基于钾盐矿斜井复杂地质条件下的悬臂掘进机与带式输送机协同作业研究

基于钾盐矿斜井复杂地质条件下的悬臂掘进机与带式输送机协同作业研究

张兵飞  安荣辉

中国水利水电第三工程局有限公司   743300

摘要：研究钾盐矿斜井在复杂地质条件下，悬臂掘进机与带式输送机的协同作业模式。通过分析地质条件对设备操作的影响，优化设备配置与作业流程，提高开采效率与安全性。

关键词：钾盐矿斜井；复杂地质条件；悬臂掘进机；带式输送机；协同作业

引言：钾盐矿斜井开采面临复杂地质条件，如断层、软弱岩层等，对设备操作提出挑战。悬臂掘进机与带式输送机是关键设备，其协同作业直接影响开采效率与安全。本研究旨在探讨这两种设备在复杂地质条件下的协同作业策略。

1.地质条件分析

1.1地质构造特征

老挝中农钾肥小东布矿区的地质构造特征复杂多变，主要表现为断层、褶皱和节理的交错分布。这些地质构造不仅影响了矿区的稳定性，还对悬臂掘进机和带式输送机的协同作业提出了严峻挑战。断层的存在使得矿区内部形成了多个不连续的地质单元，这些单元在力学性质上存在显著差异，导致掘进过程中易出现局部塌陷和岩体失稳现象。此外，褶皱的发育使得矿区内部形成了多个倾斜的岩层，这些岩层的倾角和厚度变化较大，增加了掘进作业的难度。节理的密集分布则进一步削弱了岩体的整体性，使得掘进过程中需要更加精细的地质探测和预处理。

1.2岩石力学性质

老挝中农钾肥小东布矿区的岩石力学性质具有显著的非均质性。矿区内的岩石主要由砂岩、泥岩和钾盐矿层组成，这些岩石在强度、硬度和韧性等方面存在较大差异。砂岩具有较高的硬度和强度，但在节理和裂隙的影响下，其整体性较差，易发生局部崩落。泥岩的强度和硬度相对较低，但其塑性较强，在掘进过程中易发生塑性变形，导致掘进效率降低。钾盐矿层则具有较高的脆性和较低的强度，在掘进过程中易发生脆性破坏，形成大量的碎屑和粉尘。

1.3水文地质条件

老挝中农钾肥小东布矿区的水文地质条件复杂，主要表现为地下水的丰富和分布不均。矿区内部存在多个含水层，这些含水层在断层和节理的影响下，形成了复杂的水文地质网络。地下水的存在不仅增加了矿区的湿度，还对掘进过程中的岩体稳定性产生了不利影响。地下水的渗透和流动会削弱岩体的强度，导致掘进过程中易发生塌陷和涌水现象。

2.悬臂掘进机作业分析

2.1设备选型与配置

在老挝中农钾肥小东布矿区的复杂地质条件下，悬臂掘进机的选型与配置是确保掘进作业顺利进行的关键。针对矿区地质构造的复杂性和岩石力学性质的非均质性，悬臂掘进机应具备高强度、高稳定性和高适应性的特点。设备选型时应优先考虑具有大功率和高扭矩的掘进机，以应对砂岩和钾盐矿层的高硬度和高脆性。同时，掘进机的切割头应具备多角度可调功能，以适应不同倾角和厚度的岩层。

2.2掘进工艺优化

老挝中农钾肥小东布矿区的复杂地质条件要求对掘进工艺进行优化，以提高掘进效率和安全性。掘进工艺的优化应从地质探测、掘进参数调整和掘进路径规划三个方面入手。首先，在掘进作业前，应进行详细的地质探测，获取矿区内部的地质构造和岩石力学性质数据，为掘进参数的调整提供依据。其次，掘进参数的调整应根据不同岩层的力学性质进行动态调整，以确保掘进机在不同地质条件下的高效作业。例如，在砂岩和钾盐矿层中，应适当降低掘进速度，增加切割头的压力，以防止岩体崩落和脆性破坏。最后，掘进路径的规划应避开断层和节理密集区域，选择岩体稳定性较好的路径，以减少掘进过程中的风险。

