江西有色金属  1987, Vol. 1 Issue (4): 13-15
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推广应用爬罐  加快矿山技术改造步伐[PDF全文]
胡永和     
赣州有色冶金研究所
摘要:本文简要介绍了爬罐的种类、用途及国内外生产制造情况,并列举了近年来我国几个有色矿山应用爬罐的实例,揭示了爬罐在地下开采采掘作业中的广阔前景。
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在矿山井巷工程中,天井是一项不可缺少的工程,约占矿山井巷工程总量的20%,占采准切割工程量的50%左右。因此,天井的掘进方法历来都引起人们的极大关注f研究了很多方法来掘进天井。目前,掘进天井的方法大致有:人工支柱法、吊罐法、爬罐法、钻进法及深孔爆破法等。

对于象赣南钨矿这样的脉状矿床矿山,除了一些专用工程天井,如通风井、提升井、溜矿井等能用吊罐法、钻进法和爆破法掘进外,诸如探矿天井、采准天井等只能用人工支柱法或爬罐法来掘进。因为这两种天井掘进法能够适应矿脉在倾向上的变化,可以做到沿脉掘进,掘出来的天井也能满足生产上的要求。就一个矿山而言,专用的工程井的数量毕竟有限,探矿天井及采准天井的数量却是大量的。几乎每个采场就有一条天井,且两条天井的距离相距也很近(约50米)。因此掘进沿脉天井则是矿山采掘作业中十分繁重的任务。不言而喻,人工支柱法掘进天井是建立在手工作业的基础上的,劳动强度大,掘进速度慢,坑木消耗多,很不适应当前生产的发展。因而爬罐法掘沿脉天井在大吉山钨矿首次试验成功后,引起了有色矿山的普遍重视。

爬罐主要由驱动系统、罐笼、工作台及导轨等主要部分组成(见图)。适于掘进倾角为30~90°的各种规格的天井。国外从爬罐在矿山得以应用的30年来,爬罐的生产已经标准化、系列化。例如瑞典阿里马克公司生产的爬罐,其工作平台的规格就有从3米2至30米2的各种规格供用户根据自己的需要进行选择。此外,爬罐所需提升重量的不同而所配备的气功机(或电动机)的功率也不同。总之,用户可以满意地从厂家买到自己所需要的爬罐。此外,该公司提供的爬罐有气动的(STH—5L)、电动的(STH-5 E)、柴油机驱动的(STH—5 D)(见表 1)。苏联特内阿乌兹钨钼公司使用1台KUB—1 A型风动爬罐,于1970年3月创造了月进尺766米的记录。平均昼夜进尺为19.4米,循环进尺为1.59米,凿岩工工效为11.6米3, 挪威格里吞水电站用STH—5EE型电动爬罐,在片麻岩中开掘930米长的独头天井(断面4.5米2, 倾角45°),整个工程纯凿岩时间仅一年。即使是需要支护的天井,也可以用爬罐来完成,波兰、法国都有这样的成功经验。

表 1 国外部分爬罐性能
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PG-1型风动爬罐示意图

爬罐不仅可以用来掘进天井,也可以用来采矿,如苏联KПB型爬罐,就是用来采矿的一个系列,即在爬罐的工作台上装备中深孔或深孔钻机,在天井里向采场打孔,然后再行爆破崩矿。从而随之出现了许多天井崩矿的采矿方案。近年来,在某些高层建筑的工地上,时而也可见到用爬罐作提升设备,用以提升人员和材料。这就是说,此种矿山设备在其他行业也有广阔的应用前景。

六十年代初,我国曾引进了几套爬罐,并在镜铁山铁矿、程潮铁矿及凤凰山铜矿等矿试用。由于缺少备件等种种原因,只有镜铁山铁矿用得较好,并且一直坚持使用至今。在该矿爬罐已成为生产中不可缺少的主要设备。

为了适应矿山生产发展的需要,重庆矿山机器厂于1969年试制了两套爬罐,定名为PG—1型,其技术参数见表 2

表 2 PG—1型爬罐主要技术数据
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八十年代初,重庆矿山机器厂、洛阳矿山机械厂分别应用户的要求,再度组织了爬罐的生产,1985年杨家杖子矿务局又试制成功了电动爬罐。至此,我国不仅可以生产制造气动爬罐,而且也可以生产电动爬罐了。

用爬罐掘进天井,不仅具有减轻工人劳动强度,改善作业条件,作业安全,成井速度快等优点,而且适用范围也较广泛。近年来不少矿山都先后应用了爬罐,都获得了很好的效果(见表 3)。

表 3 爬罐掘天井的主要技术指标
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大吉山钨矿于1985年采用PG—1型风动爬罐,在f=14左右的变质砂岩中掘进了高达121.8米的垂直管缆井,全部掘进工程70天完成。该矿于1932年开展的急倾斜薄矿脉留矿法工艺及设备改进研究的科研项目,是以爬罐为主体的项目,即采用爬罐掘沿脉天井,随后用爬罐进行留法采矿。通过这个项目的研究,得出如下结论:在薄矿脉开采中应用国产PG—1型爬罐,解决了钨矿开采中长期存在的技术难题,为钨矿山技术改造开避了新的途径。爬罐法掘沿脉天井,有紧跟矿脉,适应性强,工艺简单,作业安全,掘进速度快,节约坑木等优点,在中等稳固以上的倾斜至急倾斜薄矿脉矿山具有全面推广的价值。

画眉坳钨矿用TD—1.6×1.6型电动爬罐掘进了两条总长达98米的天井,效果明显。其掘进效率比支柱法及昂罐法高1~3倍。该矿的体会是:爬罐是一种比较理想的天井掘进设备,它不仅适用于一般天井,而且适用于高盲天井及沿脉天井的掘进,有推广应用的价值。

东坡有色金属矿因天井掘进困难,曾试用过挂罐法、吊罐法等掘进方法,但均未解决矿山的实际问题。1985年引进了爬罐掘进天井的新方法。实践证明,爬罐法适应性强,成功地解决了斜、高、肓天井的掘进问题。可用于掘进小断面的天井,取搭了满意的效果。东坡矿认为:爬罐法掘进天井是当前地下开采中提高凿井速度的较好手段之一,也是矿山节约木材的有效途径。

此外,核工业部741矿虽然没有购得爬罐,却也租用外矿的爬罐来掘天井。由此可见,爬罐法掘天井是很受欢迎的。

由于爬罐法具有的特点,在我国金属矿山特别是倾斜和急倾斜薄矿脉矿山有推广应用价值。为提高爬罐设备质量,降低成本,建议组织定点、批量生产,各推广应用矿山也应配备专业人员,组织专业掘进队,进行试验推广。随着爬罐的大面积推广应用,深信还将出现许多特殊的专用爬罐,从而缩短在这方面与国外的差距,同时也将大大地提高我国矿山的技术装备水平。