陳志興

(紫金礦業(yè)建設(shè)有限公司廈門設(shè)計分公司)

20世紀(jì)80年代，我國在學(xué)習(xí)借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在礦山迅速推廣應(yīng)用振動放礦技術(shù)，并取得了良好的效果。振動放礦技術(shù)不僅在溜井放礦中廣泛應(yīng)用，而且發(fā)展到采場出礦、高溜井放礦及礦倉中應(yīng)用。振動放礦原理是借助礦石重力及利用振動電動機(jī)的激振力驅(qū)動臺板作周期運(yùn)動，將礦物拋起向前運(yùn)動，以達(dá)到強(qiáng)制放礦目的。由于臺板有激振力，因而更容易破拱，消除堵塞。振動放礦機(jī)在現(xiàn)場使用過程中，也普遍存在著放礦能力不足和臺板板結(jié)的問題，結(jié)合具體礦山振動放礦機(jī)的使用情況來分析和解決問題以保證可持續(xù)安全高效生產(chǎn)。

1 振動放礦系統(tǒng)簡介

某金礦為露天開采，采選規(guī)模為10 000 t/d。露天采場礦石經(jīng)自卸式汽車運(yùn)至采場境界外固定式破碎站，經(jīng)過顎式破碎機(jī)粗破后進(jìn)入礦石溜井，由溜井底部的FZC-3.5/1.4-7.5型單臺板振動放礦機(jī)放礦進(jìn)入膠帶輸送機(jī)，最終運(yùn)至選廠堆場。礦石松散密度為1.767 t/m3，最大塊度為300 mm，礦石含水率為6.28%，含泥量為2%～5%，礦石自然安息角為39°。FZC-3.5/1.4-7.5型振動放礦機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。溜井振動放礦系統(tǒng)配置見圖1。

表1 FZC-3.5/1.4-7.5型振動放礦機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 存在的問題及分析

礦石溜井振動放礦系統(tǒng)設(shè)計放礦能力為700 t/h，生產(chǎn)試車期間發(fā)現(xiàn)實際放礦能力為500～550 t/h，同時振動放礦機(jī)臺板板結(jié)。結(jié)合存在問題，通過走訪現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)溜井里存在涌水，實際礦石含水率達(dá)到10%；實際礦石含泥率3%～6%，其中包含高嶺土；礦石粉礦含量較高；振動放礦機(jī)未嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行埋設(shè)安裝。

3 解決措施

振動放礦機(jī)設(shè)計的埋設(shè)參數(shù)與實際的埋設(shè)參數(shù)對比見表2。可知，實際的眉線高度為1 134 mm，眉線角為35°，雖然與設(shè)計的參數(shù)有出入，但結(jié)合礦石性質(zhì)(最大塊度為300 mm，自然安息角為39°)來看，均在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)；而實際的埋設(shè)深度比設(shè)計的埋設(shè)深度少150 mm，對放礦能力有較大影響。振動放礦機(jī)的埋設(shè)參數(shù)示意見圖2。

眉線高度h的確定主要取決于大塊礦石的塊度d和大塊通過系數(shù)K，即h=Kd，K取1.6～2.2；在h值確定后，將h=h0作為合理埋設(shè)參數(shù)應(yīng)滿足的條件，目的在于保證出礦口的礦流通過斷面,h0過小會影響振能的有效傳播和大塊的通過，h0增大意味著埋設(shè)深度LA的增加，當(dāng)增值過大時，由于參振重量過大，會引起振動臺面受礦端的振幅變小，不利于出礦能力的提高[1]。通過上述分析可知，LA減小同時也意味著h0的減小，會影響振能的有效傳播。

為了保證振動放礦機(jī)停機(jī)時礦石不從臺面撒落，眉線角δ要比礦石的自然安息角小2°～4°。

圖1 溜井振動放礦系統(tǒng)配置(單位：mm)

埋設(shè)參數(shù)眉線高度h/mm埋設(shè)深度LA/mm眉線角δ/(°)設(shè)計1200100037實際113485035

圖2 振動放礦機(jī)埋設(shè)參數(shù)示意

當(dāng)h=h0時，根據(jù)圖2幾何關(guān)系，可導(dǎo)出埋設(shè)深度LA的計算公式，即

(1)

式中,α為振動臺面傾角，(°)；y為振動放礦機(jī)出礦礦石靜止角，一般比礦石堆積角小5°～10°；h為眉線高度，mm。

接合埋設(shè)參數(shù)和動力參數(shù)對技術(shù)生產(chǎn)能力的影響進(jìn)行定量地分析計算。

振動放礦機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)能力為

Q=3 600gh0Bv,

(2)

(cos2πnp-1)sinβ] ,

(3)

(4)

