大红山铁矿地下破碎站设计中若干问题的处理.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 大红山铁矿地下破碎站设计中若干问题的处理 3 魏建海 云南华昆工程技术股份公司,云南 昆明 650051 摘 要随着开采深度的延伸,大型地下破碎设备广泛应用,为矿山的高效生产提供了有 力保障,各种先进设备的有效组合,为矿山的大规模生产解决了产能瓶颈;有利的结构布局, 不但可以提供高效的设备效率,而且还可以保证高效的设备使用率,为矿山大规模生产提供了 雄厚的产能基础。 关键词破碎站;破碎机基础;液压旋回破碎机;振动给矿机;液压碎石锤 中图分类号TD 264 文献标识码 B 文章编号 1004 - 26602009 03 - 0029 - 04 Solution to Some Problems in Underground Crusher Station Design atDahongshan IronMine WEIJian - hai Yunnan Huakun Engineering Co. , Ltd. , Kunming 650051, China Abstract W ith extension ofmining depth,the widespread application of large - sized under2 ground crushing appliance has provided effective guarantee ine’s high - efficiency production. The useful combination of all kindsof advanced equipment has solved bottlenecks ine’s large - scale production.Furthermore,the reasonable structural arrangement can not only offer high plant efficiency,but ensure high device utilization,as well as furnish abundant throughput basis for mine’s large - scale production. Key words Crusher station,crusher’base,hydraulic gyration crusher,vibrating feeder, hydraulic spalling hammer 1 工程概况 大红山铁矿400万t/a工程开拓系统采 用胶带斜井、无轨斜坡道、辅助盲竖井方 案,井下原矿出矿块度850mm,碎后块度 250mm,原矿经溜井下放到380m阶段,经 10m 3 矿车运输至卸载站,经溜井下放到井 下破碎站,经破碎后进入碎后矿仓和胶带运 第36卷 第3期 有色金属设计 Vol . 36 No. 3 2009年 NONFERROUS METALS DESIGN 2009 3 收稿日期 2009 - 08 - 06 作者简介魏建海1967 - ,男,河南人,高级工程师,主要从事采矿井建设计工作. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 输系统,经胶带运输至地表原矿仓。该系统 中井下破碎系统和胶带运输系统是工程的重 点。 2 破碎系统设备配置 大红山铁矿破碎站采用进口美卓Met2 so 42 - 65液压旋回破碎机,单级双肢体 XZG2438振动给矿机14kW 给矿生产 能力1 000～1 200 t/h ,为配合粉碎大块矿 石,破碎站内配置C50固定式液压碎石锤。 为解决井底胶带运输层和破碎站及380m阶 段间垂直交通在破碎站附近设置3t电梯1 部。 该套设备选型中进口美卓Metso 42 - 65液压旋回破碎机是目前先进的矿石破 碎设备,设备生产能力大,生产效率高,设 备自带1套自动保护装置,保证了设备的完 好率。 XZG2438振动给矿机是厂家专利产品, 设备重量轻,给矿连续性好,给矿均匀,生 产能力大,采用链闸和振机的有效组合可以 很好地解决振机检修问题和高生产能力的冲 突。 