CN109356643B

CN109356643B - 地下无轨采矿斜井提升汽车的方法

Info

Publication number: CN109356643B
Application number: CN201811181035.4A
Authority: CN
Inventors: 刘照朗; 刘永昌
Original assignee: GUANGDONG ANYUAN MINING TECHNOLOGY SERVICE Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG ANYUAN MINING TECHNOLOGY SERVICE Co Ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: CN109356643A

Abstract

本发明是地下无轨采矿斜井提升汽车的方法，以斜井取代常规的汽车运输斜坡道，井筒中设置阶梯式串连台车和配重车，台车横向装载运矿汽车，在提升机和配重的组合作用下完成斜井井筒段的提升任务，从而取代常规斜坡道汽车自爬坡运输方式；斜井台车提升方式与常规斜坡道汽车爬坡方式相比，节省基建开拓工程量60％以上，降低能耗80％以上，节约提升成本70％以上，减少运输汽车数量50～70％，能够采用清洁能源和实现清洁生产。

Description

地下无轨采矿斜井提升汽车的方法

技术领域：

本申请属地下采矿技术领域，针对斜井开拓、无轨采矿工艺的斜井台车提升运输。

技术背景：

无轨采矿以运输环节简化、作业效率提高、生产管理方便等优势越来越受到矿山的看中和偏爱，无轨采矿的现有技术方法是斜坡道汽车自爬坡运输，将矿石从采场直接运输到地表；但是，斜坡道汽车自爬坡运输方式的几种弊端严重制约了无轨采矿向深部发展：其一，运输斜坡道线路包含缓冲路段的平均纵坡一般不大于8％，总线路长度约是开采深度的12倍以上，开采深度增大造成的运输线路投资和维护成本使矿山难以承受；其二，汽车自爬坡运输方式的燃油、轮胎和维修等综合成本随开采深度增大急剧攀升使矿山不堪重负；其三，重载爬坡使汽车热效率降低，黑烟尾气对井下空气的污染程度随开采深度增加而愈发严重，为井下生产环境所不容；对于露天矿山，开采深度主要受到边坡角和剥离量的制约，不可能无限制向深部开拓，这也同时判定了露天矿汽车运输的极限深度；但地下矿山不存在边坡角和剥离量限制，无轨采矿具有向深部发展的巨大空间，只要能克服这些弊端，无轨采矿技术必将给地下矿山带来最佳机遇；本发明旨在克服地下无轨采矿的上述弊病，以大断面、大倾角斜井取代斜坡道以减少线路投资和维护费用，以台车+配重提升汽车的方式取代斜坡道汽车自爬坡方式，使提升阶段的能耗、轮胎和维修等综合成本极大降低；以清洁能源电力取代高污染能源柴油，改善井下空气环境。

发明内容：

如图1和图2所示，以斜井5取代常规的汽车运输斜坡道，斜井断面依据运矿汽车11的长度、汽车11+台车15的高度来设计；井下运输汽车的规格一般较小，斜井断面一般不超过宽×高＝8m×5m；斜井两侧设置台车运行的两对轨道7，斜井底板开挖地沟5并铺设配重轨道8以运行配重车12；台车能组合成多节串连的阶梯式承载平台，用于横向装载多辆运矿汽车；地沟中的配重车12也要设置成多节串连模式，以适应地沟空间；本申请文件将这一套提升运输系统称为斜井台车提升方式，斜井台车提升方式的运行方法是：摩擦轮提升机1的钢丝绳3两端分别连接串连的阶梯式台车和配重车；台车装载运矿汽车，并在提升机和配重的组合作用下完成斜井井筒段的提升运输；台车与各中段车场的连接方式是：如图1所示，在与斜井大致直交的中段接驳车场10中，设置对应台车的阶梯式对接车道14，运矿汽车通过摇台或铺板上下台车，驶离和抵达各中段作业；台车与井口地表的连接方式是：井口设置接驳栈桥4和对应台车的阶梯式对接栈道13，运矿汽车通过摇台或铺板上下台车，与地表各场所联通；若存在分段装车情况，运矿汽车从上中段分流到各分段装载，再由下中段台车提升，汽车不走上坡路。

斜井台车提升方式中：配重系统的自重和台车系统的自重这两个参数，要参考摩擦轮的摩擦系数、运矿汽车自重、装载矿石重量几个因素进行计算设计，选取合理的配重参数和台车自重参数，以实现台车提升系统在装载重车、装载空车和无装载三种工况下都能顺利运行的效果；斜井台车提升方式的台车可以是单节或者多节串连，中段和井口的对接方式可以是阶梯式对接，也可以单阶对接而靠移动台车来对接汽车上下。

