深部主斜坡道电动运输机方案的选择及应用.pdf

i ／＼ o i 2 0 0 0年 9月 第 2 9卷第 5期 有色矿山 No n f e r rou sM i n 酋 S e 口 t ． ， 2 0 0 0 vd． 2 9 No 5 深 部 主斜 坡 道 电动运输 机方 案 的选 择 及应 用 【 关键词 ] [ 摘要】 供 了经 验 。 【 中圈分类号】T D 2 1 4 ． 2 【 文献标识码 ]A 【 文章编号】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 5 - 0 0 1 5 - 0 5 Se l ec t i o n a nd a ppl i c a t i o n o f e l e c t r i c t r a n s p ot e r s i n de e p m a i n i nc l i ne GE Yu ． h u a n S a n s h a n d a o Go l d M i n e ， i z h o u 2 6 1 4 4 2 ， C h i n a Ke y wo l d s ma i n i n c l i n e ； e l e c t r i c t r a n s p o t e m； p r o j e c t p 1 a l l s e l e c t i o n Ah s l r a e t Th e sel e c t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f de e L v i c t 肿s p 0 t e s i n n i n c l i n e o f S n s h a n c l a o Go I d M i n e d 目 e 【 p e r i e n c e f o r o t h e r u n d e r g r o u n d t r a c k l e s s mi n i n g mi n e ．．s ． 1 概 述 三山岛金矿为我国 目 前机械化程度较高 的黄金地下矿 山， 主要元 轨采掘设备和竖井 提升设备均从国外引进。矿山采用中央主竖 井加斜坡道联台开拓 ， 矿石由主竖井提升至 地表。设 计生产 能力 为 1 5 0 0 t ／ d ， 现已超过 1 7 0 0 t ／ d 。一期 开采至 一2 4 0 m水平 ， 深部最 终开采至 一6 0 0 m水平。 在矿山深部开采方案 的论证 中． 进行 了 国内外调查研究 ， 借鉴国外发达国家的先进 经验 ， 考虑临海开采矿 山地质和水文地质的 复杂性 ， 通过多方案对 比、 分 析， 选择 了主斜 坡道电动运输机运 输方 案。1 9 9 8年底深部 运输系统 ⋯2 4 3 3 7 5 m段建设投用后 ， 取 得 了好 的效 果 。 2 国外应 用电动运输机现状 电动运输机是二十世纪 8 o 年代西方矿 【 收稿 日期 ] 2 0 o 0 6 2 8 [ 作者简介】 葛玉环 1 9 5 6 一 ， 男 ， 三山岛金矿 副 矿长 ， 高级工程师 业发达国家研制的一种新型运输设备 。加拿 大国际镍公司由于采用高强度采矿方法 ， 使 生产能力 迅速提高 。为满足坑 内运输 的需 求 ， 1 9 8 3 年 开始研制 电动运 输机 ， 其有效载 重量为 7 0 t ． 侧 门卸载。在加拿大 L i t t le S t o ． h i e 矿试验投 用。瑞 典 A B B公 司于 1 9 8 1年 开始研究电动运输机 ， 型号为 K1 0 5 0 E， 有效 载重为 5 0 t ， 1 9 8 4年在 L KA B坑内铁矿进行 试验 ， 试验 1 3 个月。试验结果表 明． 其各项 指标 太 大 超 过 同类 柴 油设 备 。