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1.1單道起坡不安全技術因素
針對采區中部車場進行設計時,必須要以滿足工程實際生產需求為基礎,選擇不同的措施來建設不同巷道的起坡軌,主要包括彈道與雙道兩種起坡方式。兩種方式相比較來說,單道起坡方式要相對簡單,并且工程量比較少,而雙道起坡的建設要求則比較嚴格,需要設置一定固定的道岔以及彈簧道岔等。就現在采礦井巷工程施工,單道起坡方式為首選,因為其具備需要資金少、工作量低等特點。在建設單道起坡時下放空重車與材料車時,為了能夠有效解決空重車在通過簡易岔道易倒掉進入中部車場的問題,需要打鉤人員在道岔位置給予一定的助推。但是如果選擇此種方式,會加大對掛鉤人員的安全威脅。為了能夠更好的解決這一技術問題,在對采區中部車場進行設計時,可以選擇用雙道起坡的方式,可以提高空重車與材料車運行的有效性與安全性,減少對工作人員造成的威脅。
1.2彎道井巷采取曲率半徑
對與采礦井巷的施工,對于巷道曲率半徑一般會采用12m或者是15m,其能夠更好的滿足井下七噸架線式防爆電機車運輸的數值。但是如果選擇的是其他運輸方式,還是設計此為曲率半徑的話就不能滿足工程施工的需求,而是應該選擇9m曲率半徑。在工程實際施工過程中,大部分的采礦井巷都是采取的6m曲率半徑,這樣設計的結果就會導致巷道拐彎處變大,在生產過程中就會容易出現使耙矸機鋼絲因為磨損加劇而斷裂傷人的事故。并且,如果井巷曲率半徑設計的過大,在進行爆理后落下的矸石耙不到底,會增加巷道的坡度,增加了工程的運輸難度。因此,在設計采礦井巷曲率半徑時,應該以滿足工程施工實際情況為基礎,將其確定為9m或者是12m為佳。
1.3車場設計在彎道巷道中
在對車場進行設計時,一般情況下技術人員只會對采區上山方位以及運輸大巷方位進行研究分析,將下部車場設計在采礦區的彎道巷道內部,而這種設計則直接會增大電機車司機的視野盲區,對于前方以及周邊的警示信號等不能及時發現,很大程度上影響了司機與信號掛鉤人員之間的信息交流,經常會因為交流不及時而出現一系列的安全事故。為了避免此類情況的發生,在設計下部車場時,應該盡量將其設計在直線部位,以免設計不合理減小司機的視野范圍而造成安全事故。
2開拓井巷工程施工不安全技術因素
開拓井巷的設計施工中,經常會存在下部車場軌道安全間隙過小等不安全因素,如果不能掌握巷道的所有信息,就會導致在巷道設計過程中出現高度過低的情況,并且在對巷道的腰線進行設定時也存在很明顯的不安全因素。只要是其中有一個環節存在不安全因素,就會影響整個采礦工程的正常進行。
2.1下部車場軌道間安全間隙過小
對于下部車場的設計,車場間隙一般確定為1.3m,但是在實際施工中很多礦井的安全間隙僅有1.3m。在這種施工的情況下,一旦車場運輸任務重,并且運輸車變形或者材料車過寬的情況下,很容易因為雙軌之間的擠碰而威脅到工作人員的人身安全。因此,在對下部車場進行設計時,必須要充分考慮超寬運輸車可能通過的情況,增大間隙到1.4m左右,確保運輸工作能夠正常進行。
2.2巷道高度過低
巷道掘進施工一般都是采用砌碹支護開拓作業的方式,半圓拱形斷面首先的也是掘進方式,一般情況下會將墻的高度控制在1.2m上下。就采礦井巷實際施工情況來看,存在少數的礦區沒有采取規定的方式來對巷道進行開拓,很多大斷面積的巷道墻高為1.1m左右,這樣在巷道進行架線時,高度不能達到架線以及施工的安全標準,在后期的施工過程中很容易就出現觸電安全事故。因此,在對巷道進行開拓施工時,必須要嚴格結合當地實際情況來進行綜合分析,確定最終的巷道墻高,保證其能夠滿足工程施工的安全需求。
2.3巷道腰線設計不合理
中線與腰線主要對井下巷道進行施工控制的,其中中線的主要是對巷道的掘進方向進行指導,一般情況下應在巷道頂板位置或者是棚梁上設置3~4個中線點,選擇用正中或者偏中線的形式來表示,而設備可以選擇激光光束的方式來確定掘進迎頭的尺寸是否合理。而腰線的作用主要是完成對標高與坡度的控制,以水平尺等施工工具延伸到掘進迎頭的位置來探測腰線所在位置是否合理。在實際施工過程中,一般都是在間隔30~50cm的位置用測量一起設置一個中腰線。并且針對煤層較厚的區域,為保證掘進的正確性,還需要對巷道進行分層,在開采難度降低的情況下,巷道的壓力也會增加,而支架承受壓力過大發生變形后就會對設置的中線點造成影響,使其不能夠完全保證在同一水平線上,進而會造成巷道施工質量減低。并且,在實際的巷道施工過程中,受地質地形等因素影響比較大,往往會造成施工方位的變化,為了保證工程施工質量,需要將拐彎處的曲線巷道半徑以及轉角等轉化為切線或者弦線。
