采用橡胶衬板加固主溜井的可行性探讨.pdf

2 0 0 2年 8月 第 3 1卷第 4期 有 色 矿 山 Non f e r r ou s M i ne s Au g． ， 2 0 0 2 VO 1 ． 31 NO． 4 采用橡胶 衬板 加 固主溜 井 的可行性 探 讨 张 增 贵 ， 安 建 英 中 国有 色工 程设 计研 究 总 院， 北 京 1 0 0 0 3 8 [ 关 键 词 】主 溜 井 ； 加 固 ； 橡 胶衬 板 [ 摘要 】介 绍 了金 属 矿 山主溜 井 的几 种加 固形式 ， 对橡 胶 衬 板在 主溜 井 加 固 中 的应 用 可 行性 进 行 了分 析 ， 并 介绍 了该 种 加 固方式 在 国 内外 的探 索情 况 。 [ 中图分类号 】TD 3 5 2[ 文献标识码 】A[ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 4 0 0 2 2 ． 0 3 Di s c u s s i o n o n t he f e a s i bi l i t y o f ma i n c hut e r e i nf o r c e m e nt b y r ubb e r l i ni ng ZHANG Z e n g g u i ．AN J i a n y i n g C h i n a No n f e r r o u s En g i n e e r i n g a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e ff i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r d sm a i n c h ut e；r e i nf or c e m e nt ；r ubb e r l i ni ng Ab s t r a c t S e v e r a 1 1 i n i n g f o r ms o f ma i n c h u t e i n me t a l mi n e s a r e r e v i e we d b r i e f l y ．t h e f e a s i b i l i t y o f ma i n c h u t e r e i n f o r c e me nt by r ub be r l i ni n g i s a na l y s e d， a nd t he a p pl i c a t i on o f t hi s l i ni n g f or m a t h ome a nd a br oa d i s a l s o i n t r o d1 】 c e d． 1 引言 主溜井系统做为矿山生产的一个重要组成部分． 其能否正常运 行对于矿 山的稳定生产有 着重 要的影 响。主溜井 系统 一般包括卸载 站 、 溜井 、 矿仓 和底部 给料机硐室， 对于大中型矿 山还包括破碎站等 。主溜 井系统 由于是矿 石 的溜放 通 道， 所 以根 据 矿 山 的具 体情 况进 行相应 的 加 固以减 少矿 石 的冲击 和 磨损 ， 使 主溜井 系统安 全运行成 为保证 正常生产 的关 键。 2 金 属 矿 山溜 井 系 统 常 用 加 固材 料 根 据主 溜井 所 在围岩 的工 程地 质和水 文地 质。 特别是岩层 的构造 及节 理裂 隙 情况 。 结 合 溜放 物料 的块 度 、 硬度 、 粘 性 ， 以及 物料 在溜 放过 程 中作 用于 支护壁的静 压力 、 冲击 力 和 在进 行 堵塞 处理 时 可能 采用的特殊 处理 方 式等 综 合因 素， 各 个矿 山选择 不 同的加 固材 料进行加 固处理 。 目前 国内金属矿 山常 用的加固 形式 主要 有 钢 轨加 固、 普通 钢 板 或 锰 钢 板 加固和高锰钢板 加固。 