礦山安全生產(chǎn)培訓：帶你了解地下礦山主要生產(chǎn)系統(tǒng)
提升系統(tǒng)
礦井提升是用一定的裝備沿井筒運出礦石、廢石以及升降人員、材料和設備等的運輸環(huán)節(jié)。按提升物料采取的方式可分為兩大類，一類是有繩提升（鋼絲繩提升），另一類是無繩提升（如帶式輸送機提升、水力提升和氣力提升等），其中鋼絲繩提升應用較為廣泛。 礦井提升設備主要組成部分有提升容器、提升鋼絲繩、提升機（包括拖動裝置）、井架和天輪以及裝卸載等附屬裝置。 1）豎井單繩纏繞式提升 對于井深在300m以內(nèi)、卷筒直徑不超過3m的礦井，以采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)為宜。選用罐籠或選用箕斗作為提升容器是設計中的重要問題，需要經(jīng)過各方面的比較來確定（多繩摩擦式提升也同此）。 通常在設計提升系統(tǒng)時，多采用主、副兩套提升設備來保證礦井產(chǎn)量及完成其他提升工作任務。主井采用箕斗提升礦石，副井采用罐籠完成輔助提升任務或者主、副井全采用罐籠。究竟采用哪種方式要根據(jù)各礦井的具體條件來確定。當?shù)V井年產(chǎn)量較大時，最好采用主井箕斗、副井罐籠的方式當?shù)V井年產(chǎn)量較小或者礦石種類超過兩種以上，或者礦石不宜粉碎時，最好全采用罐籠。 當多水平提升時，通常在產(chǎn)量不是很大而提升水平較多的礦井采用平衡錘單罐籠提升，有時為保證產(chǎn)量而用兩套平衡錘單罐籠提升。 對于年產(chǎn)量很小的礦山，可以采用一套罐籠提升設備完成一切提升任務。我國許多有色金屬礦山、非金屬礦山、核工業(yè)礦山即是如此。 2）豎井多繩摩擦式提升 多繩摩擦式提升機具有很多優(yōu)點，因此，除井深大于300m時使用多繩摩擦式提升機代替卷筒直徑大于3m的單繩纏繞式提升機外，還可以用較小的多繩摩擦式提升機代替卷筒直徑小于3m的單繩纏繞式提升機。 由于多繩摩擦式提升難以調(diào)整鋼絲繩長度，因而雙容器提升只適用于一個生產(chǎn)水平。同時由于提升鋼絲繩變形的影響，雙容器提升系統(tǒng)在實際運轉(zhuǎn)中，只能保證井口的準確停車，不能保證井底的容器停在準確的位置上（對于箕斗提升，要求停車的準確度不嚴格）。 單容器平衡錘提升系統(tǒng)特別適用于多水平提升的礦井。而且平衡錘提升可以改善多繩摩擦式提升系統(tǒng)的防滑性能。更因為單容器提升系統(tǒng)不受鋼絲繩變形的影響，能確保在各個生產(chǎn)水平的準確停車，所以使用較多。對于礦石種類超過兩種以上的多水平提升，可以按照具體的產(chǎn)量及生產(chǎn)水平的需要，在一個井筒中裝設兩套單容器提升設備也可以采用一套單容器、一套雙容器的提升系統(tǒng)。 3）斜井提升 斜井提升具有施工快、投資少等優(yōu)點。其缺點是提升速度較慢，特別是當斜長較大時，生產(chǎn)能力較小，鋼絲繩磨損大，井筒維護費用較高。因此，斜井提升多用于中小型礦山（帶式輸送機提升除外）。 礦車組提升分為單鉤和雙鉤兩種。單鉤礦車組提升的優(yōu)點是需要的井筒斷面小、投資少、維護費低且便于多水平提升缺點是生產(chǎn)能力低、電耗大。雙鉤礦車組提升的優(yōu)點是產(chǎn)量大、電耗小缺點是井筒斷面大、井上下車場復雜、投資多、不利于多水平提升。一般當采用單鉤礦車組提升能滿足產(chǎn)量要求時，不采用雙鉤礦車組提升。 斜井箕斗提升因投資多、施工時間長，所以斜井傾角小于28°時，盡量采用礦車組提升。但斜井箕斗提升允許的速度較大，停車時間較短，所以在年產(chǎn)量較大的礦井，不論傾角大小都可采用斜井箕斗提升。但當傾角小于18°時，也可以采用帶式輸送機提升。 運輸系統(tǒng) 地下運輸是地下金屬礦與非金屬礦采掘生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其工作范圍包括采場運搬及巷道運輸。