3采掘面不安全技術因素
采礦工程采掘面的工程施工,也會存在一定的不安全技術因素,例如急傾斜煤層主斜坡設計中存在的坡度過小不安全技術因素,以及存在切眼與分斜坡開口的施工問題,還有改造眼拐彎處過多以及反眼坡度設計過大等問題等,都會對工程的安全施工造成不良影響。
3.1急傾斜煤層主斜坡坡度過小
為滿足工程安全施工的要求,在對采礦井巷采掘面進行設計時,必須要通過全面分析后做好對急傾斜每層主斜坡坡度的控制。但是在實際施工過程中,即便是有明確的傾斜角度作為參考,也會出現各種各樣的施工問題,最終導致主斜坡坡度不能夠滿足工程建設要求,導致煤炭在受到自身重力影響后也不會出現下降,很大程度上影響了工作效率。
3.2切眼口及分斜坡開口
礦井采掘面進行切眼開口設計時,如果沒有按照每層正傾斜的方向進行設計,或者是沿著要求的方向設計但是最終確定的長度不夠,形成的三角帶切眼,很容易就會出現煤柱垮塌的現象。因此,在對采掘面切眼口進行時設計時,必須要嚴格按照相關要求來進行,以免因為設計不合理而出現各種質量問題。
3.3反眼雙向施工
從布置在巷道底層的煤層底板來看,如果采用反眼雙向施工的方式,經常會因為放炮震動而對反眼頭煤柱造成影響,甚至會因為空頂過大的原因,最終導致垮幫問題的出現,無法進行正常的維護工作。在對采掘面進行此項施工后,往往會在本區段回采完成后,無法保住煤柱,在二段回采過程中將會出現竄矸問題,進而會對工程的正常開采造成負面影響。因此,為保證工程的順利施工,確保煤柱不會受到損傷,在反眼頭施工時,應該選擇單向施工的方式,以此種方式來保證回采與正規推采都能夠順利進行。
4提高采礦工程安全性改進策略
4.1井巷工程施工安全策略
對于井巷工程施工時,在設計中部車場時應該選擇單道起坡的施工的方式,可以確保采礦井巷工程中部車場設計與施工工作的順利進行,并且可以降低施工成本,重要的可以避免空車在道岔行駛過程中發生倒掉,保證掛鉤工作人員的生命安全。為保證采礦工程的安全施工,要求設計人員必須要對礦井進行全面分析,將巷道曲率半徑控制在12m左右。并且下部車場的誰及應該盡量避免將其設計在彎曲巷道中,將其設計在直線巷道中,避免對電機車司機的視野造成影響而發生安全事故。
4.2開拓巷道施工安全策略
在對下部車場軌道進行施工時,應加強對之間安全間隙的控制,為避免受運輸車重量過大或者是運料車過寬等因素影響,造成擠壓而產生安全事故,應該將間隙控制在1.3m以上,大概1.4m左右為佳。另外,采礦巷道施工一項的安全措施就是保證用電安全,為了確保線路的架設高度達到安全標準,必須要確保巷道墻高能夠滿足施工要求。另外,應該加強對中線以及腰線的控制,保證掘進工作面的正常。
4.3采礦工作面安全策略
采礦工作面的安全技術策略,需要結合存在的不安全因素進行分析,在全面了解礦井工程實際情況后,以滿足工程正常施工為根本目的,采取最有效的施工技術。例如針對三角帶煤柱垮幫事故,在施工時應該嚴格按照規定對切眼的開口進行操作,保證施工中切眼開口長度、方向以及各項參數都能夠符合施工要求。
5結束語
1.1恒壓頻比(V/F)控制
恒壓頻比控制屬于開環調節,通過保持異步電機電壓和頻率之比近似相同以調節煤礦電機轉速的調節方法。V/F控制最大的優點,就是使用簡單,沒有復雜的算法流程、坐標變換及電機模型辨識過程,用戶使用起來十分的容易。而且,由于屬于開環控制,即便在負載出現任意擾動的情況下,輸出值也保持固定,不會受到什么影響。所以在某些時候,尤其是穩定度要求高的情況下,會采用該種控制方法。但由于其開環控制特性,控制精度低,無法像矢量控制那樣實現無偏差控制。這種控制方式主要運用于對精度要求不高的煤礦設備,如風機、水泵等。
1.2轉差率控制
根據電機轉速計算公式,轉差率控制是通過改變電機轉差率的大小來實現對電機轉速進行改變的控制方法。主要通過改變電機定子電壓和轉子電阻的方式進行。小功率電機或者電機轉速較慢的情況下會采用轉差率控制方法。恒壓頻比控制和轉差率控制方式都是基于電機系統的穩態模型和在穩態運行規律下進行控制的。這兩種控制方式無法對電機內部磁場的大小和位置進行控制,因而電機只能實現較為精確的轉速控制,而轉矩控制能力差。要想精確控制轉矩,就必須在動態過程中對電動機的磁場大小和位置進行控制。
1.3矢量控制(VC)
矢量控制是目前煤礦自動化領域中比較先進的控制方法。交流異步電機是一個十分復雜的系統。矢量控制的基本控制原理就是通過對異步電機定子電流在不同坐標系下進行矢量變換,最終將電流分解為可以分別控制的用于勵磁分量和用于產生電磁轉矩分量。矢量控制策略的基本思路就是將交流異步電機的耦合變量解耦,實現各個變量的獨立控制,使異步電機和直流電機一樣,獲得良好的控制性能。