现 已 生产 K1 0 5 0 E电动运输 机 1 4台 ． 后 又研 制开 发 了 K6 3 5 E型， 有效载重量为 3 5 t 2 ． 1 加拿大 确d d C r e e k 铅锌矿 该矿 1 9 8 8 年安装了一套 A B B公司电动 运输机系统。该系统 由一 台 K1 0 5 0 E电动运 输机 、 1 2 8 0 m长度的架线和一座变电站组成 ， 将矿石、 废石从 4 6 0 0 m水平 的三个装 载点 ， 通过一条 1 0 ％ 最大坡度 1 5 ％ 的专用斜坡 道分别运至 4 4 0 0 m 水平的矿石、 废石溜井。 1 9 9 0年 运量 超 过 5 0万 t ， 1 9 9 1年 运 量则 达 6 O万 t 。每 日三班运行 ， 每周工作 5 天。 2 ． 2加 拿 大 Ho p eB r o o k金 矿 该矿为一新建矿 山， 通过多方案对比， 选 维普资讯 1 6 有色矿山 2 0 0 0正 择了主斜坡道电动运输机方案。该矿使用 3 台 A B B公 司 K1 0 5 0 E电动运输机 ， 架线长度 2 9 o o 其中 7 0 0 m安装在地表 ， 设有三个变 电站 。自4 9 6 m水平装载点到破碎站运距 为 2 4 3 0 m。当矿石开采 至最 大深度时 ， 其垂直 运距 超 过 3 3 3 m。主斜 坡 道平 均坡 度 1 2 ％ ， 最 大坡度 为 1 5 ％ ， 每 臼最 小运 量 为 3 4 0 0 t ， 重 车在 1 2 ％的 坡 度 上 运 行 速 度 超 过 1 7 k m／ h ， 平均速度为 2 o 4 h 。装载、 卸载往返的循环 时间约 3 0分 钟 。每 日两 班 作 业 ， 每班 1 2小 时 ， 每 周工作 7天 。 2 ． 3 瑞典 Z i n k g r u v a n铅 锌矿 该矿上部 为竖井开拓， 巳采至 8 0 0 m水 平 。8 0 0 m 水平 以下 的矿 石 ， 原设计 由柴油设 备 2 0 ～3 0 t 经 斜 坡 道 运 至 8 0 0 m 水 平 的破 碎站 ， 然后通过主竖井提升至地表。年生产 能力为 8 0万 t 。由于通风问题及运量增加 ， 考虑 经 济 效 益 ， 故 改 为 A B B 公 司 一 台 K1 0 5 0 E电动运输 机运输。改造后 1 9 9 3年 的成本比 1 9 9 1 年下降了 2 2 ％。1 9 9 2年运量 达 4 6 万 t ， 运距 2 ～6 k m。其 中 斜 坡 道 长 1 ． 2 k m， 平 均坡 度 1 2 5 ％， 最 大坡 度 1 5 ％。 采用碎石路 面， 设 有专 门的维修硐室。该矿 1 9 9 4年 又订 了一 台 K6 3 5 E 电动 运 输 机 ， 经 过一年的调试、 试运行 ， 使用状况良好。 2 ． 4澳 大利 亚 Mo u n t i s a铜矿 该矿在论 证 深 部 开 采 3 o 0 0 矿 体 时 ， 由 于深部勘探级别低 ， 采用竖井开拓不利 于探 矿 ， 且井下温度较高。经多方案对比， 选用了 主斜坡道运输方案。初期选用 A B B公 司一 台 K1 0 5 0 E电动运输机 ， 架线长度为 2 0 0 0 m， 设计 能力 为 5 0万 t 。1 9 9 3年 3 0 0 0 矿体 开 采。深部二期将使用 5台 K1 O 5 O E电动运输 机 ， 运 距 为 4 4 5 k m， 年 运量 将 超过 1 0 0万 t ， 该矿的运输系统利用率 达 9 4 ％。主斜坡道 平均坡 度 1 2 ． 5％， 最 大坡 度 1 5 ％ ， 设 备 上坡 速度 为 1 8 k h， 下坡 速度为 2 5 k r r d h 。 2 ． 5 瑞 典 Kr i s t i n e b e r g铜 金银矿 该矿在 一期开采 一6 9 0 m 以 上 的 矿 体 时 ， 采用主竖井加 辅 助 斜 坡 道 开 拓 系 统 。 