它是連續(xù)采場、掘進工作面與地下礦倉、充填采空區(qū)或地面礦倉與廢石場的運輸渠道。采場運搬包括重力自溜運搬、電耙運搬、無軌自行設備運搬（鏟運機、裝運機或礦用汽車）、振動出礦機運搬及爆力運搬等。巷道運輸包括階段平巷及斜巷的運輸，即采場漏斗、采場天井或溜井以下的至地下儲礦倉（或平硐口）之間的巷道運輸。 1）軌道運輸 軌道運輸一般指機車運輸，它是國內(nèi)外地下礦山的主要運輸方式。軌道運輸主要由礦車、牽引設備和輔助機械等設備組成，常與耙礦、裝礦、帶式輸送機或無軌運輸?shù)仍O備組成有效的運輸系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中可運送礦石、廢石、材料、設備和人員等。它是組織生產(chǎn)、決定礦山生產(chǎn)能力的主要因素之一。 軌道運輸?shù)膬?yōu)點是用途廣，生產(chǎn)量大（由機車數(shù)量而定），運距不受限制，經(jīng)濟性好，調(diào)度靈活，能沿分叉線路分別運輸多種礦石。缺點是運送是間斷性的，生產(chǎn)效率依賴工作組織水平適用的巷道坡度有局限性（一般為3‰~5‰），線路坡度過大時難以保證運輸安全。 2）無軌運輸 地下礦山采用無軌自行設備運輸始于20世紀60年代，隨著地下無軌設備的完善，地下無軌開采技術也得到了迅速的發(fā)展。 地下礦用汽車是專為地下礦山設計的自行車輛，是實現(xiàn)無軌開采技術的主要運輸車輛，具有機動、靈活、多能、經(jīng)濟的優(yōu)越性。地下礦用汽車廣泛應用于條件適宜的各類地下礦山進行強化開采，不但可以提高地下礦山的勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)量，促使生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，而且還改變了該類礦山的回采工藝、采礦方法和掘進運輸系統(tǒng)。特別是隨著近些年礦山自動化、智能采礦等技術和系統(tǒng)的發(fā)展，促使地下礦山朝著無軌開采的無人化方向邁進。 3）帶式輸送機運輸 帶式輸送機運輸是一種連續(xù)運輸方式，主要用來運輸?shù)V巖，也可運輸材料和人員。這種運輸方式生產(chǎn)能力大、安全可靠、操作簡單、自動化程度高。隨著高強度膠帶的使用，帶式輸送機運輸已具有長距離、大運量、高速度的特點，符合現(xiàn)代礦山設備高效運輸?shù)囊蟆?/span> 帶式輸送機運輸在地下礦的使用受到礦巖塊度、運量、巷道傾角、彎道等的限制。通常只能運送經(jīng)過粗碎的礦巖（塊度小于350mm），且只適宜使用在運量較大、巷道傾角較小、沒有彎道的情況下。 地下帶式輸送機運輸按其使用場所和完成的運輸任務可分為∶①采場帶式輸送機運輸，它直接從采礦工作面接受和運輸?shù)V巖。②集礦帶式輸送機運輸，它從兩臺或多臺帶式輸送機接受礦巖。③干線帶式輸送機運輸，它運輸?shù)叵麻_采的全部礦巖，包括經(jīng)平巷、斜井至地表的帶式輸送機運輸。 通風系統(tǒng) 為了把足夠的新鮮空氣沿著一定的方向和路線送到井下采掘工作面，同時又以一定的方向和路線把采掘工作面的污濁空氣排出礦井，就必須要求礦井有合理的通風系統(tǒng)。 1）中央式 進風井、排風井均位于礦體走向中央，風流在井下的流動路線是折返式的。 中央式布置具有基建費用少、投產(chǎn)快、地面建筑集中、便于管理、井筒延深工作方便、容易實現(xiàn)反風等優(yōu)點。中央式布置多用于開采層狀礦體。 2）對角式 進風井在礦體一翼，排風井在礦體另一翼，稱為單翼對角式，如圖3-8所示進風井在礦體中央，回風井在兩翼，稱為兩翼對角式，如圖3-9所示當?shù)V體走向很長，進風井和排風井沿走向間隔布置或礦體厚度大，進風井、排風井環(huán)繞礦體周圍間隔布置，稱間隔對角式。