1.4直接轉矩控制(DTC)
直接轉矩控制技術是基于矢量控制理論而建立的一種新型交流異步電機控制技術,直接轉矩控制將不會像矢量控制那樣考慮變量解耦的問題,而是直接控制電磁轉矩。直接轉矩控制不需要將交流異步電機轉化為直流電機的數學模型,而只關注電磁轉矩的變化。因此,和矢量控制不同,直接轉矩控制無需進行復雜的坐標變換和電機數學模型。但是,直接轉矩控制也有其缺點,例如低速情況下轉矩脈動大,啟動電流沖擊大等。目前,兆瓦級的大功率電牽采煤設備中直接轉矩控制方法運用的較為廣泛。
2自動化系統在煤礦采煤中的應用
2.1試驗臺機械結構及總體布置
變速器試驗臺是一個綜合了機械、電氣、液壓原理的機電系統。其具體工作原理是驅動電機連續輸入額定轉速和扭矩,以模擬變速器在煤礦采煤工作中的輸入工況。由于驅動電機最高轉速的限制,往往無法達到發動機最高轉速的要求,因此,在驅動電機后加入一個升速齒輪箱,以滿足采煤系統的試驗能力要求。為了更接近礦區采煤的真實工況,在變速器輸入端增加一個慣量盤,其旋轉時的轉動慣量與在離合器飛輪和傳動軸旋轉時產生的轉動慣量相同。試驗臺的末端是加載裝置及其匹配的冷卻系統,它能給變速器施加阻力矩,以模擬設備采煤時的負載和道路阻尼。
2.2驅動設備的選擇
驅動設備需要給試驗變速器輸入試驗所要求的轉速和扭矩,驅動設備可以采用內燃機,也可以采用電動機作為輸入動力源。兩種不同的動力源均有其各自不同的優缺點。采用內燃機作為采煤系統驅動端,使得試驗更加接近變速器在采煤應用中的實際工況。但是內燃機也有較多缺點,比如噪聲大,產生的廢氣污染環境,而且內燃機轉速和扭矩不易控制,會導致試驗結果產生較大的誤差。采用電動機作為試驗臺動力源有噪音小、占地面積小、啟停方便、無污染、易于控制等優點。正是因為采用電動機作為試驗臺動力源具有較多的優點,目前電動機已經廣泛應用在各種煤礦傳動系統試驗設備上。
2.3加載裝置的選擇
加載裝置在整個采煤系統中為被測變速器施加負載轉矩,目前主流的工業設備一般采用測功機作為加載裝置。測功機一般用于測試發動機的功率,也可作為齒輪箱、減速機、變速箱試驗設備的負載裝置。測功機主要由功率吸收、負載調速、轉矩調節和冷卻部分組成。根據負載轉矩輸出方式的不同,一般可以將測功機分為水力測功機、電力測功機和電渦流測功機三種。自動化采煤系統一般采用開式布局,在保證試驗需求的情況下,基于上表的三種測功機的性能對比,采用電渦流測功機較適合于基礎的自動化采煤系統。該文采用一臺長沙湘儀動力測試儀器有限公司生產的CW-150系列電渦流測功機作為研究對象,其額定吸收功率為150kW,額定扭矩為520N•m,額定轉速為2500rpm。
2.4發動機速度特性分析
該文所建立的自動化采煤系統模型,選用交流異步電機作為試驗臺架的驅動系統,驅動試驗變速器及負載機構的運轉。這里所選用的驅動電機應能完全覆蓋被測變速器所匹配采煤設備發動機的全部性能和運行工況,同時還應具備轉速和轉矩的調節能力。為了使試驗結果更加準確,這里我們先要對發動機的速度特性進行簡要分析,從而為異步電機參數的確定提供理論依據。
2.5驅動電機主要參數的確定
在確定了采用交流異步電機作為驅動電機之后,就必須確定驅動電機的各種參數,從而完成異步電機驅動的變速器試驗臺動力學仿真。而部分電動機參數的確定必須參照發動機相關參數的確定原則,這樣才能提高驅動電機模擬發動機驅動的精確度。對于任意的一臺異步電機,它的參數例如定子電阻、轉子電阻、定子漏感、轉子漏感、定轉子互感、電機極對數以及轉子的轉動慣量等是異步電機所固有的參數,需要通過電動機試驗進行選定。而對于額定功率、額定轉速和額定轉矩等動力學參數,需要根據電動機所使用的特定場合進行選定。由于這里是用異步電機模擬汽車發動機作為驅動源,則其動力學參數參照發動機的參數確定則。
3結語
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英文名稱:Journal of Hunan University of Science & Technology(Natural Science Edition)
主管單位:湖南省教育廳
主辦單位:湖南科技大學
出版周期:季刊
出版地址:湖南省湘潭市
語
種:中文
開
本:16開
國際刊號:1672-9102
國內刊號:43-1443/N
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發行范圍:
創刊時間:1983
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