率先在大型井下矿山破碎站使用了C50 固定式液压碎石锤,将其布置于破碎机旁, 有效利用此种设备的特长,可以有效地将 42 - 65液压旋回破碎机无法破碎的大块矿 石破碎成较小块度再进入破碎机破碎,节约 了大量处理大块矿石的时间,提高生产效 率。 本次设计中采用高效率的单级双肢体振 机为高效破碎机提供有利的产能保证,同时 C50固定式液压碎石锤的设置为高效率的生 产赢得了处理大块的宝贵时间。 3 破碎站布置 破碎站采用3面给矿的布置形式,两侧 为溜井、链闸、单级双肢体振机给矿,正前 方为矿用自卸汽车直接给矿,该种布置形式 解决了单一给矿方式的缺点,充分发挥了井 下无轨设备的威力,为矿山的大规模生产提 供了有力的通道保证。 大件通道一端连接无轨辅助斜坡道,另 一端直通破碎站端部,作为破碎站的主要出 入口和新鲜风流的入口,在破碎站入口的右 侧设置变配电站及交通电梯,在破碎站对面 端部设置回风联道与溜破系统专用回道相 通,采用贯穿风流解决破碎站回风,贯穿风 流和喷雾降尘的组合运用,有效地改善了破 碎站的生产环境,间接地保证了先进设备的 完好率。 破碎硐室破碎硐室采用1 /3三心拱断 面,硐室净宽915m,墙高816m,硐室采用 钢筋混凝土支护,支护厚度500mm。硐室 内设置50t检修桁车,为制作方便和保证制 作精度,桁车柱及梁采用型钢组合结构,由 地表加工后运入安装,振机硐室净宽 6151m,墙高7128m,硐室内设置一台振动 放矿机,硐室内设两层,下层为绕道和振机 基础,人员可以通过振机下方绕道到达破碎 硐室的另一侧,上层为振机的安全操作平 台,上设可以横跨振机的人行天桥,作为通 道和安全观察空间。在天侨外侧设置喷雾装 置用于降尘。 破碎机受料槽由于本次设计兼顾了以 后汽车运矿的卸矿通道,破碎机受料槽必须 根据实际情况向下沉215m以利以后汽车卸 矿,受料槽采用钢筋混凝土结构,内衬 20mm后锰钢板作为混凝土结构保护层,在 汽车卸矿侧设置500mm高汽车车挡,两侧 振机直接将矿石给入受料槽内。为解决液压 碎石机破碎部分大块矿石问题,受料槽内留 部分空间作为破碎大块矿石之用。 破碎机基础42 - 65液压旋回破碎机 采用直连拖动方式,破碎机和电机置于同一 基础之上,在基础中下部设置有检修通道和 液压、冷却等管路,在入口处设置密闭门用 以防止粉尘外泄,在检修出口外侧有冷却和 03有色金属设计 第36卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 液压设备及基础,整个基础层占据破碎硐室 的 大 部 分,基 础 层 最 宽 处715m,长 13175m,垂直深度10m,为解决上下层空 间冲突,仅在液压破碎机侧设置钢筋混凝土 结构的梁板,在另一侧仅设置部分活动铺板 和活动栏杆方便以后检修。 破碎站的通风破碎站采用 “ 穿堂风 ” 方式通风,由大件通道入口和电梯井进入, 通过破碎站后从回风斜坡道出,污风进入总 回风系统。 破碎站的人员交通组织由于破碎站被 破碎机和给矿设备分割成两个部分,故两部 分交通必须通过振动给矿机的检修通道和操 作平台加以实现,同时为解决破碎设备基础 层和破碎硐室之间的垂直交通,在破碎硐室 内设置斜钢梯通过斜钢梯下至破碎设备基础 层的不同标高。 破碎硐室内降尘由于破碎机在工作时 产生大量粉尘,同时振动给矿机给矿石也会 产生粉尘,在矿石比较干燥时粉尘特别大, 破碎硐室除通过加强通风排出部分粉尘外, 在两侧振动给矿机上方安装喷雾装置可以形 成有效雾幕笼罩粉尘,形成较好的降尘效 果。 4 破碎机基础结构布置 根据破碎机工作特点和设置布置形式, 破碎机基础采用大块式钢筋混凝土基础,为 防止设备运转时振动力传递到上部硐室,影 响硐室的稳定性,设计时将破碎设备基础与 硐室支护结构分开。为保证破碎机基础的稳 定性,对破碎机基础采取必要的加固措施。 由于液压碎石机臂长和覆盖受料槽一定 范围的要求,液压碎石机必须布置在受料槽 一侧的上层结构楼板面上,而该位置对于受 力及结构来讲为最不利的受力位置。而液压 碎石机工作时以振动冲击大块矿石为主,冲 击时必然会对楼板等结构产生反作用力荷 载,而荷载的方向和大小随碎石机的工作状 况而发生变化,为解决冲击对楼板结构产生 的破坏,必须采用大体量的结构件对抗冲击 产生的局部变形,使结构不会在瞬间荷载引 起的大变形情况下产生破坏,因此在碎石机 作用范围内的梁板等结构采用增加构件尺寸 的方法来抵抗瞬间冲击。