钢轨 加 固 钢 轨通过 连接 件或 固定件将 钢轨 固 定在 岩壁上， 再通 过 锚杆 或 生根钩 与 混凝 土或 钢 筋 混凝土 固结为一个整体 。钢轨 加固的优点是成本 低 [ 收稿 日期】2 0 0 2 0 5 1 1 [ 作 者 简介 】张 增 贵 1 9 6 9一 ， 男， 河 北 平 山 县 人 ， 工 程 师 ． 从 事矿 山设 计 工作 。 廉 。缺点是 施工难度大 ， 施焊 工作量大 ， 施工 质量可 控性低， 发生脱 轨现 象 后 溜井堵 塞 处理 困 难。此 种 加固方法一般 用于生 产规模不大 的矿 山。 普通钢板 或 锰 钢 板 加 固 普 通 钢 板 或 锰 钢 板 通过 锚 固爪或 锚 杆 固定 在混 凝土 或 钢筋 混凝 土 上 。普通 钢板 加 固的优 点是 节 省支 模 材料 ， 工 程造 价低， 加固可靠 ， 损坏后修 复工作容 易。缺点是耐 磨 性能 低。此种加 固方 式 只适 用 于矿 石硬 度 小， 服 务 年 限短的小型 矿山。锰钢板 加 固的方法 与普通钢板 相 同， 其耐 磨性 能和 抗 冲击性 能 比普通 钢 板高 出许 多。 但 费用也要 高 出一些 。 高锰 钢板加 固 高锰 钢板可焊性 及再加工性 差， 衬板通常 采用铸造成 型。 固定方 法采用锚 杆锚固和 挂钩 固定两种形式 。该 种加 固方 法的优点是抗 冲击 抗磨损性能 良好， 加固可靠 ， 服务 时间长 。缺 点是 加 固成本高 ， 安装 搬运 劳 动强 度大 。此 种 加 固方 式 一 般 用 于 大 型 矿 山 。 尽管 上述 三 种钢性 加 固材 料在 矿 山使 用 普遍 。 且历史久远 ， 但在 施工 和生产过 程 中存在 着不足 各 加固构 件单件重 量较 大 ， 在安 装和 更换 中劳动 强 度 大 、 施工难 度大 、 安全隐患 多 、 生 产现场噪音大 。 3 橡 胶 衬 板 应 用 于 溜 井 加 固的 可 行性 3 ． 1 橡胶衬板 针 对常规 钢性 加 固材 料所 存在 的不 足， 现在 国 维普资讯 第 4期 张增 贵等 采用橡胶衬 板加 固主溜井的可 行性 探讨 2 3 内外都 在尝试一种 新型 的加固材料 耐磨橡胶 衬 板来改 善常规钢性 加固方式 的缺 陷。橡胶 衬板是将 高耐磨 、 抗冲力好 的橡胶 经过 硫 化 高 压处理 附 着在 钢骨架 上， 形 成适应不 同加 固情 况 的挂 件或予埋 件。 耐磨橡胶 衬板现在 已经在球 磨机领 域广泛 的推 广和 使用 ， 从其使 用情 况来看该 种材料有如 下特点 。 1 耐磨性 能优 良 橡胶衬板 有着极佳 的耐磨性 能 ， 一般它为钢 轨的 4 ～8倍 ， 锰钢板 的 2 ～4倍 。橡 胶衬板 的耐磨性能缘 于它 良好的弹性 ， 当有 载荷时 ， 橡胶收缩 ； 当载荷 卸掉， 橡 胶恢复原状 。磨损往往 包 含许多种不 同的作 用原 理， 对 于橡 胶 有三 种基 本 的 磨损方式 滑动 磨损 ， 移 动 的颗 粒磨 光橡 胶 表面 ； 剪 切磨损， 尖状 外形 带有 高碰 撞 能量 的 物体掉 到 橡胶 表面引起对 橡胶表面 的切割 ； 压碎磨损 ， 当橡胶表 面 受到大 的压应力使其弹性难 于恢 复 时产生破坏 。 2 重量轻 易于安装和维修 橡胶 的 比重约相 当 于钢材的 1 ／ 7 ， 采 用相 同 的加 固厚 度情 况 下 橡 胶衬 板的重量相 当钢加固构件 的 1 ／ 5 。如 此轻 的重 量既 方便运输 、 搬 运， 更 方便于安 装 、 维修 ， 对 于减轻劳 动 强度有 着直接的好 处 ； 另外 也有 利 于避 免安 装工 作 中出现工伤事故 。 3 极 佳的吸震隔震效 果 橡 胶衬板具有 很好的 吸震隔震效果 ， 对 于降 低工 况点 的 噪音 、 减轻 震 动、 改善工作 环境有很 好 的作 用 ， 一般 情 况 下采 用橡 胶 衬板可将 工况点的 噪音降低 5 0 ％； 同 时 由于 橡胶 的 缓冲作 用， 它可 以在 一 定程度 上减 轻 大块 矿 石对 加 固层 的冲击。 