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期刊簡介
《湖南科技大學學報(自然科學版)》為季刊,1983年創刊,堅持以礦業工程為主的內容特色。是全國中文核心期刊、中國科技精品期刊、中國科技論文統計源期刊、教育部優秀科技期刊。主要刊載礦山開采礦、資源勘探、機電工程、土木工程、信息技術與控制工程、化學工程、資源與環境、數理科學等方面的創新性學術論文。旨在反映各學科最新、最高的研究成果和學術水平,促進國內外學術交流,繁榮科學技術事業,為我國社會主義建設服務。
【關鍵詞】礦山環境礦山治理環境治理 解決措施 對策
中圖分類號:O741+.2 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言。
隨著國家對環境保護的重視和人們對環境意識的加強,礦山開采時所產生的環境破壞因素也越來越被重視。礦山開采是對資源的合理利用,也是科學發展的輔助支撐,在礦山開采中,對地質環境因素的破壞不僅僅影響了生態環境,更關系到采礦地區地質環境整體。面對礦山開采后帶來的環境破壞和影響,國家政府部門也制訂了很多方案,同時相關部門也進行改善監督。但受到諸多因素影響,導致在礦山地質環境治理中還存在很多問題。
二.我國礦山地質環境治理的現狀以及存在的問題。
1.礦山地質環境治理的現狀。
礦山采礦易誘發地質災害、影響大氣環境,造成酸雨等,使土地和水均遭到破壞,產生“三廢”污染等。為解決歷史遺留問題,在對礦山治理中,受到國家的高度重視。在國家“十一五”建設中,礦山生態環境恢復治理被列入重點工程之中。近些年以來,國土資源管理部門通過對各省的礦山地質環境進行調查摸底,編制礦山地質環境保護與治理的規劃,開展礦山公園的建設工作,保護礦業的遺跡,同時也加大了對礦山地質環境治理的力度,對礦山地質環境保護起到積極作用,推動了礦山地質環境治理的規章制度建設。
2.礦山地質環境治理工作中的問題。
2.1 礦山治理缺乏經驗參考,缺乏技術指導。
我國開始礦山地質環境治理工作是在20世紀90年代末,對大型礦山的地質環境治理工程則是在近些年來才得以重視。我國礦山數量眾多,由礦山開采帶來的地質環境影響區域也多,對生態環境造成破壞的問題較嚴重。由此可以看出,礦山地質環境治理是一項艱巨而又復雜的長期戰役。通過國土資源管理部門的規范和調控,在總體上看來,有所改善,但由于治理工作巨大,問題相對比較突出,這對礦山地質環境后期治理工作增加了壓力。礦山地質環境治理作為一個新興產業,治理中很難借鑒以往的經驗,需要通過分析檢討,制定治理方案。由于無治理經驗可以借鑒,在對礦山環境治理中導致缺乏技術性指導,不利于治理工作的開展。
2.2傳統礦山環境治理方法存在一定局限性。
由于礦山地質環境治理體制不健全,其治理手段受到制約,在治理中缺乏可以借鑒的工作經驗,導致在治理中存在“頭痛醫頭,腳痛醫腳”的現象,缺乏對環境治理的整體性控制。
礦山地質環境的治理一直以來是我國環境治理的重要組成部分,前人更是在治理方法上研究出了比較多的經驗。譬如依據工程類型來決定其治理的主要內容,再通過合理的治理方式來達到礦山地質環境治理的目的。前人治理礦山地質環境的方法和措施主要有:加固工程、植物工程、護坡(主要依據礦山滑坡、崩塌來確定治理方案)、依據礦區塌陷所總結出來的方法主要是:地下加固工程、回填采空區工程等。
在目前的礦山環境治理中,地面塌陷、地裂縫處理、滑坡和崩塌以及泥石流處理和治理方式不合理。實際治理中,未結合礦山實際情況和地理環境因素進行綜合考量,只單純追求治理結果的表象,忽視了治理手段的可行性和可靠性。
三.礦山地質環境治理工作中問題的解決措施。
“留的方寸土,但與子孫耕”。在現代社會來講,不僅僅是要保證以后有地耕、有田種,這更多的是對環境的保護,對資源的合理利用。由于礦山地質環境復雜多變,通過前期的治理工作取得了一定成效,但還需要從以下方面進行加強。
1.礦山地質環境治理方法要靈活變通,總結經驗科學創新。
在礦山地質環境治理中,要建立健全礦山地質環境治理體系和治理監管機制。根據《礦山地質環境保護規定》要求,組織以省為單位對礦山地質環境進行摸底調查,開展礦山地質環境保護與治理規劃編制工作。對礦山的地質環境進行監測、調查、評價和規劃,對已造成環境破壞的礦山施工單位要進行機制建設,要開展引導恢復和環境治理工作。礦山地質環境治理要做到“預防為主,防治結合”,既要進行預防,又要進行治理,在治理的同時更要注意預防。
將環境治理法規和治理技術進行有機結合,在礦山地質環境治理中,要研究和探索一條新思路和新技術。要針對不同礦山類型,采取不同的治理措施,實施不同的治理技術。同時,可適當借鑒國外機構對礦山地質環境治理的成熟經驗,在此基礎上,結合實際情況進行改進和完善。
