溜井中矿石移动的研究(七之一).pdf

f⋯⋯⋯⋯ B本溜井委员会 l 研究报告之七 i x x ⋯ 溜 井 中矿 石 移 动 的 研 究 七之 一 溜 井 中矿 石 移 动 观 测 系统 的开 发 日本 明星水 泥株式会社茂 田井 查 等 1 ．引 言 在采用溜井 方式采矿 法时 ，溜井 中下 降 矿 石 的移 动是 具有一 定周 期 的不 连续 移动 ， 这种移动是从 溜井下 部开 始 以很快 的速度 向 上 部传递 。根 据经验得 知 ，一次移动 引起 的 矿 石下降量也 越往上越大 ，可 以认 为 ，其周 期以及移动距 离的大小 与溜井 中矿石 的复 杂 的物 理性 质有关 。另外 ，在 溜井下部 ，矿 石 脱离 井壁约 束时所形成 的安息角 的大 小 变 化 也 与矿石 的物 理性 质 有关 。 在 田海矿 ，是 将含 有粘性大的表 土 及风化残积 土等 的矿 石 以下称低 品位矿 石 与优 质矿 石混 合投入溜 井 内 ，因此 ，经常引起溜 井堵塞 。为了 尽可能多地 混合低 品位矿石 ，我 们考 虑 使用风压计及超 声波 水准仪实时测 定 溜井中矿石 移动 的变化情况 移 动 周期 及安息角 的变 化等 ， 据此来控 制 低品位矿石 的混 合量 ，这 样可预 防溜 井堵塞 ， 也 可使 选矿系统高 效运转 。 因 此 ， 日本水泥 株式 会社 与东京大学工 学 部资源开发 工学 科岩石工程学研 究 室共 同以权现溜井 为现场 ，经 过几 次 现场预 备调 查 ，开发 了采用个人计算 机的溜 井中矿石移动 情况的实时 测定 系统 。本文 将介绍 其概况 。 国外 金属 矿 山 2 权 现溜 井及 工作 面概 况 权 现溜井为直径 5 m、深 4 6 5 m 垂 直 的大型溜井 。工作面 中，落 水洞 等的石灰岩 地形 广泛分布 ，表土及 风化岩石 非常少 。因 此 ，没有 特意进行表土剥 离 ，处理 的方 法是 将工作面 所发生的表土等 以适 当的 比例与矿 石进行 混合而投到溜井 内 但大 量混合表土 及 风化岩 石会引起溜井堵 塞 ，所 以规定其混 合 率 ，进行定量混合 ，未处理 完的表土等 临 时堆在工 作面 ，待 日后处 理 。溜井的详缩情 图 i 权 现 溜井平 面 图 37 维普资讯 圉 2 权 现 溜井 断面 图 3 ． 下 降移动的测定 3 ． 1 采 用气象气压计 的经过 据经 验可 知 ，溜井中矿石 的移动 ，一般 具有 以下 特性 即在溜 井下部的排矿机附近 ． 连续的矿 石流动 ，在 其上部溜 口处变成 具有 一 定周期 的不连续 移动 ；而且在这 种一次移 动情况下 ，溜 井下 部产生一定 空间 其顶部 为不稳定拱 。 这 一空 间，由于形成其顶部 的不稳定j 共 的破坏 而逐渐 向上部移动 。从溜 井排矿过程 中联络 巷道 所发 生的周期性气压变化 喘气 现象可观察到这种情况。由于气压变化相 当急剧 ，而且 其基波为 负压 ，在 联络巷道以 及与其相连 的巷遭 ，局部呈绝热膨胀状态的 瞬间，温度略 微下降 。由于这 时气象条件的 不同 ， 有 时空气 中的水蒸气会凝结成水 珠 在 限 定的区问 产生雾 这种现象 ，可以认为是 由于 移 动撰 因其 不断 破 坏 而 在 溜井 中上 升 38 时 ．其 下而的表观 比重变小的限 定区域 移 动 区与 移动拱 同时在 溜井中 不断 上升而 引 起 的 为 了研 究连 续 测定这 种气 压变 化 问题 ， 从 1 9 8 8年 1月开始 ，在各个 联络 巷道 S o J 联络 巷道 ，标高 5 5 4 m；N 9 _ 2联络巷道 ，标高 7 1 0 m；N 9- 2 联 络巷道 ，标高 8 0 5 m；№ 3联络 巷遭 ，标 高 8 7 8 m安设 了气象 气压计 并开 始测定 。气 象气 压计规格 见表 l 。 气象 气压 计 规格 表 l 图 3气象 气压计 图 4 N g l 联 络巷 道 支撑 状况 J 9 9 0年 第 J 期 维普资讯 3 ． 2采 用气 象气压计观 测 在采 用气 象气压计观 测时 ，估 计大 致能 观测 出 各个联 络巷遭的气压情 况 ，但在分析 观测 1艘据后 ，发现 存在下述 问题 。 ① 由于安设在 各联络巷道 的气象气压计 所调定 的时间不一 ，所以时间轴的精 度不可 靠 在 时间上不能调 到 0点 。 圈 5 N _O l 联 络巷 道 的气象 气 压计记 录 ②就时 间轴来说 ，由于每 小时的移动景 较小 ， 矿石移动在溜 井 内的传 递只是数秒钟 ． 所 以各联 络巷道 之 问不可能发生关 系 不能 测定传递速度 。 囝 6 №3联 络巷 道 的气象 气 压计 记录 3 ． 3 从 气象气压计改 用风压计 采 用气 象气压计 时 ，可测定矿石 移动次 数及气压变 化的大小 ， 但从系统化 角度来 说 矿 石移 动传 递速 度到 定结果 表 2 L 6 ／ 1 5 ] № l联料巷 嵩 瑚2联赫 巷 道 № 联络巷 直 I 联 巷 道 备 注 序 号 一 2联 络巷道 一 2 ， 联 络l挂遭 一 3联缔 道 一 3 联 络世道 盅 戡字 为所 需秽数 【 各联 络 进 F m 2 3 4 5 e 各联 崭巷逍 闸隔 8 9 J 0 I 】 】 2 一备 旺 世 j d诂 埘扯 盘戡 1 3 1j l 5 【 6 3 J 3 2 5 l 7 捕 山敦 总 机彀 】 8 I 9 -中进 发生 的现 象 2 0 一 姐 址 l 2 I 】攻 2 】 抨 ， 2 2 ， F 9班 ， 2 一 - I 提 平 均 2 “O 5 *新号 数字 为扫 ． 锎芹 参考 【 】 ．】 0 3 2 O 0 ． 5 - d ， 【 O ， 】 8除外 参考 2 *[ 4 ／ z 上午] 3 2 农 ⋯盘 n拍 4 【 参考 3 Dl Z O F 午 拄 ⋯安息如 3 g 5 。 参考 4 * ‘ ， 2 L上q 2 B拄⋯ 安 趣掘 2 9． 铲 编者注 原 文 】 3页表 2订误 ， 此寝 系根据 ‘ 石灰 打， 】 9 曲 F № O 朋 6 页{ 』 正补 的 国外盘属矿山 3 9 维普资讯 除 3 ． 2节所述的 问题 外 ， 还存 在下述 问题 ①时 间轴的 移 动量 小 ， 所 以不 能测 定 出 吾次移 动情 况所特有 的波形 ② 尚存 在难以追踪 气压 的急 剧变 化及气 压变 化大小 等精度方面 的问题 ； ③记录方式 为机械 式 ． 所 以除 用记录 纸 以外 ， 其它方 式都 不能输 出 ， ④ 数据解 析 费时 间 人 工 解析 ， 还 易 出 误差 ， 到得到 结果 为止 ， 需要一天多 。 根据上 述 情 况 ， 经研 究 ， 准 备 用风 压计 取代 气象 气压 计 ， 并 以在各 联络巷 道都 采 用 为前提进 行 了试验 。 各个 测定 员 所使 用 的计时 表 ， 相 互 之 间 的时 间差 都调整到 0 ． 0 2 s 以 内。 [ 结果和问 题] 试验 1 秽动传 递速度的测定 为了解移 动 的发 生 及通 过 时刻 ， 在 联 络 巷 道 的 4个 地点安 排 了观测 员 ， 观测 了矿石 的移 动 传递速 度 。观测 结 果 ， 了解 了下述情 况 ① 从 № l到 № 3联 络巷 道 的移 动时 间 ， 大 致需要 4 s ； ②估 计权 现溜 井的矿石移 动 传递速度 约 为 8 0 ～8 5 m／ s 。 为了掌握溜井 中矿石的移 动特性 ， 我 们认 为下 述方 法 实 时测定是 有效 的 ②对 移动的发生及通 过间隔 的时问差 的 了解 ； ③基 于这 一情况对传递速 度的测 定 ； ④对排矿 料斗部位安 息角 的测定 。 试 验 2风 压 计 试 验 根据试验 1的结 果 ， 在各 个 联 络巷 遭对 风压计进行 了试验 。试 验结果得 出了下述结 论 ①在各联 络巷 道用风压 计测定的矿 石移 动频率都是 5 ～1 O Hz ， 完全可 实现 系统 化 ； ② 风压计适 用 的风压变化 测定 范 围为 l ～ 5 k P a ， 用标准规格的 风压 计就可 以测定 。 在 系统 化时 ， 观 测项 目为各联 络巷道 的 矿石下 降情况 气压变 化 的下述项 目及测定 安 息角 ①移动发生 时刻 h 、 rai n 、 s I ②移动 传递 速度 m／ s ③移动发生 次数 。 O ①对 矿石物理性 质的直接评价 40 5 1 0 1 5 图 7 3 2． 