赤峰柴矿公司箕斗改造提升能力的探索及应用

赤峰柴矿公司箕斗改造提升能力的探索及应用

周玉明 崔保治 尹绍军 常战胜 刘艳伟

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司 内蒙古 赤峰 024039

摘要:为做到投入少、对生产影响小，施工周期短、减少停产损失等,沿用原有提升机,箕斗采用改变容积同时调整井筒联锁保护装置的办法,达到设计的提升能力。

关键词:赤峰柴矿公司 主竖井 箕斗提升 箕斗改造

赤峰柴矿公司隶属于山东黄金集团矿业有限公司,本矿区现有的主要开拓方式为主副并联合开拓,其中主井为箕斗井,副井为罐笼井。箕斗井采用单箕斗配罐笼的提升方式,箕斗容积为7.2m³,实际提升能力为1400t/d。随着赤峰柴矿公司矿区开采深度的下降,原有的老竖井的提升能力将逐渐消失,并且外围供矿能力也在逐步减少,所以为了满足选矿厂的入选矿量,必须提高此箕斗井的提升能力。故对该箕斗进行改造,设计改造后的提升能力为2000t/d。

一、企业的基本情况

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司隶属于山东黄金矿业股份有限公司，是一个集采、选、冶于一体的现代化黄金矿山，是内蒙古自治区首家直接生产成品金的黄金矿山。

公司的前身是赤峰柴胡栏子金矿，始建于1983年，到2008年末，生产规模180吨/日，累计生产黄金5吨多，取得了非常可观的经济效益和社会效益。企业多次被评为国家、自治区、市、区先进单位，共获得100多项奖励。2008年12月，山东黄金矿业股份有限公司并购柴矿后，通过生产规模改造、扩建，已建成国内大规模树脂提金工艺选矿厂，日采选能力达到2000吨以上，地质探矿、安全生产、节能减排、环境改造均发生巨大变化。企业现有资产总额为2.58亿元，现保有地质储量超过15吨。2018年，生产黄金600公斤，实现营业收入1.97亿元，企业发展势头强劲迅猛。

二、箕斗井的提升现状

1、开拓系统

矿区采用平硐+竖井开拓系统，由主井（原探矿竖井）作为主提升井，3#盲竖井作为副提升井与5#盲竖井（原南风井）作为回风井。

2、主井

主井位于28线附近矿体下盘877m平硐内，井口中心坐标X=4688482.8，Y=39623276.2，井筒净断面φ5.5m，井口标高+938m。中段高度30～40m，下设+700m～+390m共8个中段。各中段设单向马头门，出车方位为225°，选用JKM-3.25×4（Ⅲ）型多绳摩擦式提升机，双层罐笼（3600×1600）配7.2m3箕斗(箕斗作为平衡锤)提升方式，一次提升4辆0.75m3翻斗式矿车，一次最多提升50人。该井担负井下部分矿石及废石、人员、材料及设备的提升和下放任务，井筒内设箕斗间、罐笼间、梯子间、管缆间。作为进风井，箕斗间封闭。

三、箕斗井改造的必要性和可行性

1、箕斗井改造的必要性

目前扩建选矿厂的实际处理能力为3000t/d,由柴胡栏子矿区供矿3000t/d。柴胡栏子矿区箕斗井提升为1400t/d，盲罐笼井提升为1000t/d。随着矿山开采深度的下降,预计2021年底老罐笼井的提升能力将不足,同时该罐笼井不具备向下延伸的条件,因此该矿区全部提升矿石量将由箕斗井承担,预计2021年底将提至2000t/d。为了保证选矿厂的正常生产,这部分差额矿量必须有箕斗井来提升,因此对箕斗井提升系统进行改造是十分必要的。

2、箕斗井改造的可行性

通过对原有箕斗井的改造,以少量的资金投入,达到提高矿山装备水平、降低生产成本、扩大企业生产能力的目的。由于系统改造时其设备简单,改造周期短,所以说箕斗井改造是可行的。

四、箕斗井改造方案

1、箕斗井原提升系统的部分参数如表。

⑴提升方式：箕斗与罐笼互为平衡提升;

⑵提升机型号：JKM-3.25×4（Ⅲ）多绳摩擦提升机；

⑶直联电动机：N=1250Kw，n=60r/min；

⑷罐笼：多绳双层罐笼，底板尺寸3600×1600mm，质量（作配重）18800kg；

⑸箕斗：7.2m³底卸式箕斗，自重15000kg，有效载重10000kg；

⑹提升钢丝绳：6V×34+FC-φ32-1770三角股镀锌钢丝绳，共4根，单位绳重：4.07kg/m，钢丝破断拉力总和：767.404KN/根(布顿)；

⑺平衡尾绳：34×7+FC-φ46-1570镀锌钢丝绳，共2根，单位绳重：8.25kg/m；

⑻罐道型式：空心方钢罐道180×180×10mm；

⑼提升高度: 箕斗：732.625m；罐笼：712m；

⑽最大提升速度：箕斗：10.2m/s;罐笼：7.0m/s。

2. 改造方案

(1):保持提升机、电动机、电控等设施不变,斗箱加长0.4m,调整缩小装矿口，箕斗装矿点空口高度提高0.4米（未整改前，箕斗装载10t矿后，测量原矿距箕斗装矿口有1米-1.2米空余，加高0.4米，满足箕斗装12.5t矿而不会溢出矿石的基本安全条件），因此，增加箕斗容积为1.5×1.05×1.2=1.89m³，即箕斗总容积：7.2+1.89≈9m³，实现箕斗单斗装矿12.5t，其箕斗重量控制在15t，完成箕斗提升量达到2000t/d。