2. 礦山地質環境治理技術要提升,方法要改進。
礦山環境治理要從傳統的“線性開發”轉換為生態保護性的“循環經濟保護開發”,通過治理模式的轉換,實現礦山環境保護、恢復治理、資源開發和再利用的生態循環。
2.1露天開采礦山治理方法。
對新建的露天開采礦山,要求制定包含礦山環境治理的保護預案并列入開采方案中,對非礦巖土的轉移、尾礦的排放、礦渣的堆放和剝離土層的存儲都要進行規定。對正在開采的露天礦,要加強對噪聲、粉塵的監控,同時要針對已經存在的礦山環境問題提出治理的方案,并根據能夠預測的問題制定預防的措施。對有松散覆蓋層的礦山,要對剝離表層土的堆放、存儲和再利用等方案進行統籌規劃,如果表層土中含有適合生產的植被,要單獨存儲,避免與廢棄礦渣混合。對廢棄的巖石、礦渣等廢棄物,要注意對可利用成份的合理利用,并要分開存放,單獨處理。對采礦場的梯級開拓,要加強對穩定的保護,必要時要對邊坡進行再造,要根據開采場的地質條件,選擇合理的坡角范圍,避免出現滑坡、地裂縫和崩塌現象。
2.2.閉坑礦山治理措施。
在閉坑礦山環境治理中,要保證礦區內的人畜解決用水的基本問題,同時要致力于對耕地面積的恢復,其資源開發利用要達到利用方案的標準和要求。要保存好地下井巷采空區礦柱的設計資料,畢業時要進行填充說明,對采礦形成的地面塌陷或滑坡、地裂縫等要進行劃定和治理。合理選擇尾礦、渣石、剝離表層土等廢棄物的堆放,條件許可的情況下要設置安全可靠的礦壩進行堆放,并清除可能引發泥石流的安全隱患。閉坑礦山的井巷要進行妥善封閉,對廢棄的水井等地面設施要及時進行回填。
2.3井工開采礦山環境治理技術。
井工開采礦山治理主要是對尾礦、廢水的處理。由于開采量大,產生大量的廢棄尾礦和礦渣,需要占用較大面積土地進行堆放。在治理時,要根據尾礦的再利用進行開發,可采取填埋溝谷的方式,進行造田復墾。對泵送的地下礦井水要經過過濾,提供材料清洗用水和礦區生活中潔凈度要求不高的用水。同時要保護地下礦區內的地下水,避免出現枯竭和水水環境惡化。開采中對有毒、有害的廢水、廢液要設置專用的貯存池和沉淀池,并做好防滲漏工作。
2.4礦山開采沉陷治理。
質量開采沉陷問題時,要考慮地裂縫和開采沉陷的關聯性,采取防治結合的方式,進行綜合整治。對地下坑硐已經廢棄的采空區如出現地裂縫時,要采取地下廢渣回填的方式,來緩解地面沉降速度和減少沉降區域,采取地面裂縫灌注水泥砂漿的方式來制止地面塌陷。對地面廢渣回填時,要在中上部采用表土填充,并在表層土上設置綠化。對塌陷區內原來為耕地的,要進行回填造地,并在表層設置植被。
五.結束語
礦山地質環境存在較多的問題,對環境治理也帶來了很大的壓力。在進行環境治理時,既要改善又要預防,既要糾正又要控制。因地制宜,對造成環境破壞的因素經過分析評估后,結合實際進行治理。
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英文名稱:China's Manganese Industry
主管單位:全國錳業技術委員會
主辦單位:全國錳業技術委員會
出版周期:季刊
出版地址:湖南省長沙市
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種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1002-4336
國內刊號:43-1128/TD
郵發代號:42-115
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1983
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核心期刊:
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【關鍵詞】緩傾斜中厚礦體;機械化;無軌采礦;技術
緩傾斜中厚礦體一般指厚度為5~20m,傾角為5°~30°的礦體,是采礦界公認的難采礦體,至今存在大量未解決的理論和技術難題。目前,利用先進的無軌采掘設備,國外在緩傾斜中厚礦體的開采技術研究方面取得了顯著的進展,首先是擴大了房柱法的適用范圍,創造了沿走向推進的對角式斜巷。分析了緩傾斜中厚礦體開采過程中,在地壓控制和采場礦石運搬方面存在的困難,從充分發揮無軌設備的工作效率和回采作業的安全角度出發,提出“大盤區、小分段”的設計理念;通過數值模擬,分析了采空區頂板形狀對采場穩定性的影響,強調了優化采空區頂板形狀對控制采空區頂板穩定的重要性。試驗結果表明:在大紅山礦區的巖層條件和原巖應力作用下,采空區的跨度不應大于20 m。工業試驗結果證明,以上述理論為基礎提出的小分段空場開采嗣后尾砂與廢石混合充填采礦工藝充分發揮了無軌采掘設備的效率,保證了采場頂板的穩定,改善了作業人員的工作條件,與傳統的采礦工藝相比,生產效率提高了3倍以上。