對角式通風時，風流在井下的流動路線是直向式的。 對角式布置具有風流線路短、風壓損失小、漏風少、礦井生產(chǎn)期間風壓較穩(wěn)定、風量分配較均勻、排出地表的污風距工業(yè)場地較遠等優(yōu)點。金屬礦山普遍采用對角式布置方式。 3）中央對角混合式 當?shù)V體走向長、開采范圍廣，采用中央開拓，可在礦體中部布置進風井、排風井，用于解決中部礦體開采時的通風在礦井兩翼另開掘排風井，解決邊遠礦體開采時的通風，整個礦體既有中央式又有對角式，形成中央對角混合式。 進風井、排風井的布置形式，雖可歸納為上述幾種，但由于礦體賦存條件復雜，開拓、開采方法各異，在礦并設計和生產(chǎn)實踐中，要根據(jù)各礦的具體條件，因地制宜地進行布置，而不受上述幾種的局限。 排水系統(tǒng) 礦山同時工作的階段數(shù)目較多，其排水系統(tǒng)的布置方式也很多。合理地選擇排水系統(tǒng)，對提高采掘進度和安全生產(chǎn)都有很重要的意義。 （1）每個水平（即每個階段的主要運輸水平）各自設置水泵房直接排水。這種排水系統(tǒng)的優(yōu)點是各水平有獨立的排水系統(tǒng)缺點是每個水平都需要設置水泵和獨立的管路，井筒內(nèi)管路多，管理、維修復雜。 （2）當下部水平涌水量小、上部水平涌水量大時，可在下部水平安設輔助水泵，將水排至上部水平，再由上部水平主水泵房集中排至地表。 （3）當下部水平涌水量大、上部涌水量小時，可用鉆孔、管道、放水天井等辦法將上部水平的水放至下部水平，再由下部水平集中排至地表。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是簡單、基建費用低（減少了水泵、管子以及開掘硐室和各種聯(lián)絡道的費用）、管路敷設簡單、管理費用低缺點是上部水平的水流到下部水平后再排出，增加了電能消耗。這種排水系統(tǒng)用得比較多。但有突然涌水危險的礦井，主水泵房不應設在最低水平。 充填系統(tǒng) 1）尾砂濃縮與存儲系統(tǒng) 全尾砂充填礦山一般采用兩種全尾砂濃縮方案，即立式砂倉方案和深錐濃密機方案。立式砂倉一般由倉頂、溢流槽、倉底及其倉內(nèi)的造漿管件等組成。倉頂結構包括倉頂房、進砂管、水力旋流器（尾砂分級時）、料位計和人行棧橋等。溢流槽位于倉口內(nèi)壁或外壁，槽底有朝向溢流管接口匯集的坡度。溢流槽的作用是降低溢流速度，并提高尾砂利用率。倉體是貯砂的主要組成部分，一般用鋼筋混凝土構筑或鋼板直接焊接而成。最初采用的是半球形倉底結構，放砂濃度低，易板結。現(xiàn)代立式砂倉一般均改為錐形放砂結構。尾砂泵送至立式砂倉后，采用自然沉降或絮凝沉降方式，實現(xiàn)尾砂濃密脫水，頂部溢流水通過溢流槽回收利用，底部濃縮的高濃度尾砂漿采用流態(tài)化造漿方式實現(xiàn)放砂充填。 深錐濃密機是繼立式砂倉后尾礦濃密的關鍵設備，適用于處理細粒和微細粒物料，其最大特點就是可以獲得較高質(zhì)量濃度的底流，且生產(chǎn)能力較大。深錐濃密機自由沉降原理與立式砂倉基本一致，但加入了機械動力結構，其結構為中心傳動式，主傳動為低轉(zhuǎn)速大扭矩渦輪減速機，殼體為鋼筋混凝土高架式彈性結構或鋼結構，采用深錐鋼筋混凝土自防水結構。錐體上部配有控制系統(tǒng)、絮凝劑添加系統(tǒng)及尾礦給料口，均圍繞中心豎軸旋轉(zhuǎn)。軸下部裝有螺旋、耙架、底流錐刮泥器，槽底有排膏器。 2）膠凝材料存儲與供料系統(tǒng) 根據(jù)充填能力，計算出膠凝材料用料，并以此在充填站配置膠凝材料倉，倉內(nèi)的膠凝材料通過倉頂?shù)穆菪斔团c計量系統(tǒng)實現(xiàn)膠凝材料的定量供料。水泥輸送一般采用雙管螺旋輸送機，計量采用螺旋電子秤或者沖板流量計。