一 6 9 0 m以下开采， 年生产 能力为 4 7 5万 t 。 1 9 9 1 年深部开采研究 ， 通过对 7个方案分析 对比， 从投资 、 经营费与技术条件综合考虑 ， 选用 了主斜 坡道 电 动运 输 机 方 案 。1 9 9 1年 购买 了 A B B公 司 一 台 K1 0 5 0 E型 电 动运输 机 ， 架线长度 为 2 7 o 0 r ll ， 斜坡道 平均坡度 为 1 4 ％ ， 最 大 坡 度 2 0 ％，日运 量 为 1 2 0 0～ 1 4 0 0 t 。随着运距的加长 将达 5 0 0 0 m 和运 量 的增 加 ， 将 再增加 2台同类 型设备 。 2 ． 6加拿 大 L i t t l e S t o b l e 矿 该 矿 1 9 8 9年 采 用 了加 拿 大 国 际镍 公 司 研制 的载重量为 7 0 t 的电动运输机 ， 丑运量 为 3 0 0 0 t ， 混凝土路面。 3 主斜坡道 电动运输机方 案的选择 纵观国外矿山应用 电动运输机现状 ， 综 台 国外一些 专 家意 见 ， 电动 运 输机 在 下 列条 件 下可 以采 用 1 开拓深度不大的新矿 山， 采用电动运 输机运输比采用竖井提升更经挤。 2 深部开拓 ， 一般上部太都采用竖井提 升 ， 深部采用主斜坡道电动运输机运输 ， 可避 免盲井管理环节的复杂性或竖井延深对生产 的 影 响 。 3 条件特 殊的矿 山 ， 如井 下温度 较高或 寒冷地 区柴油机启动困难 的矿山 ， 采用 电动 运输机运输更具现实意义。 电动运输机与 同类 型的柴油设备相 比， 具有无废气污染 、 爬坡能力 大、 运矿效率 高、 运营费用低等优点 ， 但也存在初期投资大、 需 要架线和变电等辅助设备、 作业地点局 限性 大等缺点。 3 ． 1 上 部开拓 系统 三山岛金矿上部采用 中央主竖井加辅助 斜坡遭联台开拓 ， 两翼风井出风方式 ， 开采范 围为 一2 4 0 m 以上 的矿 体 ， 一2 5 0 m 为有 轨 运 输 中段 矿 石 自采 场 运 至 脉 外 下 盘 矿 石 溜 井 ， 下放至 一2 5 0 m 主运 输 中段 ， 经 1 0 t电机 维普资讯 第 5期 葛玉环 深部 主斜坡道电动运输机方案 的选择及应用 l 7 车双机牵 引 8辆 4 底侧 卸式矿车运至卸 主井位于 4 0 线富水区； 井下水含氯离子高， 载 站 ， 经 一2 8 0 m坑 内 破 碎 站 破 碎 后 ， 在 竖井延深很 困难 。另一特 点 是 ， 矿 山 一2 4 0 m 一 3 0 2 m 水 平装 箕 斗 通过 竖井 提升 至地 表 。 水平 以下 的储量 ， D 级储 量 占 9 0 ％ 以上 ， 勘 主竖 井位 于 4 0 勘 探 线 的富水 区 ， 在 开 凿期 探 程度较低 ， 因此深部开采 探矿任 务很重 。 间曾发 生 两 次 突然 涌 水 ， 延 长 工期 一 年 多 。 三 山岛金 矿在 研 究 深部 开 采 时 ， 主 开拓 斜坡道既是井下运输人员 、 设备、 材料的辅助 运输系统 的选择提 出了两个大 的方案， 一是 通道 ， 也是矿井 的主进风道。 主竖井方案 主竖井原位延深或盲竖井 ， 二 3 ． 2 深部开拓方案的选择 是主斜坡道方案 使用 电动运输机或柴油卡 三 山 岛 金 矿 特 点 是 ， 井 下 涌 水 大 ， 车运输 。两个方案 的对 比见 表 l 。 一 2 5 0 m 中段涌水量约 1 3 0 0 m ／ d ， 一4 2 0 m涌 从表 1 可看出， 各方案的投资 除柴油卡 水量 1 5 9 0 0 m 3 ／ d ， 一6 0 0 m涌水量 1 9 8 0 0 r n 3 ／ d ， 车运输方案较低外 ， 经营费用和费用现值差 表 1深部 开拓方案 对 比表 别不大。