1.緩傾斜中厚礦體
1.1緩傾斜中厚礦體目前應用
緩傾斜中厚礦體一般指厚度在5~20m,傾角在5°~30°的礦體,是采礦界公認的難采礦體,至今存在大量未解決的理論和技術難題。目前,利用先進的無軌采掘設備,國外在緩傾斜中厚礦體的開采技術研究方面取得了顯著的進展,首先是擴大了房柱法中的適用范圍,創造了沿走向推進的對角式斜巷房柱法、下向階梯式房柱采礦法和斜交走向推進的房柱采礦法[1,2]。其次,是分段空場采礦法得到了更加廣泛的應用,尤其是下盤脈外采準分段房柱法、底盤漏斗分段空場法發展最快,將兩者組合并結合爆力運搬形成的適合于傾斜中厚礦體開采的分段空場采礦方法也得到較快發展[3,4]。此外,隨著大型深孔液壓鑿巖設備的使用,使采切工程變得越來越簡單,工程量越來越小。目前廣泛采用的平面采切工程更有利于大型無軌出礦設備發展高效率大規模出礦的特點[5]。國內在緩傾斜中厚礦體開采方面,大多數仍采用房柱法或下盤底部結構的空場法開采,少數礦山采用全面法、爆力運搬空場法和分段崩落法開采等。下盤漏斗電耙出礦空場法的主要缺點是采切工程量大,分層鑿巖爆破工藝復雜勞動強度大,電耙采場出礦效率底。
1.2緩傾斜礦體目前的問題
由于緩傾斜中厚礦體固有的開采技術條件,如:傾角較小,崩落礦石不能完全借助于自重放出;在采場內出礦必須使用運搬設備,因無頂板檢護設備,作業很不安全;若開掘底盤出礦漏斗,勢必造成采切比大、采礦成本提高。目前,緩傾斜中厚礦體一般采用房柱采礦法和有底部結構的分段空場采礦法,少數礦山采用留礦全面采礦法、爆力運搬空場采礦法和分段崩落采礦法等。根據對我國26個緩傾斜中厚礦體生產礦山統計,房柱采礦法和分段空場采礦法是國內開采緩傾斜礦體的主要采礦方法。1房柱采礦法對于緩傾斜中厚礦體,采用房柱采礦法回采,首先需要解決采場運搬問題。除此之外,還必須解決高大空場的頂板管理和作業安全問題。西方國家采用自行設備來解決這兩大問題,回采盤區除配備鏟運機外,還配備有大型的頂板安全檢查車、撬毛車、錨桿安裝車等自行設備。但在我國大面積推廣使用大型無軌設備還不太現實。
2.在無軌采礦中的應用
緩傾斜中厚礦體,是一種典型的難采礦體,至今沒有找到更合適的采礦方法。蒼山鐵礦礦體厚度變化大、傾角緩、礦區斷層破碎帶分布范圍廣、節理裂隙發育、礦體被斷層切割嚴重,地表有重點保護的建筑物和國防光纜。因此給采礦方法的選擇帶來了很多困難。2開采的技術條件礦區礦體主要有②和③號兩條主礦體,③號礦于②號礦體上盤。主礦體呈馬鞍狀,其鞍脊部位傾角很緩,往下傾角逐漸變大,一般在20°~55°不等;礦體厚度從幾米到二十幾米不等,變化較大。礦體上盤一般為黑云母角閃片巖,其平均單軸抗壓強度為192MPa,彈性模量為37GPa,泊松比為0.22,抗拉強度為13MPa;下盤為磁鐵角閃片巖,其單軸抗壓強度為127MPa,彈性模量為37GPa,泊松比為0.21,抗拉強度為11MPa;礦體單軸抗壓強度為210MPa,彈性模量為44GPa,泊松比為0.18,抗拉強度為12MPa??偟膩碚f礦巖穩固性好。3采礦方法選擇3.1采礦方法初選根據蒼山鐵礦主礦體的賦存狀況、地表不允許塌陷,以及充填系統尚未建立等情況,初步選擇的采礦方法。提高礦山無軌設備的壽命和可利用串的一個重要途徑是搞好維修管理、改善維修質量。盡量減少因停工故障引起非計劃性維修的比重,從而降低設備費用及生產成本,提高礦山競爭能力。
3.緩傾斜中厚礦體技術上的改進
多年以來,國內礦山對于緩傾斜中厚礦體主要是采用房柱法,桿柱房柱法以及下盤漏斗崩落法等,其中以后者的應用最為廣泛。某些礦山試驗和應用房柱法(桿柱房柱法)積累了較豐富經驗,并取得較好的技術經濟效果。但是,此法需要保留房間礦柱和礦房頂部的礦皮 (一般留1.0~2.0米)且往往無法回采,而導致較大的礦石損失。因此,繼續研究降低房柱法(桿柱房柱法)的礦石損失,是當前急待解決的關鍵性問題。另外,從某些礦山試驗和應用下盤漏斗崩落法的實踐經驗來看,此法確實是技術上易行,安全上可靠的采礦方法。但是,由于此法需要掘進下盤采切工程,采切比相當大,特別是隨著礦體厚度的減小,采切比必將急劇增大。有些礦山由于礦體下盤形狀不規則和未能及時圈定礦體,往往使下盤采準布置產生困難或造成殘柱和殘礦的損失。因此,繼續研究降低下盤漏斗崩落法的采切比,也應是當前迫切需要解決的重要課題。