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大倾角长距离单轨-错车道双箕斗斜井提升新技术

一、技术名称:大倾角长距离单轨-错车道双箕斗斜井提升新技术

二、技术内容

      《大倾角长距离单轨-错车道双箕斗斜井提升新技术》是采用“单轨+错车道”的布线方式,以实现单轨双箕斗斜井提升,该种斜井通过技术的创新,大大的降低了斜井基建工程量,减少了基建投入,解决了双轨道铺设成本高、设备安装及维护量大等技术难题。

      1)首创了“单轨+错车道”的运输线路方式,实现了箕斗斜井的单轨双箕斗提升技术;

      单轨与双轨线路间用对称道岔相连接,道岔为自行设计的30kg,岔心角为5°42′38″,圆曲半径20m,道岔全长37.5m。这种道岔的辙尖为固定式,在中间道路部位设有过绳槽,以防箕斗在道岔中行驶时碾压另一箕斗的牵引钢丝绳。

      在道岔部位,为了使箕斗进入道岔时,钢丝绳能随之转向,每付道岔处安装了5组立辊与平托辊,每组由2个立辊和2个平托辊组成,2个立辊安装在中央,其间隔均为0.5m。立辊直径Ф320mm。辊子分上下两节,上节起挡绳作用;下节是承载部分,安装了滚动轴承。立辊、托辊均安装在混凝土预制基础上,预制基础捣制在整体道床中。

      2)通过将箕斗斗箱偏心安装,成功解决了箕斗偏心牵引的技术问题;

      ①道岔对箕斗运行的影响

箕斗运行到道岔曲线段时,由于离心力的作用,箕斗轮对钢轨产生水平分力,对箕斗运行的稳定性造成影响。离心力的大小与箕斗的重量(自重加载重)和运行速度的平方成正比,与曲线半径成反比。

      ②箕斗偏心牵引的问题处理

      双箕斗在单道上运行,为了防止两箕斗的牵引钢丝绳互相干扰,其牵引点必须偏离箕斗中心。由于箕斗牵引偏心,箕斗在运行时对钢轨产生垂直于钢轨侧面附加作用力,该力影响箕斗运行的稳定,促长箕斗的蛇形运动和轮缘的磨损,影响轨路的稳定性。偏心牵引匀速运行状态下,对箕斗的受力状态进行分析,其受力分析见图1所示。

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注:图中T为钢丝绳牵引力;Ff为箕斗受到的摩擦力;G为箕斗最大载重;F1、F2、F3、F4为箕斗在偏心牵引运动状态下,轨道对箕斗四个车轮的作用力;α为牵引线与箕斗中心线夹角,a为箕斗前后轮距,b为箕斗长,L为箕斗牵引点偏离箕斗中心线的距离。

图4  箕斗偏心牵引受力分析示意图

      为避免两根钢丝绳相互磨擦和绞结,同时尽量减小偏心牵引对钢轨附加作用力,通过偏心安装及偏心牵引距离的调整及不同状态下的受力计算分析,最终确定将斗箱偏心安装为30mm,使箕斗重心向外偏离而接近牵引点,牵引点也向外偏离斗箱30mm,牵引点与轨道中心共偏离60mm,具体见下图2所示。

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      箕斗在该斜井上运行的过程中,存在加速、匀速、减速三种运动状态,从力学的角度对其牵引力进行分析,不难发现,箕斗在加速运行状态下,其偏心牵引力T最大,对钢轨产生的水平分力最大,根据力学受力分析计算及现场监测分析结果知,偏心牵引力T最大为395N,其对箕斗和钢轨的稳定性的影响不太大。

      3)采用前后独立矿岩仓的布置形式、整体道床的结构形式等技术;

前后分别设立矿石仓与废石仓,在提升线路上,两仓中心的水平距离相隔10m,互不相连。前仓为矿石仓,后仓为废石仓,两仓上部均设卸载曲轨,后仓卸载曲轨内侧,设有活动过桥。装载硐室的设置与前后仓相对应,矿石装载点在后(下),废石装载点在前(上),两者平距相隔15m,这样装卸便能上下配合。调换矿岩提升时,卷扬机不需调整钢丝绳长度。

      提升线路全部铺设43kg/m轨道,轨距1710mm,双线部分线路间距为2560mm,全部用鱼尾板连接,配用70型扣板式扣件,轨路基础全部采用钢筋混凝土支承块式整体道床,螺旋道钉用硫磺锚固的方法固定。为了加强轨路的稳固性,设计在每付轨道中安装轨距拉杆3根,穿销式防滑器3对。在轨道中间每隔8m安装一个托辊,其托辊有两种,在错车道以下以及双道部分安装平托辊,错车道以上的单轨线路安装双轮托辊,直径均为Ф160mm。箕斗运行时对钢轨产生水平分力,要求轨道与轨下基础稳定性能好,采用整体道床较为合理。

      4)在后卸式箕斗底后侧用焊上角钢,形成“八”字形导水槽,从而避免了后卸式箕斗泄漏泥浆污染运输线路的现象,改善了斜井的工作环境。

      由于斜井存在一定的倾角,装满矿石和泥浆的箕斗在提升过程中,由于重力作用和提升途中出现的颠簸,箕斗中的泥浆容易从安装在箕斗后部的卸载门的门缝隙处泄漏出来,洒落在位于箕斗下方的运输轨道上,对托辊和轨道造成污染,对安全生产造成影响。

      为了解决这一现象,设计人员决定在箕斗底后侧用角钢焊上“八”形导水槽,使漏出的泥浆由导水槽流入道心空处,不致污染托辊和轨道。其对后卸式箕斗的改造结构简单、易于实现、生产成本较低且能够解决泥浆泄露对托辊和轨道造成污染的问题。

      本技术通过攻克长距离大倾角箕斗斜井的设计、施工、安装、提升运输等技术难题,实现了大倾角长距离单轨双箕斗斜井的设计,综合考虑其建设成本、生产能力、安全性等因素,该技术在国内外处于先进水平。

三、关键技术路线

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四、获奖或专利情况

      1)获奖情况

      2012年度中国365bet亚洲官方投注工业科学技术进步二等奖。

      2)专利情况

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五、应用领域及范围

      该技术适用于矿体埋藏不太深、年生产能力为50~100万t/a的中小型矿山的安全高效生产需求,也适用于大型矿山的扩产改建,其推广能够提高我国金属非金属矿山的机械化水平,推动我国采矿技术的发展,在一定程度上提升矿山的本职安全性,降低事故的发生,保障从业人员的生命安全,促进了社会和谐健康发展。

六、核心技术主创人

      徐  勇  1982年毕业中南矿冶学院采矿专业  高级工程师

      曹哓平  采矿高级工程师,注册咨询工程师,现任365bet亚洲官方投注采矿工程设计研究所所长。

      喻科群  采矿高级工程师,注册矿山工程监理工程师,现任365bet亚洲官方投注采矿工程设计研究所副所长。

      成德兴  1988年毕业中南工业大学采矿专业  高级工程师  现任湖南有色新田岭矿业有限公司副总经理兼总工程师



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