⑵、提升校核：

本次改造设计,箕斗提升总重量约为12500kg(含首尾绳悬挂及滚轮罐耳等附件)，提升钢丝绳为4根6VX34+FC32-1770型三角股钢丝绳,单位重量=4.07k/m,单根钢丝绳所有钢丝最小破断拉力总和767.404kN。

据此,对提升设备进行选型校核如下：

箕斗总重:Q_j=15000kg
有效载重:Q_g=12500kg
配重罐笼重量:Q_g=Q_j+Q_g/2=21250kg
配重罐笼的调整建议采用如下方式
当箕斗提升时,将罐笼侧装入21250-18800=2450kg的配重车,使罐笼重量达到21250kg:当罐笼提升时,先将罐笼内的配重车推出,再正常提升
终端载重:Q_d=Q_j+Q_g=27500kg
钢丝绳悬垂长度:H=H₀+H_j=772m
(2)安全校核
钢丝绳作用在主导轮上的最大静张力及最大静张力差：
a.提升重箕斗时:
S₁=(Q_j+Q_g+np_sH₀）g=395.512＜520kN；

注明：np_sH₀g=12.858*9.8=126.011kN
S₂=(Q_g+n′qH₀)g=327.128kN；

注明：n′qH₀g=13.018*9.8=127.575kN
S_c=S₁-S₂=68.384kN＜160kN

b.提升空罐笼时：

S₁=（Q_g+nqH₀）g=334.189kN；

注明：nqH₀g=12.8512*9.8=125.942kN

S₂=(Q_j+n′p_sH₀)g=274.498kN；

注明：n′p_sH₀g=13.010*9.8=127.505kN
S_c=S₁-S₂=59.691kN

c.提升人员时（去掉配重车）：

S₁=（Q_g+Q_r+nqH₀）g=343.999kN

注明：Q_r+nqH₀g=13.852*9.8=179.748kN

S₂=(Q_j+n′p_sH₀)g=274.498kN
注明：n′p_sH₀g=13.010*9.8=127.505kN

S_c=S₁-S₂=69.501kN

提升安全系数的效验：

提升矿石时：

m_矿=nQ_p/（Q_d+np_sH₀）g=8.26＞7.5符合安全要求；

注明：nQ_p=3265258N

提升人员时：

m_矿=nQ_p、r/（Q_d+np_sH₀）g=8.92＞8.0符合安全要求

注明：nQ_p、r=3527792N

衬垫比压校核：

q₀=（S₁+S₂）/nD_jd_s=1.78＜2.0符合要求

注明：nD_jd_s=345777.348N

最大静张力比校核：

K=S₁/S₂=1.25＜1.5符合要求

电动机功率初算：

N′=KS_cVρ/1000η=1136.72kW＜1250kW

经计算，现在电机可满足本次改造要求。

电机等效功率小于电机额定率1250kW,满足要求。

⑶、结论：本次改造符合安全技术要求，可以进行箕斗改造，实现单斗提升12.5t。

3、方案(2):保持提升机、箕斗断面不变,将箕斗容积增大为9m³,箕斗加长，箕斗框架采用hg70合金钢制作,斗箱衬板采用nm360钢板制作,将箕斗重量控制在12t。初选电动机功率为1500KW，通过综合考虑，改造时间接近1个月生产周期，暂不采用。

五、改造后的井筒装备

由方案(1)可知,箕斗和平衡锤的断面尺寸均未改变,因此箕斗井井筒直径不变。同时卸载曲轨、计重漏斗也未改变,故装、卸矿硐室规格也不变。

矿山现场箕斗装矿时,其最下部距井底托罐梁的距离为9m,箕斗长度增加0.4m后，其最下部距井底托罐梁的距离为8.5m,仍满足生产需要,故不必改造。

根据现场实际情况,箕斗卸矿时,箕斗悬挂装置最上部距上部挡罐梁的距离为9m,箕斗长度改变后,其最上部距上部挡罐梁的距离为8.5m,仍满足生产需要,不必改造。因箕斗井提升高度未增加,故钢丝绳罐道及挡罐梁装置不变。

6. 实施后效果及推广

赤峰柴矿公司箕斗井的改造后,运行平稳，顺利完成公司生产目标和任务,成功解决因矿山地质品位下降所带来的供矿不足的问题,及时保证选矿的入选矿量。此次箕斗井改造使用设备简单、数量少,改造周期短,降低了生产成本,扩大了企业的生产能力,提高了企业的市场竞争力和抗风险能力。同时通过此次箕斗井改造,提高了竖井提升的安全性,有利于企业的安全生产和管理。