總之,對當前礦山廣泛應用的房柱法和下盤漏斗崩落法,如何進一步降低礦石損失和采切比,都是對當前和今后采礦方法進行研究試驗的關鍵性課題。對于緩傾斜中厚礦體來說,最合理的采礦方法應根據圍巖和礦體的不同穩固性來選擇。采準工的方法主要是下盤漏斗中深孔回采方法。這個過程更難以布置,漏斗間勢必會形成殘柱或殘種方法主要是技術上可靠,安全上可行,適 礦,造成礦石的損失。-用范圍較廣。但需要大量的下盤漏斗和鑿巖 對于這類礦體,如果使用房柱法存在以恫空以及運礦巷道,采切比特別大,尤其是 下問題:在頂板圍巖穩固性變化的情況下,礦體厚度減小時更加顯著。如果遇到礦體下 采場尺寸不易掌握。當頂板圍巖趨于中穩盤圍巖不穩固時,還需要大量的混凝土支 時,常有局部塌落和浮石的威脅,而且在中護,支護費用相應增大;而且增加了采準工 厚礦體下作業,不易檢查上盤圍巖的變化。作時間,影響強化開采。如果遇到礦體底盤 安全性較差。因此,探索此類礦體的開采方16?黃金法,將成為礦山開采的塾要課題。體下部,采場高度控制在3m左右,采場寬度仍為6~sin,上推斜長為6~sin,兩邊留。
4.結束語
綜上所述,緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術雖然已經發展很快,但還存在很多不足,在今后發展過程中將進一步完善和改進,以適應礦山建設和發展需要。
【參考文獻】
[1]胡際平.現代地下采礦方法典型實例(七):房柱采礦法[J].國外金屬礦山,1990,(8):36-38.
[2]我國金屬礦山采礦技術進展及趨勢綜述.金屬礦山,2007,(10).
[3]黃成林.蒙庫鐵礦采礦外包及管理的實踐.礦業快報,第五屆全國礦山采選技術進展報告會論文集,第444期:585-587.
關鍵詞:主豎井,提升機改造,生產能力
[摘要]隨著主豎井的延伸,原豎井提升能力已不能滿足生產需要。論文格式。雖決定原主提升系統在主提升卷揚、電機不更換的情況下,通過更換罐籠、天輪、平衡錘、鋼絲繩,使投資控制在80萬元以內的基礎上對原豎井進行改造,改造后提升能力由原來的350噸/日,提高到550噸/日,達到了投資少,見效快,效果顯著的目的。
一、前言
河南金源黃金礦業有限責任公司是由中國黃金總公司、河南省黃金公司、洛陽黃金公司、嵩縣黃金公司四家股東共同出資于1997年6月組建的有限責任公司。近年來隨著地質探礦的不斷投入,地質資源不斷擴大,特別在四號角礫巖體,原設計利用儲量為:金屬量7300公斤,礦石量為115萬噸,通過我公司的地質探礦,四號角礫巖體有品位變低規模變大的變化趨勢,經過儲量計算,得出四號角礫巖體儲量金屬量為14.5噸,礦石量為270萬噸。若合理開發利用這些資源,使四號角礫巖體處于合理的服務年限,原來的豎井提升能力已不能滿足生產的需要。為此,我公司本著節約投資、立足現實的方針,通過對原豎井的改造,使其由原來的350噸/日提升能力,投入資金約80萬元,出礦能力提高到550噸/日。下面是我公司的改造工作總結。
二、礦區位置及歷史
河南金源黃金礦業有限責任公司前身為河南嵩縣祁雨溝金礦,礦區位于河南省嵩縣城關鎮陶村境內,在城西北約15公里處,距洛陽市90公里,交通較為方便。該礦始建于1976年,后經多次改擴建發展,到1999年底,形成日處理礦量450噸/日,年產黃金逾2萬兩的黃金生產企業。1985年,由于原主采2號角礫巖體資源接近于尾聲,原祁雨溝金礦于1985年11月與冶金部冀東黑色冶金礦山設計院簽定了(85)冀礦設合字第62號《河南省嵩縣祁雨溝金礦四號角礫巖體采礦工程合作書》。冀東院于1986年2月提交了《河南嵩縣祁雨溝金礦四號角礫巖體采礦工程初步說明書》。設計利用儲量,金屬量7300公斤,礦石量115萬噸。論文格式。采用平硐盲豎井開拓方案,盲井井口標高為580米,盲豎井為園形,凈直徑為3.5米,以混凝土支護,井筒長271.98米。提升井采用單繩提升機提升2#輕型雙層罐籠帶平衡錘系統,安裝GKT2×2.5×1.5-20卷揚機,電動機為JK2 135―6型,功率為220千瓦,礦車使用0.5m3翻轉式礦車,重量525公斤,設計出礦能力200―250噸/日,實際提升能力為350噸/日,設計服務年限21年,實際服務年限只能滿足10―12年。豎井1991年12月份驗收投入生產。
三、方案選擇
