級攪拌一般針對似膏體或膏體充填。兩級攪拌常用配置有一段雙軸葉片式攪拌機(jī)加二段雙軸葉片式攪拌機(jī)、一段雙軸葉片式攪拌機(jī)加高速活化攪拌機(jī)。 4)充填料漿輸送系統(tǒng) 充填料漿輸送分為自流輸送與泵送,在礦山具備自流輸送的條件下盡可能采用自流輸送方案。自流輸送一般要求礦山充填倍線小于6,具體是通過攪拌系統(tǒng)攪拌均勻的充填料漿,先通過充填鉆孔到達(dá)井下充填中段,然后通過中段水平管路及中段間鉆孔實(shí)現(xiàn)各中段采場的充填。 在不具備自流輸送條件或要采用膏體充填時,需采用泵送,泵送采用柱塞泵,充填站攪拌均勻的膏體充填料漿,通過柱塞泵泵送至采場進(jìn)行充填。 5)充填自動化控制系統(tǒng) 充填自動化控制系統(tǒng)應(yīng)具有運(yùn)行可靠有效、功能齊全、操作簡單靈活、擴(kuò)展容易、維護(hù)方便等特點(diǎn),對充填生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的自動控制與運(yùn)行監(jiān)控。自動化控制系統(tǒng)要求能在穩(wěn)定生產(chǎn)過程及保證充填指標(biāo)的前提下,盡可能地提高設(shè)備生產(chǎn)能力,降低工人勞動強(qiáng)度,降低設(shè)備事故率,減少生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。因此,未來充填系統(tǒng)應(yīng)建立先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng),以提高工作效率,確保充填質(zhì)量。 安全避險系統(tǒng) 1、緊急避險系統(tǒng) 在礦山井下發(fā)生災(zāi)變時,為避災(zāi)人員安全避險提供生命保障的由避災(zāi)路線、緊急避險設(shè)施、設(shè)備和措施組成的有機(jī)整體。 2、壓風(fēng)自救系統(tǒng) 壓風(fēng)自救系統(tǒng)是在礦山發(fā)生災(zāi)變時,為井下提供新鮮風(fēng)流的系統(tǒng),包括空氣壓縮機(jī)、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風(fēng)自救裝置等。 3、供水施救系統(tǒng) 供水施救系統(tǒng)是在礦山發(fā)生災(zāi)變時,為井下提供生活飲用水的系統(tǒng),包括水源、過濾裝置、供水管路、三通及閥門等。 4、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng) 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)是在生產(chǎn)、調(diào)度、管理、救援等各環(huán)節(jié)中,通過發(fā)送和接收通信信號實(shí)現(xiàn)通信及聯(lián)絡(luò)的系統(tǒng),包括有線通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和無線通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。 5、人員定位系統(tǒng) 人員定位系統(tǒng)是由主機(jī)、傳輸接口、分站(讀卡器)、識別卡、傳輸線纜等設(shè)備及管理軟件組成的系統(tǒng),具有對攜卡人員出/入井時刻、重點(diǎn)區(qū)域出/入時刻、工作時間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動路線等信息進(jìn)行監(jiān)測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等功能。 6、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是由主機(jī)、傳輸接口、傳輸線纜、分站、傳感器等設(shè)備及管理軟件組成的系統(tǒng),具有信息采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印和聲光報警功能,用于監(jiān)測金屬非金屬地下礦山有毒有害氣體濃度,以及風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、煙霧、通風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、地壓等。