掘進(jìn)機(jī)在鉀鹽礦的應(yīng)用及改進(jìn)

楊春海

摘 要：介紹了鉀鹽礦目前使用掘進(jìn)機(jī)的開采方法，總結(jié)了煤礦用掘進(jìn)機(jī)在鉀鹽礦使用過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)新發(fā)現(xiàn)的問題提出解決方法，以有效地將煤礦用掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用于鉀鹽礦開采中。

關(guān)鍵詞：鉀鹽礦；掘進(jìn)機(jī)；開采工藝；除塵系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD421.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.010

文章編號(hào)：2095-6835（2015）15-0010-02

鉀鹽在我國經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，尤其用于鉀肥的生產(chǎn)，是保證我國糧食安全生產(chǎn)的一種重要礦產(chǎn)，也是國家新能源的重要戰(zhàn)略產(chǎn)品。鉀鹽的開采方法主要有兩種，分別是水溶法開采和機(jī)械化開采。水溶法開采時(shí)，因在處理過程中在采出氯化鉀的同時(shí)會(huì)采出鉀鹽礦中大量的MgCl2、NaCl等礦物雜質(zhì)，必須花費(fèi)大量的人力、物力來處理這些廢液、廢渣，否則將嚴(yán)重影響周邊生態(tài)環(huán)境，開采成本較高，因此一部分鉀鹽礦的開采逐漸向機(jī)械化開采轉(zhuǎn)移。鉀鹽礦機(jī)械化的開采方法與煤礦巷道掘進(jìn)有著極其相似的一面，且對(duì)支護(hù)的要求較低，而不同于煤礦支護(hù)時(shí)間占到掘進(jìn)時(shí)間的2/3，因此掘進(jìn)機(jī)能在鉀鹽礦得到最大程度的應(yīng)用，但由于鉀鹽礦本身的特殊性，煤礦用掘進(jìn)機(jī)在使用過程也出現(xiàn)了一些新的問題需要改進(jìn)。

1 鉀鹽礦機(jī)械化開采條件

開元鉀鹽礦業(yè)有限公司采用我公司生產(chǎn)的EBZ260掘進(jìn)機(jī)對(duì)其鹽礦進(jìn)行開采，該鉀鹽礦井深180 m，巷道斷面為矩形，寬6 m，高4 m，礦石主要成分為光鹵石，硬度約為f3。由于鉀鹽礦地質(zhì)的特殊性，埋藏較淺，地壓較小，大多數(shù)井下巷道不需要支護(hù)，同時(shí)也不含瓦斯，因此對(duì)設(shè)備也無防爆要求。由于巷道基本由含鹽礦物質(zhì)組成，具有水溶性，因此井下用水很少。EBZ260型掘進(jìn)機(jī)如圖1所示。

2 掘進(jìn)機(jī)開采工藝

鉀鹽礦掘進(jìn)工藝基本采用與煤礦同樣的開采方式，掘進(jìn)機(jī)截割破碎鹽料后由鏟板進(jìn)行裝料，刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸鹽料到二運(yùn)轉(zhuǎn)載機(jī)，然后通過多級(jí)皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)竭M(jìn)口，最后通過提升機(jī)提

升到地面進(jìn)行洗選。

3 掘進(jìn)機(jī)用于鉀鹽礦開采的特點(diǎn)

由于鉀鹽地質(zhì)成形主要由鹽湖干旱蒸發(fā)形成，在形成過程中不會(huì)類似煤礦而產(chǎn)生瓦斯，因此鉀鹽礦對(duì)設(shè)備防爆無要求，普通地面設(shè)備均可使用。

鉀鹽礦大部分埋藏較淺，地壓小，大多數(shù)鉀鹽巷道無支護(hù)要求，因此能最大化地發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)的效率。鉀鹽井下巷道如圖2所示。

鉀鹽礦硬度較低，硬度f3左右，同煤巷硬度接近，因此掘進(jìn)機(jī)因振動(dòng)造成的故障較小，同樣截齒損耗較低，開采成本較低。

4 掘進(jìn)機(jī)開采中存在的問題及改進(jìn)方法

由于鉀鹽礦與煤礦使用條件的不同，在開采中也出現(xiàn)了一些不同于煤礦的新型問題。

4.1 強(qiáng)腐蝕的問題

因鉀鹽礦主要成分含NaCl、MgCl2等化合物比海水腐蝕性更大，因此原掘進(jìn)機(jī)所用涂層很快就失去效果，整個(gè)掘進(jìn)機(jī)外層包裹了一層厚厚的鐵銹，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成電氣系統(tǒng)的短路等損壞。同時(shí)，銷軸及滑動(dòng)軸承表面的黑化處理耐磨蝕能力也明顯不足，容易銹蝕，造成銷軸無法拆卸。掘進(jìn)機(jī)機(jī)身腐蝕如圖3所示，白色為原漆層，深色部分為銹蝕部分。