經過我公司對四號角礫巖體歷時3年的探礦工作,1997年6月份,我公司邀請部分地質專家,對四號角礫巖體進行了儲量計算,并提交了《河南嵩縣祁雨溝金礦四號角礫巖體地質儲量報告》,并通過有關部門的審批。批復儲量為金屬量14.5噸,礦石量273萬噸。其主礦體主要集中在400、370、340三個中段上,提交礦石的開采全部需要豎井提升。因此,四號角礫巖體原提升井350噸/日的提升能力已不能滿足合理開采四號角礫巖體資源并使其達到最佳服務年限的需要。提高豎井提升能力已日趨重要。為此,1998年我們著手對四號角礫巖體資源的開發工作,并邀請了北京有色冶金設計總院,冶金部長春黃金設計院及蘭州設計院來我公司共同探討該問題,形成了:Ⅰ主副井提升方案;Ⅱ箕斗井提升方案;Ⅲ原豎井改造等方案。其中原豎井改造提方案又側重于更換卷揚機及電動機。后經反復論證,我公司又提出本著投資少,見效快,并能提高豎井出礦能力這一目的,討論在原卷揚機及主電機不更換的前提下,進行該豎井的改造,并決定細致地論證該方案。
四、改造方案的確定
該方案立足于原提升系統及主提升電機不更換的前提下,通過更換罐籠、鋼絲繩、平衡錘、天輪及礦車,使該豎井的提升能力由原來的350噸/日提高到700噸/日以上。該方案成敗的關鍵在于卷揚機和電動機。論文格式。該豎井所用卷揚機型號為2JK―2/20,卷揚機的技術參數為:卷筒直徑D卷=2.0米,卷筒寬度B卷=1.0米,鋼絲繩速度V=5米/秒,最大靜張力6000公斤力,最大靜張力差4000公斤力,電動機型號JR2135―6型電動機,功率200千瓦,轉速980轉/分,電壓6000伏。為此,我們邀請了北京有色設計總院陳保有、張旭樹、田有連高級工程師來我公司對卷揚機、電機的主要技術性能指標進行反復驗算論證,并形成在原豎井提升系統的卷揚機、電機不變的前提下通過更換平衡錘、鋼絲繩、更換2#輕型雙層罐籠改為2#輕型三層罐籠,天輪由原來的φ1.6米天輪改為φ2.0米,礦車由原來的0.5m3翻轉型改為0.7m3固定自動型礦車,使原豎井的提升能力由原來的350噸/日提高到700噸/日的方案,技術上是可行的,經濟上是合理的。北京有色設計院研究總院于1999年8月提交了《河南金源黃金礦業有限責任公司主提升井改擴建方案施工圖及設計說明書》的改造原豎井方案,該方案于9月在我公司召開審查會,并報請股東大會批準通過而最后確認。改造工作緊鑼密鼓地進行。
五、改造實施過程
四號角礫巖體提升井是1985年開始動工,并于1991年12月驗收投入使用,由于當時施工質量及運營時間較長的原因,造成豎井罐道梁部分脫落或松動,而井壁混凝土的質量又給罐道梁的固定帶來較大困難,加之罐道長期使用磨損嚴重,致使罐籠運行不平衡,現罐籠由二層改為三層,要求其平衡性更強,因此重新固定罐道梁更換罐道是保證罐籠平衡運行及改造工作成功的前提。為此,我們邀請蘭州院李長芳高級工程師親臨現場指導,并研究確定固定罐道梁的具體方案。整個改造工作于4月22日開始,首先對豎井罐道梁進行重新固定,歷時為25天。然后更換罐道,歷時20天,6月7日開始更換鋼絲繩、罐籠、平衡錘、天輪,并重新調整天輪中心,工程工期歷時2個月時間,至6月25日工程施工順利結束。
六、生產實踐
改造工程結束后,進入生產調試階段。由于施工過程中,我公司嚴格質量要求且豎井罐道梁的固定及罐道的更換為罐籠的平衡運行提供了先決條件,所以改造后使生產順利調試并很快達產。現在改造后的豎井日出罐量可達650罐,改造后,我們根據生產實際,將原來設計的0.7m3固定自動式礦車在礦車自重、平衡錘等技術條件要求的范圍內改為0.5m3非標準翻轉式礦車,現每日礦巖量可達550噸/日。卷揚機、電機運行正常,根據我公司選廠生產能力為700噸/日,公司除四號豎井供礦處還有公峪礦區及其它采礦點可供200噸/日的礦石量,這樣供礦量及選礦量基本達到平衡。我們認為四號豎井改造工作:投資少、見效快、能力提高顯著,是企業自身發展的最好捷徑。它不僅使四號角礫巖體的資源達到了較為合理的開采速度,也為我公司的發展奠定了一個良好的基礎。為此,將我公司改造豎井的實踐推薦給大家,希望能給有同類情況的礦山以幫助和啟發。
英文名稱:Mining and Metallurgy
主管單位:中國有色金屬協會
主辦單位:北京礦冶研究總院
出版周期:季刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:16開
國際刊號:1005-7854
國內刊號:11-3479/TD
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發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1992
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CA 化學文摘(美)(2009)
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