基于铁多金属矿的主井罐道钢丝绳自动润滑装置设计与应用

杨 帆

（五矿矿业(安徽)工程设计有限公司，安徽 合肥 230000）

矿产资源的开发与利用是社会科技、经济发展等多方面的综合体现，加强矿井自动化开采不仅是提高资源开采效率的基础，也是有效降低采矿安全风险的主要途径之一[1]。研究主井罐道钢丝绳自动润滑装置对提高采矿设备自动化意义重大，为安全、快速运输矿石等提供了基础。鉴于此，本文以某铁多金属矿床为例，分析该矿床主井罐道的钢丝绳自动润滑装置设计，为进一步优化装置提供参考。

1 研究区基本概况

研究矿床为一铁多金属矿床，为井下开采模式，其开采主井的井筒直径为5.3m，设计开采井口的标高为101m，开采井底的标高为-596m。此外，主井井筒内部设置有1套双箕斗，用于提升井下深部的矿石以及废石，设计日提升矿石量为9100t，日提升废石量为1500t，提升后的矿石和废石分布储存在矿石仓或者废石仓内。双箕斗提升装置位于-430m中段，其皮带道设置在-530m范围内。研究区的双箕斗提升系统采用钢丝绳罐道，其罐道绳的直径为0.42cm，该提升系统采用密封钢丝绳的结构。研究区罐道钢丝绳采用重锤拉紧的方式，下部采用重锤拉紧，重锤总重量可达12t；上部则固定在井塔的挡罐梁上。

2 主井罐道钢丝绳润滑的必要性

能够有效地延长罐道钢丝绳的使用寿命。在双箕斗系统提升使用过程中，钢丝绳的表面容易出现疲劳裂纹，同时由于钢丝绳与罐道之间的摩擦等因素，极易出现原电池效应，导致管道钢丝绳表面的疲劳裂纹进一步发展，不仅显著的降低了罐道钢丝绳的承载力，而且减少了使用寿命[2]。因此，在罐道钢丝绳装置内充填相应的润滑油脂，不仅有效地消除了原电池效应，而且对钢丝绳因摩擦等而造成的疲劳裂纹显著降低，即有效地阻止了疲劳裂纹的持续发展，最终不仅提升了钢丝绳承载力的稳定性，而且显著的延长了罐道钢丝绳的使用寿命。因此，研究主井罐道钢丝绳的自动润滑装置是十分有必要的。

根据前人大量的研究资料显示，仅仅依靠罐道钢丝绳出厂前由厂家进行的润滑处理，其钢丝绳的使用寿命仅仅是该钢丝绳的设计使用寿命的40%[2，3]。因此，若在罐道钢丝绳使用过程中不增加润滑处理过程，则会显著的增加采矿成本。因此，这就显得定期对钢丝绳润滑的必要性。此外，研究区采用主井回风的通风系统，因此，在矿石和废石提升过程中可产生大量的粉尘、雾气等，加之双箕斗提升系统日处理矿石9100t、废石1500t，处理量大，这就使得钢丝绳的使用极为频繁，若对罐道钢丝绳管理及维护不及时，就会导致钢丝绳与罐道之间的磨损严重加剧，进而缩短钢丝绳的使用寿命，增加采矿成本。

3 常见的钢丝绳润滑方法

3.1 手工润滑

手工润滑一般是通过人工将润滑油脂直接涂抹在钢丝绳上，该方面具有操作简单的优势，但缺点较多，主要体现在：①无法确保润滑油脂涂抹的均匀性，这就导致钢丝绳润滑不均匀，导致容易出现磨损；②涂抹耗时长，研究区主井罐道钢丝绳设置有8根，每根长约680m，若采用手工润滑，则需要时间为5天，阻碍了采矿进度；③耗油量大，由于手工润滑的不均匀性，导致在润滑过程中极易出现浪费现象，根据早期阶段润滑统计数量，采用手工润滑一次所需润滑油脂约30kg；④安全性问题，手工润滑需要作业人员站在双箕斗上进行上下施工，不仅极易出现安全事故，而且在上下运行过程中粉尘严重，对人体伤害极大。

3.2 自动润滑装置

针对上述手工润滑方式的缺点，结合现代化科学技术，可设置专用的润滑装置对钢丝绳进行润滑。但是，市场上流通的润滑装置对罐道钢丝绳的润滑具有明显的局限性，不能够较好地实现研究区主井罐道钢丝绳的润滑目的[4]。同时，市场上流通的自动化润滑装置大多数价格昂贵、体积笨重，不仅为安装带来了不便，而且增加双箕斗的重量，对采矿不利。因此，市场上流通的自动润滑装置不适合于研究区主井的实际需求。

4 自动润滑装置设计

根据研究区铁多金属矿床的采矿实际需求以及市场自动润滑装置应用效果较差的基本现状，针对研究区主井罐道钢丝绳的润滑特征，本文对润滑装置进行改造设计，为提高润滑效率提供参考。本文的改进主要位于箕斗与钢丝绳之间，即在二者的连接处增加一个桶状的带压储油罐，罐道钢丝绳则通过储油罐将润滑油脂挤压进入储油罐中，当双箕斗运行过程中，可通过弹簧装置的收缩压力将润滑油脂均匀的涂抹在罐道钢丝绳表面，可以有效地实现均匀润滑的目的。

图1 研究区主井罐道钢丝绳自动润滑装置设计图

该装置中的储油桶存储润滑油脂，再将其使用弹簧与压油盖相互连接此时，润滑油脂可在压力作用下将润滑油脂均匀的涂抹在罐道钢丝绳表面，即该装置不仅能够确保箕斗的正常上下运行，而且能够实现每提升一次润滑一次罐道钢丝绳的目的。同时，为了减少润滑油脂的消耗量，可根据罐道钢丝绳润滑需求而调节储油桶的大小和弹簧的弹力。经过研究区的实践得出，当储油桶中的压油盖和底盖的钢丝绳孔较罐道钢丝绳直径宽约3mm时，能够确保罐道钢丝绳均匀的润滑。

5 应用效果分析

将本文所设计的主井罐道钢丝绳自主润滑装置应用于研究区铁多金属矿开采中，取得了良好的应用效果，主要体现在以下几个方面：

（1）自主润滑装置的制作材料成本极低。由于该装置的结构简单，所以投入成本极低，其制作成本低于50元。

（2）降低了设备的安装风险。与市场上其他同功能设备相比，该设备质量小，安装方便，降低了安装安全风险。

（3）降低了维护的成本。该装置结构简单，便于维护，其维护成本低，一般储油桶不易损坏，仅对弹簧进行定期维护即可。

（4）提高了双箕斗的工作效率。该装置更换润滑油脂方便，减少了双箕斗系统的提供时间，提高了工作效率。此外，该设备涂抹润滑油脂的时间仅需1分钟就可完成，与手工润滑相比，该设备不仅提高了润滑速率，而且显著的降低了人工成本。

6 结语

综上所述，矿山主井罐道钢丝绳的使用寿命和承载力的稳定性对双箕斗提升系统的影响较为明显，对矿石和废石的运输效率影响较大。现行市场中的润滑设备造价高、安装风险大，维护成本高，不适合于研究区铁多金属矿的应用。鉴于此，本文结合矿山实际需求，进行了主井罐道钢丝绳自动润滑装置的改进，改进后的装置具有成本低、操作简便、效果好的优势。因此，本文提出的改进设计具有良好的应用前景。