主竖井方案基建工程量大、 周期长 ， 需要专 业队伍施 工 ， 不利 于探 矿 ， 施工安全 性 较差 。而主斜坡道方案 ， 在开凿斜坡道的同 时 ， 可 掘凿 分 段平 巷 ， 利用 分 段平 巷 探 矿 ， 使 掘进与探矿相结台 ， 把基建因勘探 程度低带 来的风险降至最低， 且可 自营施工 ， 故选择主 斜坡道方案为宜 ， 又由于电动运输机 与柴油 设备相 比具有前述的优点， 因此可行性研究 维普资讯 壹 垦 兰 推荐了主斜坡道电动运输机方案。 术、 经济 比较。 3 ． 3 电动运输机方案的选择。 根据 AB B公司的咨询结果， 北京有色冶 为使推荐方 案更加可靠 ， 北京有色冶金 金设计研究总院又对两种设备 的设备单价、 设计研究总院向瑞典 A B B公司进行了技术 单位成本及费用现值进行了比较 ， 见表 2 。 咨询， A B B公司对电动与柴油设备进行了技 由表 2可见 ， 北京有色冶金设计研究总 表 2 设 备单价 、 单位成本 及费 用现 值对 比表 项 目 曼 旦篮旦 丝 生亘煎 电动设备 柴油设备 电动设备 集抽设备 设备单价 设备数量怕 设备单价， 万克翩， 台 按 7 9 克 朗膜 元折 万美元／ 台 单位成本 能源／ 克期f t 工弱 克朗f r 维悖 克朗f 【 台计f 克翩f c 折戚人民币／ 元／ c 电动设备比柴油设备低／ ％ 费用现值 费用现值， 万元 1 1 1 8 8 差额f 万元 一5 3 l 71 2． 1 l Z 31 8 2 5 2 5 1 1 2 9 3 O 院与 A B B公司的计算结果相 比， 设备单价差 不多 ， 但单位成本 高于 A B B公 司的计 算结 果 ， 费用现值 的计算差别则更大。但从技术 上考量， 仍选择主斜坡道电动运输机方案。 3 ． 4 主斜坡道电动运输机系统的设计 3 ． 4 ． 1 主斜坡道主要技术参数的确定 主斜坡道担负着运输矿石、 废石、 材料及 人员的任务 ， 是新鲜风流进入井下的主要 通 道。主斜坡道 布置在脉外下盘， 大部 分位 于 3 2 勘探线 以南的弱含水 区， 避开 了竖井 富 水 区和 断层 。斜 坡 道 自一2 4 0 m水平延 深 至 一 4 3 5 m水平， 全长 1 8 4 B m。考虑 3 5 t 电动 运输机通行和经常行人 ， 设计其净断面尺寸 为 直 线 段 5 ． 1 m4 ． 5 m，弯 道 段 5 ， 6 m 4 6 m。设计斜坡道主干线坡度为 l 4 ％． 弯道 段、 缓坡段及分段平巷联接处的坡度为 5 ％， 平均坡度为 1 0 ％。斜坡道转 弯半径为 2 0 m， 弯坡段竖曲线半径为 2 5 m。斜坡道路面用厚 度为 3 0 0 mm的碎石铺垫。 主斜坡道上设有两个专 门的错车道 ， 供 两台电动运输机运行时错车 。与各分段平巷 联接处作为错 车的地方， 其他车辆在此等待 电动运输机先行。 3 ． 4 ． 2 电动运输机运行参数 的确定 。 根据国外经验和矿山实 际， 设计 推荐选 用瑞典 A B B公司 K 6 3 5 型 3 5 t 电动运输机。 运行速度 的确定 电动运输机在坑内运 行速度受一些客观条件如转弯半径 、 视线、 运 行车辆的密度、 路面等的限制， 与斜坡道平均 坡度与平道之 比值 的变化有关 。根据计算 ， 设计推荐电动运输机的最大平均运行速度为 1 5 k m ／ h ， 即 4 ． 2 s 。 电动运输机台数的确定 在 一4 2 0 m水平 以上开采时， 计算的单程运距为 1 6 9 5 m， 装矿 时间为 8 0秒 ， 卸矿 时 间为 6 0秒 ， 调 头 时间为 1 2 7秒 ， 每 运 一 趟矿 石 的循 环 时 间 为 1 0 7 4 秒 ， 即 1 7 ． 