液压碎石机布置于 800mm厚钢筋混凝土板面上,板面下设置 次梁,次梁梁高1 000mm,宽400mm,次梁 一端支撑于宽500mm,高1 5 00mm的钢筋 混凝土梁上,另一端支撑于破碎机受料槽墙 体上。 5 破碎机基础加固 由于破碎机基础直接座落在下矿仓顶 部,下矿仓净直径为 615m,相当于大型 设备基础直接支撑于直径为 615m的井筒 上方,破碎机基础只有4个角可以有效支撑 在原岩上,破碎机在工作时不但有水平方向 的扰动力还有垂直方向的扰动力,这些振动 荷载直接影响设备基础的稳定,同时破碎机 基础与上部硐室的结构是独立的,为有效地 将振动荷载传递给井筒周围的原岩,保证设 备基础的稳定,设计时要对设备基础进行加 固,加固方式如下对下矿仓上口进行加 固;对基础本身进行加固。加固措施为采用 长锚杆和预应力描索相结合将混凝土与原岩 锚固,使之能够协同工作,使设备工作时的 振动荷载有效传递给周围原岩。 加固锚杆采用 24mm,长度312m,间 排距115m,普通砂浆锚杆;加固长锚索采 用直径 31mm的钢丝绳抗拉强度不小于 1 550N /mm 2 制作,长度8m,共设置16 根。长锚索安装时先把钢丝绳穿过锚固套, 使锚固套板贴紧加固壁;其次以不小于 100kN的拉力拉紧钢丝绳;把锚固塞楔入锚 固套中,使其夹紧钢丝绳;最后撤去钢丝绳 的拉力,锚固头的描固力不小于550kN,应 通过试验确定锚塞楔入锚固套的深度。长锚 索要全孔深度填注满砂浆,注浆时必须注意 13 第3期 魏建海大红山铁矿地下破碎站设计中若干问题的处理 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 排除钻孔内的空气。 6 破碎机出料口加固措施 由于碎后矿石最大块度为250mm,加 上铁矿矿石坚硬,破碎系统服务年限较长等 因素,必须对破碎机出料口至碎后矿仓间的 基础内壁进行加固,以防止碎后矿石直接冲 击混凝土基础,使基础产生破坏,设计采用 锰钢板加固,根据基础内壁形状,将锰钢板 加工成矩形或弧形,采用内螺纹锚杆将锰钢 板固定于基础内壁,使出矿口矿流不直接冲 击基础内壁。后施工时修改为采用内螺纹锚 杆固定锰钢板进行加固。 7 使用效果 大红山铁矿自2006年底投产, 2008年 已经超产,各系统使用正常,本次设计选用 的破碎机、振动给矿机以及在破碎站里配置 液压破碎锤使用效果理想,该套系统采用先 进的设备加上先进的理念,为大红山铁矿投 产超产奠定了雄厚的产能保证基础。 8 存在问题及建议 1破碎硐室高度偏低,由于破碎硐 室内采用先进的检修设备,占用空间较小, 设计时过于要求节俭工程量,造成检修吊车 安装时比较困难; 2破碎站内应设置一个独立工作间 比较合理,可以摆放一些简易维修工具及操 作工人休息之用; 3破碎机基础层最好有一条通道可 以改善基础层通风效果和排出基础层粉尘; 4破碎机出料口加固最好采用钢板 作为模板一次浇灌成型,采用内挂锰钢板由 于设备振动,容易造成脱落影响下部胶带运 输。 上接第24页 改造的导料槽,解决了钢板磨损快,维护量 大,易阻塞的问题,满足了生产的要求。 4 重锤拉紧 初步设计时选用自动拉紧,经过考察, 并结合大红山铜矿的使用经验,更改为尾部 重锤式拉紧。胶带尾部环境恶劣,潮湿、高 温、通风条件差,维护困难。斜坡胶带,胶 带在自身重力条件下自然拉伸,尾部为最小 张力点,所需拉紧力小,拉紧行程短。由于 采用CST技术,胶带启动平稳,重锤上下 移动行程短。因此,尾部重锤式拉紧很适合 坑内斜坡胶带运输机使用,适应坑内恶劣环 境;拉紧力恒定,免于维护。 5 结语 该胶带输送机于2006年12月20日一 次带矿试车成功, 2007年全年输送铁矿石 258万t, 2008年全年输送铁矿石432万t。 投产第二年就达产并超产,这在国内地下矿 山的建设史上是少有的。作为井下与井上联 系的咽喉要道上的运输设备 胶带输送 机,其作用至关重要。该胶带机运行至今, 所有工作性能正常,各项指标达到了设计的 预期目标。 参考文献 〔1〕采矿设计手册编委会.采矿设计手册4矿山机械 卷 〔M〕.北京中国建筑出版社, 1988. 〔2〕Dodge.CSTModel 1120KMechaical System Instruction Manual 1994.4. 〔3〕徐进平.强力胶带运输机驱动系统方案选择初探 〔J〕.有色金属设计, 2000, 3. 23有色金属设计 第36卷