1 联 络巷 遭的 风压计 记录 l一 l 一 1 _ l 端 lI 三 I f三 f 衙 W 羁 “0 一 I i E 0 图 8 1 0 1 l5 2 0 , 9 2 - 2联 络巷道 的风 压计 记录 2 O s 2 5 s 1 9 9 0 年 第 1 期 维普资讯 d ． 系统 的概 况 溜井 中矿石移 动观 测系统 的组成 如表 3 所 示 ， 各个 系统 的详 细情 况将 在 4 ． 1以下 各 节分 别介 绍 。 溜 井 中矿石 移动 系统 的概 况 表 3 [ 互 兰 墨 竺 I l 一安息角测定系统 { 一一溜井矿石穆动监榄系统 l 一一风压计输 出等扑样系统 子系毵 l 一数据址理系统 4 ． 1 安息 角的测定 安息角测定 系统 在连续测 定溜井下 部排矿料斗 内的矿石 安 息 角 、 直接 评 价 矿 石的 物理 性 质 的 同时 ， 与 溜井 中矿 石移 动监视 系统 结合起 来 ， 以便 使溜井 内矿 石移动定量化 。 测定方法是 用超 声波水 准仪 测定两个测 点到 矿石间 的距离 ， 据以算 出安息角 。 州 一 岛 一 L 1 ／L0 将 用两 个水 准仪 、 以 2 0 间隔 测定的结 果输送 到选 矿 设 备中心控 制 室 以下 称中 心 国外 金属 矿 山 图 9系 统示 意图 图 1 0 超 声波 水 准仪设 置 图 图 l 】 超声 波水 准仪 详 细 图 控制室 。在中 心控 制室 ， 通过模／ 数转换器 ， 用个人计算 机进 行数据处理 。 4 ． 2 ． I 矿 石下降 的传播 速度 的测定 溜 井矿 石 移 动 监 视 系统 溜井 矿石移动监视 系统主要是 用风压计 测 定 各 个 联 络 巷道 的 风 压 气 压 ， 由风 压 计 、 放大器 、 模／ 数 转换器 和个 人 电子 计算 机 组成 。本系统是从安 设的风压 计处 通过 电缆 将数 据传输到中心控 制室 距 离 d ～6 ． 5 k in ， 然后 用个 人 电子计算 机进 行最 终处 理 。在 酗 定时 ， 用两 台个 人 电子 计 算 机 P C 一 9 8 0 t型 监 视 。 来 自各联 络 巷道 的 数据 用 O ～ 5 V． 安 息 角数据 用 4 ～2 0 mA电流转输到 中心控制室 ， 通过放 大 器 及模 ／ 数 转换 器 ， 用个 人 电子 计 维普资讯 。 蔓 图 l 2 系统 示意 圉 风压 计能 力 № l联 络巷道 5 k P a № 2 ， № 2 联络 巷遵l k P a № 3联 络巷道 2 k P a 圈 【 3 N g- I 联 络巷 道 风 压计设 置情 况 - 4 2 图 】 风 压计 详 细 图 图 】 5 测定 压 差用 配管 末端 处理 情 况 图 f 6 中心控 制室 个 人 电子 计算 机 设置 情 况 程序语言是 以容 易改成 适于现场 的软件 的 N8 8 B A S I C语 言为 基 本 语 言 ， 为 了 快 速 传 输数 据 ， 在 数据 传输部 分使 用 机器 语言 的倒 】 9 9 0年 第 J 期 n n N H 维普资讯 行 程序 。之 所 以采 用例行 程 序 ． 足 因为将 一 组数 据传输到 个 人 电子 计 算机 ． 用 B AS I C语 言需 要 j 2 m s 含运 算时 间 ， 这些数据 处理 费 时 过多 ， 不 能适 应高速 抽 样 。由于使 用机 器 语言例行程 序 ， 传输速 度变 成 3 0 0 ． s ／ 数 据组 ， 比通常 的 B A S I C语 言 的传输 速度 高 j 0倍 左 右 ， 已实 现高 速 化 ． 因此 ， 可 以进行 i 0 0 Hz 、 6 通道 的高速实 时抽样 。 本系统 的特征在于 可同时实时 解析 通 道 的波形数据和 2 通道 的距 离数据这两 种性 质完全 不同的数据 。 待续 译 自 日本 石 灰 石 ， 1 98 9， Ng- 23 9． j O～ 21 孟 庆仁译 王 德如较 却 窀 国外金属 矿山l 9 9 o年 第 2期要 目预告 警 在 教学 拽 部和 露 天 矿 露天 矿 爆 破 台 露天 开 国外 矿 滴 井 中 枥 洞 矿 关 于c 空场采 福 尔肯 矿 山深 国 外金 属矿 山 4 3 * * * * * * ∞ ” “ “ 维普资讯