9分钟 ， 每班工作时间按 6 小时计 ， 则班运矿次数为 6 6 o ／ 1 7 ． 9 2 0次 。每 日 三班 作业 ， 则 日最大 运量 为 2 0 x 3 53 2 l O O t ， 考虑车辆装满系数及作业衔接取综合 姗 ㈣㈣㈣ Ⅲ” ㈨。 妻兰 维普资讯 第 5期 葛玉环 深部主斜坡道电动运输机方案的选择及应用 l 9 系数 0 ． 8 5 ， 则 日运 量 为 2 1 0 0 t0 8 5 1 7 8 5 t 。由此可见 ， 深部二期使用一台即可满 足运矿要求。但是 ， 设计时矿山深部探矿 已 提前进行 ， 矿量有较大 负变 ， 要维持 1 7 0 0 t ／ d 以上 的生 产 规模 ， 深部 三 期 开采 时 间须 大 大 提前 ， 这 样 运 距 加 长 ， 一 台设 备 难 以满 足 需 要 ， 加上我 国首次使用 ， 没有经验可供借鉴 ， 生产主要设备不能停 止运行等 因素 ， 故选取 了两台 3 5 t 电动运输机 4电 动 运输 机 在 三 山岛金 矿 的 应 用 AB B公 司 K6 3 5型 电 动 运 输 机 ， 载 重 3 5 t ， 空车重 3 0 t 。车长 1 0 m， 宽 3 m， 高 2 ． 9 m， 车箱堆装容积为 2 1 。使用三相交流电， 供 电电压为 6 9 0 V， 通过安装在主斜坡道顶板上 的架 线供 电。 电动运 输 机 主要 由行走 系 统 、 集电器工作系统 、 液压工作系统、 计算机电控 系统 及架 线等辅 助系统组 成 。 电动运输 机于 1 9 9 8年初到货 ， 1 9 9 8年 底完成 了架线 安装、 设备调试后投入运行。 在设备投用前 ， 三山岛金矿完成了人员培训 、 机构组建、 制度制定等工作 ， 为设备管理奠定 了基础 。设备 投 用 以来 ， 一直 担 负 着深 部 二 期运矿任务 ， 目前 日运量已近 1 0 0 0 t ， 上部采 场消失后 ， 日运量将 达 1 7 0 0 t 以上 。通过前 期 使用的标 定 ， 其 下 坡 和平 巷 运行 最 高 时 速 可达 k m／ h ， 重 载上坡 时速 可 达 1 8 k h ， 平 均 运距小 时 效率 为 1 2 8 ． 7 t 。 自 1 9 9 9年 1月 至 2 0 0 0年 5月总运 量 为 3 3 8 4 0 4 t ， 总 物 能耗 为 1 1 9万元 ， 其 中 电费为 3 9万元 ， 材 料 费用 为 4 9 9万元， 备件费用为 3 0 ． 1万元。平 均 吨矿单耗为 3 ． 5 2 元 ， 其中电费 1 ． 1 5 元 ， 材料 费用为 1 ． 4 7元 ， 备件 费为 0 ． 8 9元。在物能 消耗 中 ， 轮胎 占 2 7％， 电费 占 3 3 ％ ， 两项 合计 占物能耗的 6 0 ％。根据测算 ， 电动运输机吨 矿直接消耗仅为柴油设 备的 7 0 ％。随着矿 山管理水平的提高和经验的积累， 大力改善 运行条件 ， 采取节能降耗措施 ， 电动运输机的 运营费用还将进一步下降。 5结语 国内外 主斜 坡道 电动运 输机 应 用 ， 是 坑 内矿山运输 系统的又一次革命 ， 也是坑 内无 轨开采矿山降低运营费用的有效途径 。虽然 电动运输机初期投资较大 ， 但随着矿 山技术 的进步和设备价格 的下降， 其性能价格 比的 优 势将更 加 显著 ， 电动运 输 机将 会 被 更 多 的 坑 内无 轨运 输矿 山所 采用 。 上接第 2 6页 地用 于贵金属 、 重金 属 的 回收 当中 ， 应 当引起 选矿工 作者 的注意 。 参考 文献 [ 1 ] 东乃 良， 李风楼 铅锌多金属矿选矿 [ M]选矿手 册 北 京 冶金 工 业 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