近幾年，具有集料與輸送一體的微粉秤得到長足發(fā)展，其具有防水泥倉結拱與沖料功能，給料穩(wěn)定，在礦山充填系統(tǒng)得到大量應用。 3）充填料漿攪拌系統(tǒng) 充填料漿攪拌系統(tǒng)根據(jù)充填料漿性質(zhì)的不同采用不同的攪拌工藝與設備。總的來說充填料漿攪拌分一級攪拌和兩級攪拌。一級攪拌主要針對兩相流漿體，普遍采用立式攪拌桶。兩級攪拌一般針對似膏體或膏體充填。兩級攪拌常用配置有一段雙軸葉片式攪拌機加二段雙軸葉片式攪拌機、一段雙軸葉片式攪拌機加高速活化攪拌機。 4）充填料漿輸送系統(tǒng) 充填料漿輸送分為自流輸送與泵送，在礦山具備自流輸送的條件下盡可能采用自流輸送方案。自流輸送一般要求礦山充填倍線小于6，具體是通過攪拌系統(tǒng)攪拌均勻的充填料漿，先通過充填鉆孔到達井下充填中段，然后通過中段水平管路及中段間鉆孔實現(xiàn)各中段采場的充填。 在不具備自流輸送條件或要采用膏體充填時，需采用泵送，泵送采用柱塞泵，充填站攪拌均勻的膏體充填料漿，通過柱塞泵泵送至采場進行充填。 5）充填自動化控制系統(tǒng) 充填自動化控制系統(tǒng)應具有運行可靠有效、功能齊全、操作簡單靈活、擴展容易、維護方便等特點，對充填生產(chǎn)過程進行全面的自動控制與運行監(jiān)控。自動化控制系統(tǒng)要求能在穩(wěn)定生產(chǎn)過程及保證充填指標的前提下，盡可能地提高設備生產(chǎn)能力，降低工人勞動強度，降低設備事故率，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。因此，未來充填系統(tǒng)應建立先進的自動化控制系統(tǒng)，以提高工作效率，確保充填質(zhì)量。 安全避險系統(tǒng) 1、緊急避險系統(tǒng) 在礦山井下發(fā)生災變時，為避災人員安全避險提供生命保障的由避災路線、緊急避險設施、設備和措施組成的有機整體。 2、壓風自救系統(tǒng) 壓風自救系統(tǒng)是在礦山發(fā)生災變時，為井下提供新鮮風流的系統(tǒng)，包括空氣壓縮機、送氣管路、三通及閥門、油水分離器、壓風自救裝置等。 3、供水施救系統(tǒng) 供水施救系統(tǒng)是在礦山發(fā)生災變時，為井下提供生活飲用水的系統(tǒng)，包括水源、過濾裝置、供水管路、三通及閥門等。 4、通信聯(lián)絡系統(tǒng) 通信聯(lián)絡系統(tǒng)是在生產(chǎn)、調(diào)度、管理、救援等各環(huán)節(jié)中，通過發(fā)送和接收通信信號實現(xiàn)通信及聯(lián)絡的系統(tǒng)，包括有線通信聯(lián)絡系統(tǒng)和無線通信聯(lián)絡系統(tǒng)。 5、人員定位系統(tǒng) 人員定位系統(tǒng)是由主機、傳輸接口、分站（讀卡器）、識別卡、傳輸線纜等設備及管理軟件組成的系統(tǒng)，具有對攜卡人員出/入井時刻、重點區(qū)域出/入時刻、工作時間、井下和重點區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動路線等信息進行監(jiān)測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等功能。 6、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是由主機、傳輸接口、傳輸線纜、分站、傳感器等設備及管理軟件組成的系統(tǒng)，具有信息采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印和聲光報警功能，用于監(jiān)測金屬非金屬地下礦山有毒有害氣體濃度，以及風速、風壓、溫度、煙霧、通風機開停狀態(tài)、地壓等。