斜井台车提升方式与常规斜坡道汽车爬坡方式相比，主要技术效果有以下几个方面；其一：常规汽车斜坡道线路长度＝综合纵坡坡度的倒数×开采深度h≈(1/8％)h＝12.5h，斜坡道断面(含错车道)约20m²，基建开拓量≈250h(m³)；斜井台车提升方式的斜井长度≈(1/sin30°)h＝2h，斜井断面(含配重地沟)约45m²，基建开拓量≈90h(m³)；二者相比，90/250＝36％，即是斜井台车提升方式能够节省基建开拓量64％；其二：常规斜坡道汽车重载爬坡方式的综合能效＝发动机重载爬坡效率约32％×变速箱效率98％×蜗杆传动效率96％×轮胎附着爬坡驱动效率约85％×(矿石载重/(汽车自重+矿石载重))约55％≈14.0％；斜井台车提升方式的综合能效＝电网和线路效率约96％×电动机效率约93％×摩擦轮卷扬机效率约96％×台车与配重系统效率约97％≈83.1％；(1/83.1％)/(1/14％)≈16.8％，即是斜井台车提升方式的能耗仅相当于常规斜坡道汽车爬坡方式的16.8％，节能效果为83％以上；其三，由于汽车不再爬坡负重行驶，轮胎和维修费用估算会降低60～70％，包括能耗降低，综合提升成本会降低70％以上；其四，车辆运输的时间循环按400m开采深度测算：常规斜坡道汽车爬坡方式的循环时间≈(2×线路长度/均速度)+井下井上装卸运行时间+中段与井口等待时间≈((2×400×(1/8％))/2.5)+720+0＝4720(秒)≈78.7(分钟)，式中汽车平均速度取9公里(2.5m/s)，含缓冲路段在内的斜坡道综合坡度取8％；斜井台车提升方式的循环时间≈(2×(400/sin30°))/提升速度(6m/s)+加减速时间+井下井上装卸运行时间+中段与井口等待等待时间≈((2×(400/0.5)))/6+2×20+720+2×25≈1077(秒)≈17.9(分钟)；78.7/17.9≈4.4，即是400m开采深度时同样产量情况下，常规斜坡道汽车爬坡方式所需要的汽车数量是斜井台车提升方式的4.4倍；其五，由于汽车消除了重载爬坡运行，作业条件轻松，能够改用清洁能源电力或液化气，使井下空气环境极大改善；综上所述，斜井台车提升方式的技术效果总结为：节省基建开拓工程量60％以上，降低能耗80％以上，节约提升成本70％以上，减少运输汽车数量50～70％，能够采用清洁能源和实现清洁生产。

附图说明：

图1是斜井台车提升方式的俯视示意图，其中A——A、B——B分别是中段接驳车场和井口接驳栈桥的剖面示意图，标注符号的意义如下：

1——提升机摩擦轮， 2——导向轮， 3——提升钢丝绳，

4——井口接驳栈桥， 5——斜井井筒， 6——配重地沟，

7——台车轨道(两对)， 8——配重轨道， 9——车场硐室，

10——中段接驳车场， 11——汽车， 12——配重车，

13——井口阶梯式对接栈道， 14——中段阶梯式对接车道；

图2斜井台车提升方式纵剖面示意图，其中C——C剖面是斜井横剖面示意图，标注符号的意义如下：

1——提升机摩擦轮， 2——导向轮， 3——提升钢丝绳，

4——井口接驳栈桥， 5——斜井井筒， 6——配重地沟，

7——台车轨道(两对)， 8——配重轨道， 10——中段接驳车场，

11——汽车， 12——配重车， 15——台车。

Claims

1.地下无轨采矿斜井提升汽车的方法，其主要技术特征如下：

以大坡度斜井取代常规的汽车运输斜坡道，井筒两侧设置两对轨道用于运行台车，斜井底板开挖地沟并铺设轨道运行配重车；台车组合成多节串连的阶梯式承载平台，横向装载多辆运矿汽车，在提升机和配重的组合作用下完成斜井井筒段的提升任务，从而取代常规斜坡道汽车自爬坡运输方式；台车与各中段车场的连接方式是：在中段接驳车场巷道中，设置对应台车的阶梯式对接车道，运矿汽车通过摇台或铺板上下台车，驶离和抵达各中段作业；台车与井口地表的连接方式是：井口设置接驳栈桥和对应台车的阶梯式对接栈道，运矿汽车通过摇台或铺板上下台车，与地表各场所联通。