掘進機在鉀鹽礦的應用及改進

楊春海

摘 要：介紹了鉀鹽礦目前使用掘進機的開采方法，總結了煤礦用掘進機在鉀鹽礦使用過程中出現的問題，并根據新發現的問題提出解決方法，以有效地將煤礦用掘進機應用于鉀鹽礦開采中。

關鍵詞：鉀鹽礦；掘進機；開采工藝；除塵系統

中圖分類號：TD421.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.010

文章編號：2095-6835（2015）15-0010-02

鉀鹽在我國經濟領域的應用極為廣泛，尤其用于鉀肥的生產，是保證我國糧食安全生產的一種重要礦產，也是國家新能源的重要戰略產品。鉀鹽的開采方法主要有兩種，分別是水溶法開采和機械化開采。水溶法開采時，因在處理過程中在采出氯化鉀的同時會采出鉀鹽礦中大量的MgCl2、NaCl等礦物雜質，必須花費大量的人力、物力來處理這些廢液、廢渣，否則將嚴重影響周邊生態環境，開采成本較高，因此一部分鉀鹽礦的開采逐漸向機械化開采轉移。鉀鹽礦機械化的開采方法與煤礦巷道掘進有著極其相似的一面，且對支護的要求較低，而不同于煤礦支護時間占到掘進時間的2/3，因此掘進機能在鉀鹽礦得到最大程度的應用，但由于鉀鹽礦本身的特殊性，煤礦用掘進機在使用過程也出現了一些新的問題需要改進。

1 鉀鹽礦機械化開采條件

開元鉀鹽礦業有限公司采用我公司生產的EBZ260掘進機對其鹽礦進行開采，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。由于鉀鹽礦地質的特殊性，埋藏較淺，地壓較小，大多數井下巷道不需要支護，同時也不含瓦斯，因此對設備也無防爆要求。由于巷道基本由含鹽礦物質組成，具有水溶性，因此井下用水很少。EBZ260型掘進機如圖1所示。

2 掘進機開采工藝

鉀鹽礦掘進工藝基本采用與煤礦同樣的開采方式，掘進機截割破碎鹽料后由鏟板進行裝料，刮板運輸機運輸鹽料到二運轉載機，然后通過多級皮帶機運輸到進口，最后通過提升機提

升到地面進行洗選。

3 掘進機用于鉀鹽礦開采的特點

由于鉀鹽地質成形主要由鹽湖干旱蒸發形成，在形成過程中不會類似煤礦而產生瓦斯，因此鉀鹽礦對設備防爆無要求，普通地面設備均可使用。

鉀鹽礦大部分埋藏較淺，地壓小，大多數鉀鹽巷道無支護要求，因此能最大化地發揮掘進機的效率。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，因此掘進機因振動造成的故障較小，同樣截齒損耗較低，開采成本較低。

4 掘進機開采中存在的問題及改進方法

由于鉀鹽礦與煤礦使用條件的不同，在開采中也出現了一些不同于煤礦的新型問題。

4.1 強腐蝕的問題

因鉀鹽礦主要成分含NaCl、MgCl2等化合物比海水腐蝕性更大，因此原掘進機所用涂層很快就失去效果，整個掘進機外層包裹了一層厚厚的鐵銹，嚴重時，會造成電氣系統的短路等損壞。同時，銷軸及滑動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。掘進機機身腐蝕如圖3所示，白色為原漆層，深色部分為銹蝕部分。

改進措施：整機二層噴漆增加為三層噴漆，底漆選用環氧富鋅底漆，中間漆選用云鐵環氧防銹漆，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合鹽浴高防腐處理方法，采用該表面處理方法后，掘進機機身的防銹能力是普通發黑處理的上

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象，降低了整機銹蝕引發的故障率。

4.2 除塵系統

本身EBZ260掘進機帶有除塵系統，但該除塵系統為濕式系統，采用霧化水混合鉀鹽進行除塵，但形成溶液的腐蝕性造成濕式除塵器內部腐蝕嚴重，用一段時間后除塵器內部的噴嘴、除霧墊層、排污泵全部失效，除塵系統無法正常作業，導致在鉀鹽礦濕式除塵系統無法有效使用。同時，鉀鹽礦幾乎不產生對肺部有危害的游離二氧化硅，產生的粉塵量也較少，因此取消機載除塵系統，采用人工配帶呼吸防護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部，水對鉀鹽有著溶解性，掘進機截割電機、泵站電機均為水冷電機，再加上液壓系統的冷卻。不像煤礦支護時掘進機還有冷卻時間，鉀鹽礦掘進機一直處于運行狀態，因此整個系統需要50 L/min，即每小時排水量達到3 m3才能保持掘進機正常運行，排水量較大。為減少排水量，司機在操作時不得不降低排水量，但又會造成掘進機過熱，引起液壓膠管爆管或電機故障等問題。

針對該問題，鉀鹽礦水冷卻系統必須采用類似汽車散熱器類似的內循環水冷卻器，正好可以利用取消除塵系統留下的空間，布置三個串聯的內循環冷卻器，每個冷卻器自帶散熱風機進行散熱冷卻，可有效解決無法排水、冷卻不足的問題。

5 使用效果

經過改進后的EBZ260型掘進機表面防銹能力大大提高，循環冷卻水系統達到零排水量。該設備于2014-12在開元礦業三盤區工作面實現了月進尺488.6 m、日進尺29.5 m的鉀鹽礦掘進進尺最高紀錄，創下了該集團公司同類巷道施工的最好成績。

6 結束語

鉀鹽地下開采及其相關開采工藝在我國還是一個新生的項目，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械化開采項目也處于起步階段。我公司掘進機及后配套項目的成功應用，形成地下鉀鹽開采工藝及技術的成功示范應用案例，將會對地下鉀鹽開采市場形成連鎖反應，具有良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1]張常青.懸臂式掘進機在鉀鹽礦開采中的應用[J].煤礦機械，2013，30（3）：28-29.

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

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

〔編輯：王霞〕