4 便捷多样 的安装方式 橡胶衬板 可根据工 程 加固位置的不 同做成 相 应 的构件 方 便安 装 ， 一 般 采 用内螺纹锚杆对 橡 胶衬 板进 行锚 固 ， 这 种 方式 有利 于施工 和使 用过 程 中的维 修 更换 ， 也可 以根 据 旋工 和安 装 习惯做成 外挂式 。 5 高 的 综 合经 济 效 益 橡 胶 衬板 虽 然单 价 较 高， 但它 的比重小 、 寿 命长 ， 所 以在 加 固工程 中综 合 经济效 益 比较 显 著。 例如 对 于 一 个 容 积 为 2 4 0 m0 的矿仓 ， 矿石 的通 过量为 3 O 0 0 t ／ d ， 采用不 同的 加 固 材料其综 合效益对 比见表 1 。 从表 l中综合效益对 比可 以看 出采 用橡胶衬 板 进 行矿仓加 固在经济上是 最合适 的。 6 抗 切割性 能较 差 橡胶 衬板 由于其抗撕强度 比钢铁要 低得多， 矿 石尖 角 的高 速 冲击 会形 成对 橡 胶衬板 的切割， 从而导致其使 用寿命缩 短。 表 1 各种不同加圈衬板综合效益对比表 注 总 价 为一次 加 固费用 ； 效益 对 比是 指在 一次 加 固橡胶 衬板 使 用的 时间 内使用 其 他加 固材料 所需 的 费用 。 3 ． 2 溜井 加固材料 应具 备的性 能 作为溜 井加固材料 ， 应具备 以下性 能 ① 良好 的 耐磨性 能 。 良好 的耐磨性 才能保证 有较长的使 用寿 命 。避 免频繁 的更换 加 固件 ， 影 响生产 、 增加生 产成 本 。②加 固结构 简单 、 加 固可 靠， 便 于箍工安装及 更 换 。③ 较高 的综 合效益 。初 次加 固和使 用维护 的综 合效益 要 高 。④ 低 污 染 。污 染 是 指 噪 声 和 粉 尘。 加 固后 尽量使现场 的操作 人员有一个 比较舒适 的工 作环境 。⑤抗冲击性 能要好 。加 固材料 应能抵抗物 料冲击 而不致损坏 、 失效 。 3． 3 橡 胶衬板 作为加固材 料的可行性 橡胶 衬板 完全 具备 加 固材料 ① ～④ 点 的要求 。 但 由于其抗撕 裂强 度低 ， 所 以纯 橡胶 抗 冲击性 较 钢 材要 弱， 对 于纯橡 胶 的这 个缺 陷 在橡 胶衬 板 结构 设 计中可 以采 用相应的措 旋来改善和 弥补。增强橡 胶 衬 板的抗剪 切能力是其 能否成功应 用于溜井加 固的 关键 。橡胶衬板 的耐磨效 果很大程度 上取 决于 冲击 角度 ， 如果 矿石垂直 冲击衬板 ， 冲击力 被橡胶吸收 并 且橡胶 的弹性 使衬 板 很快 回复到 原 来 的形 状， 橡 胶 衬板受 到较少 的磨损。如果物 料冲击 角度过 小则橡 胶表 面会撕裂 。冲击角度对橡 胶衬板 的磨损影响 见 图 1 j 三 躲 々 图 1 ； 中击 角 度对 橡胶 衬板 磨 损 的影 响 橡胶衬 板其 良好 的耐磨性能 是缘于其所具 备的 弹性 ， 如果橡胶衬板太 薄 ， 冲击点 的冲击力过大将 导 维普资讯 2 4 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 致橡 胶衬板 的局部破坏 ， 这种现象 通常 叫做 “ 击 穿” 。 因此橡胶衬板 必须选择 足够的厚度 以吸收矿 石的冲 击 ， 而不 致于遭受 击 穿破 坏 。橡胶 衬 板厚 度 的选 择 可按橡 胶衬板 厚度与矿石 下落的高度 及矿石块度关 系表 见表 2 来选取 。 表 2橡 胶衬 板厚 度 与矿 石 下落 高 度 及矿 石块 度 关 系表 通过 表 2可 以看到橡 胶衬板 必须具有一 定的起 始厚度 ， 所 以在矿石通过 量低， 冲击 力过大 的情 况下 采用橡 胶衬 板 在 经 济 上 不 合适 。针 对 矿 石 通 过 量 大 ， 矿石下落 高度大 ， 冲击速 度 大 的情况 ， 在 工艺 允 许的条件 下通过 加设 降速 链条等手段 减少矿 流对加 固层的直接 冲击， 同 时可 采 用锯 齿状 的大 型 加厚 橡 胶衬 板来加 固便能 满足此时 的工 况要求 。 