式中,Q為技術(shù)生產(chǎn)能力，t/h；g為礦石的松散密度，t/m3；h0為眉線高度，mm；B為振動放礦機(jī)的臺板寬度，mm；v為礦石輸送速度，m/s；A為振幅，mm；w為振動頻率，Hz；α為振動臺面的傾角，(°)；b為礦石的拋射角，(°)；np為跳躍系數(shù)，取決于工作狀態(tài)系數(shù)KV，KV=K0/cosα，K0為振動強(qiáng)度，一般取1.0～2.3,工程上np的取值見表3，采用插值法，計算得出np=0.72。

表3 跳躍系數(shù)與工作狀態(tài)系數(shù)的關(guān)系

根據(jù)實際放礦機(jī)的埋設(shè)情況和礦石的主要性質(zhì)，結(jié)合表1、表2及式(2)～式(4)得出振動放礦機(jī)的技術(shù)生產(chǎn)能力Q=940 t/h。

調(diào)整振動臺面角度α到16°,計算得出技術(shù)生產(chǎn)能力Q=980 t/h。

通過上述計算，將振動放礦機(jī)的臺面傾角α由14°增大到16°，可使技術(shù)生產(chǎn)能力加大40 t/h。

使用生產(chǎn)能力為

Q′=KQ,

(5)

式中,Q′為使用生產(chǎn)能力，t/h；K為生產(chǎn)能力影響系數(shù)，取0.4～0.8。

振動放礦機(jī)的使用生產(chǎn)能力要比技術(shù)生產(chǎn)能力小，影響因素相對復(fù)雜，主要影響因素有振動放礦機(jī)的動力系數(shù)、埋設(shè)參數(shù)、礦石塊度、礦石含水率、粉礦比例和礦石黏結(jié)性等。動力系數(shù)、埋設(shè)參數(shù)在上文已定量分析過，現(xiàn)對余下因素對生產(chǎn)能力的影響進(jìn)行定性分析。接合該礦實際，礦石黏性較大，對放礦能力的影響較大；礦石最大塊度為300 mm，實際埋設(shè)的眉線高度為1 134 mm，為礦石塊度的3.78倍，不太影響放礦能力；溜井里存在涌水，實際礦石含水率達(dá)到10%，粉礦含量較高，且實際礦石含泥率3%～6%，其中包含高嶺土。3個因素疊加將很大程度影響放礦能力，降低礦流的速度，這也是放礦機(jī)臺板板結(jié)的主要原因。

針對放礦機(jī)臺板板結(jié)問題，防板結(jié)的有效手段之一是加大礦物在臺板上的流速。加大流速有2項措施:一是使埋入段(臺板伸入溜井部分)有效起振。當(dāng)激振中心與參振中心一致時,臺板前后振幅一致，這是一種理想的工作形式,但很難準(zhǔn)確把握；當(dāng)激振中心在參振中心之后時,臺板繞前支點(diǎn)作扇形擺動,臺板后部振幅大而前部較小,臺板埋入段的礦物流速加快而前部流速減慢,后部物料推著前部物料運(yùn)動,因而能保證較大的礦流；當(dāng)激振點(diǎn)相對參振中心前移，臺板繞其后部支點(diǎn)作扇形擺動，激振點(diǎn)越往前移，臺板后部的振幅越小，埋入段礦物難以起振，礦流速度降低，甚至不能流動；由于該振動放礦機(jī)埋入深度較設(shè)計減少了150 mm，可將激振中心適當(dāng)后移，保證埋入段礦物的有效起振。二是加大臺板傾角[2]。隨著臺板傾角的增大，礦物在臺板上的流動性增大，但臺板傾角越大，物流的控制越難，一旦超過自然安息角，易發(fā)生跑礦事故，因此，振動臺板的傾角可以設(shè)計為16°～22°，一般以不超過20°為宜;通過將該振動放礦機(jī)前支腿切短，臺板傾角改造為16°，改造后眉線角為37°，小于自然安息角39°，滿足設(shè)計要求。改造后溜井振動放礦系統(tǒng)配置見圖3。

圖3 改造后溜井振動放礦系統(tǒng)配置(單位：mm)

防板結(jié)的另一種有效手段是在溜井周圍打疏水孔，最大程度減少涌水進(jìn)入溜井，降低礦石的含水率。含水率降低，礦石中所含的高嶺土的黏性也降低。另外，從采礦方面，采用配礦方法，降低礦石的含泥率和粉礦含量。含泥率和粉礦含量降低，含水率降低，可以有效降低礦石的黏性。

4 結(jié) 語

根據(jù)振動放礦機(jī)放礦能力不足和臺板板結(jié)的問題，通過將臺板傾角由14°加大到16°、調(diào)節(jié)激振中心至參振中心之后、在溜井周圍打疏水孔以減少涌水和配礦等改造優(yōu)化，基本解決了放礦機(jī)臺板板結(jié)問題，同時，該放礦機(jī)的生產(chǎn)能力也達(dá)到了設(shè)計所需的700 t/h。該項目改造實施后，有力地保證了井下穩(wěn)定高效生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 王運(yùn)敏.中國采礦設(shè)備手冊[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[2] 黃繼榮.振動放礦機(jī)漏水、跑礦與粘底的對策[J].礦山機(jī)械，2003(10):78-80.