改進(jìn)措施：整機(jī)二層噴漆增加為三層噴漆，底漆選用環(huán)氧富鋅底漆，中間漆選用云鐵環(huán)氧防銹漆，面漆氯化橡膠鋁粉防銹漆，且將漆層總厚度由80～120 μm增加到250～300 μm。銷軸表面熱處理工藝采用新型復(fù)合鹽浴高防腐處理方法，采用該表面處理方法后，掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的防銹能力是普通發(fā)黑處理的上

百倍，耐磨性是鍍鉻的十幾倍，可有效提高防銹、抗蝕能力。通過以上措施，有效防止了鉀鹽的銹蝕現(xiàn)象，降低了整機(jī)銹蝕引發(fā)的故障率。

4.2 除塵系統(tǒng)

本身EBZ260掘進(jìn)機(jī)帶有除塵系統(tǒng)，但該除塵系統(tǒng)為濕式系統(tǒng)，采用霧化水混合鉀鹽進(jìn)行除塵，但形成溶液的腐蝕性造成濕式除塵器內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重，用一段時(shí)間后除塵器內(nèi)部的噴嘴、除霧墊層、排污泵全部失效，除塵系統(tǒng)無法正常作業(yè)，導(dǎo)致在鉀鹽礦濕式除塵系統(tǒng)無法有效使用。同時(shí)，鉀鹽礦幾乎不產(chǎn)生對(duì)肺部有危害的游離二氧化硅，產(chǎn)生的粉塵量也較少，因此取消機(jī)載除塵系統(tǒng)，采用人工配帶呼吸防護(hù)面罩來隔離粉塵污染。

4.3 冷卻水的問題

由于巷道完全處于鉀鹽礦內(nèi)部，水對(duì)鉀鹽有著溶解性，掘進(jìn)機(jī)截割電機(jī)、泵站電機(jī)均為水冷電機(jī)，再加上液壓系統(tǒng)的冷卻。不像煤礦支護(hù)時(shí)掘進(jìn)機(jī)還有冷卻時(shí)間，鉀鹽礦掘進(jìn)機(jī)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，因此整個(gè)系統(tǒng)需要50 L/min，即每小時(shí)排水量達(dá)到3 m3才能保持掘進(jìn)機(jī)正常運(yùn)行，排水量較大。為減少排水量，司機(jī)在操作時(shí)不得不降低排水量，但又會(huì)造成掘進(jìn)機(jī)過熱，引起液壓膠管爆管或電機(jī)故障等問題。

針對(duì)該問題，鉀鹽礦水冷卻系統(tǒng)必須采用類似汽車散熱器類似的內(nèi)循環(huán)水冷卻器，正好可以利用取消除塵系統(tǒng)留下的空間，布置三個(gè)串聯(lián)的內(nèi)循環(huán)冷卻器，每個(gè)冷卻器自帶散熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱冷卻，可有效解決無法排水、冷卻不足的問題。

5 使用效果

經(jīng)過改進(jìn)后的EBZ260型掘進(jìn)機(jī)表面防銹能力大大提高，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)達(dá)到零排水量。該設(shè)備于2014-12在開元礦業(yè)三盤區(qū)工作面實(shí)現(xiàn)了月進(jìn)尺488.6 m、日進(jìn)尺29.5 m的鉀鹽礦掘進(jìn)進(jìn)尺最高紀(jì)錄，創(chuàng)下了該集團(tuán)公司同類巷道施工的最好成績。

6 結(jié)束語

鉀鹽地下開采及其相關(guān)開采工藝在我國還是一個(gè)新生的項(xiàng)目，地下開采工藝及施工工藝均處于摸索階段，我國各鉀鹽礦山公司的鉀鹽機(jī)械化開采項(xiàng)目也處于起步階段。我公司掘進(jìn)機(jī)及后配套項(xiàng)目的成功應(yīng)用，形成地下鉀鹽開采工藝及技術(shù)的成功示范應(yīng)用案例，將會(huì)對(duì)地下鉀鹽開采市場形成連鎖反應(yīng)，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張常青.懸臂式掘進(jìn)機(jī)在鉀鹽礦開采中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2013，30（3）：28-29.

[2]袁鵬，宋宏偉.鉀鹽礦開采和研究進(jìn)展[J].煤炭技術(shù)，2011，30（5）：247-249.

[3]焦宏章，王贇.煤礦機(jī)械在固態(tài)鉀鹽地下開采中的應(yīng)用研究[J].化工礦物與加工，2010，38（1）：57-62.

〔編輯：王霞〕