综上 所述橡胶衬板 在 自身所具备 的优点 的基础 上 ， 通过选取 合适的橡胶衬 板厚度 、 采用锯齿 形结构 调 整橡 胶面与矿石 流的接 触角度 便可很好地 满足各 种最 恶劣加 固条件 下的工况需要 。 由此可 见橡 胶衬 板 作为加 固材料是 完全可行 的。 4橡 胶衬 板 在 溜 井 系统 加 固 中的应 用 橡 胶衬板 作为一种新型 的加固材料 引起 国 内外 的普遍关 注， 瑞 典 、 加拿大 、 前 苏联 在 9 0年代 中期就 开始 了对橡 胶衬 板 的应 用实践 ， 目前 主要 应 用 在溜 井 系统 内的大型卸 矿站 矿石 最大 块 度 为 l m， 落 矿 高度 达到 4 m 。在 马来西亚 和印尼的部 分矿 山也有 了橡 胶衬板加 固卸矿溜槽 的应用实例 。 在国 内橡胶衬 板作 为溜井 系统的加 固材料应用 实践 要晚一些 。三 山岛金矿将 选矿车 间更换 下来的 橡胶衬板 应用到坑 内的卸 矿站 加固 中， 以替 代 以前 所 用的钢轨和锰 钢板加 固。从使 用情 况来看 效果 比 较理 想， 解 决了在 大流 量 矿 石冲击 下 加 固层 很短 的 时间 内就破坏掉 落的 问题 。 目前 国内 已有海南 司克 嘉橡胶制 品有 限责任公 司 引进 瑞 典 S KE GA的专 利 技 术生产 出了各种配套 的橡胶衬板 。在 山西 省中条 山铜 矿坑 内两个矿仓及 湖北鸡笼 山金矿坑 内两个矿 仓 一个转运站 的加 固 中设 计采 用 了该 种橡 胶 衬板 。 不 久便会安装 到位投入 生产。 5 结 语 橡 胶 衬板 作 为一种 新 型的 加 固材料 ， 有 传统 钢 性 加固材料无 可 比拟 的优 点， 完 全可 以 用于 溜井 系 统 的加 固。它的 出现和 应用增大 了溜井 系统 加固材 料的选 择余地 。在将 来 的 溜井 系统 加 固工 程 中， 橡 胶 衬 板 会 得 到 广 泛 的 应 用 。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] 采矿设 计 手册 编 委 会 ． 采 矿设 计 手 册 3 [ M ] ． 北 京 中 国建筑 工 业 出版 社 。 1 9 8 9 ． [ 2 ] 张 小 平等 ． 海南 司 克盛 橡 胶制 品 公司 ． 海南 石 碌 ， 1 9 9 8 ． [ 3 ] 张清 ． 金属 磨损 和 金 属 耐 磨 材 料 手 册 [ M ] ． 北 京 冶 金 工业 出版社 ． 1 9 8 9 ． 大 冶 公 司诺 兰 达 炉渣 选 工程 进 展 顺 利 大冶有色金 属公司投资 3 0 0 0万元兴 建的 2 0万 t 诺 兰达炉 渣选工 程正 在旋工 中， 土 建部分 已完 成工 程 总 量 7 0 ％左右， 投入资金 已达 6 0 0余 万元 。 2 0万 t 渣选工 程是 国家重 点推荐 的 环保 及综 合利 用项 目， 由大 冶有 色 实业 公 司投 资， 与新 冶铜 矿 共 同 承 建。工程选址 在大冶公 司冶炼 厂西边 ， 占地 1 0 0亩， 主要 用于诺兰达炉 低铜 炉渣进 行选矿处理 。该项 目作 为诺 兰达炉 冶炼工艺 的配套项 目， 采 用无尾砂坝选矿 的先进 技 术， 废 水全部 回收 利用 ， 并 对产 出 的尾砂进 行 再 处理 。该 工程投 产后 。 工 厂年 处理 诺 兰达炉 渣 2 0万 t ， 产 出铜精 矿 含铜 8 5 0 0 t ， 铁 精 矿 5 ． 5万 t ， 尾 砂 1 2 万 t ， 年创产值 5 0 0 0万元 。对厂 区和周边 农村的环境保 护起到很好 的作 用。 这项工 程于 2 0 0 2年 4月正式动工 ， 目前 中碎 、 细 碎、 转运站 、 沉 淀池等 主厂房建设 已全部铺开， 预计 9月 3 0日土 建工 程全部完工 ， 1 0月安装中 、 小型机器 ， 1 2月 1日开 始试 生产 。 刘 旺林 维普资讯