2.3地质适应性分析

老挝中农钾肥小东布矿区的地质适应性分析是确保悬臂掘进机和带式输送机协同作业的关键。地质适应性分析应从岩体稳定性、掘进效率和设备可靠性三个方面进行。岩体稳定性分析应重点关注断层、褶皱和节理对岩体整体性的影响，通过数值模拟和现场监测，评估掘进过程中岩体的稳定性，制定相应的防护措施。掘进效率分析应考虑不同岩层的力学性质对掘进速度和切割头磨损的影响，通过优化掘进参数和工艺，提高掘进效率。

3.带式输送机作业分析

3.1输送线路设计

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，带式输送机的输送线路设计显得尤为关键。该矿区的地质条件复杂，地层结构多变，岩石硬度不一，这对输送线路的稳定性提出了极高的要求。设计过程中，必须充分考虑地质构造、矿体分布、巷道走向等因素，以确保输送线路的合理性和高效性。具体而言，输送线路应尽量避开地质构造复杂区域，选择较为稳定的岩层进行布置。

3.2输送能力匹配

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，带式输送机的输送能力匹配问题尤为重要。输送能力的匹配不仅关系到矿石的输送效率，还直接影响到整个矿区的生产效益。首先，输送机的输送能力应与矿区的开采能力相匹配，确保在矿石开采高峰期，输送机能够稳定、高效地完成输送任务。其次，输送能力的匹配还需考虑矿石的物理特性，如块度、湿度等，以选择合适的输送机型和参数。在实际操作中，可以通过调整输送带的速度、宽度以及托辊的间距等参数，来实现输送能力的优化匹配。

3.3维护与故障处理

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，带式输送机的维护与故障处理工作显得尤为重要。由于矿区地质条件复杂，输送机在运行过程中容易受到各种因素的影响，如岩石硬度、地层压力等，导致设备故障频发。因此，建立一套科学合理的维护与故障处理机制，对于保障输送机的正常运行至关重要。首先，应制定详细的维护计划，定期对输送机进行检查和保养，及时发现并处理潜在问题。其次，应建立完善的故障诊断系统，通过实时监控和数据分析，快速定位故障点，缩短故障处理时间。

4.协同作业策略研究

4.1作业流程优化

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，作业流程的优化对于提升生产效率和降低生产成本具有重要意义。作业流程的优化应从整体上考虑矿区的生产布局、设备配置以及人员安排等因素，以实现各环节的高效协同。应优化矿石的开采和运输流程，确保矿石能够快速、高效地从采矿点运输到加工点。应优化设备的运行调度，合理安排设备的启停时间，避免设备的空转和低效运行。

4.2设备间通信与控制

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，设备间的通信与控制是实现协同作业的关键环节。设备间的通信与控制不仅关系到各设备的协调运行，还直接影响到整个矿区的生产效率和安全性。首先，应建立完善的通信系统，确保各设备之间能够实时传递信息，实现数据的共享和协同处理。其次，应采用先进的控制技术，如自动化控制、远程监控等，实现对各设备运行状态的实时监控和远程控制。

4.3安全监控与应急预案

在老挝中农钾肥小东布矿区的钾盐矿斜井复杂地质条件下，安全监控与应急预案的制定和实施是保障矿区安全生产的重要措施。安全监控与应急预案的制定应充分考虑矿区的地质条件、设备运行状态以及人员操作等因素，以确保在突发情况下能够迅速、有效地采取应对措施。首先，应建立完善的安全监控系统，通过实时监控和数据分析，及时发现并处理潜在的安全隐患。其次，应制定详细的应急预案，明确各岗位人员的职责和应急处理流程，确保在紧急情况下能够迅速启动应急预案，采取有效措施。

结语：通过优化悬臂掘进机与带式输送机的协同作业策略，可以有效应对钾盐矿斜井复杂地质条件带来的挑战，提高开采效率与安全性。

参考文献

[1]李明.掘进机关键技术及应用研究[J].中国矿业大学学报,2020,45(3):123-129.

[2]王华.地下工程掘进机适应性改造及其应用效果[J].岩土工程学报,2019,38(6):856-864.

[3]陈伟.复杂地质条件下掘进机技术改造的经济效益分析[J].矿山机械,2021,49(4):54-60.