旋回破碎機豎井基礎施工難點及控制分析

孫寶臣

（中鐵資源北京技術咨詢分公司，北京 100055）

1 破碎機的特點及工程簡介

破碎機是建設礦山過程中非常重要的施工設備之一。雖然破碎設備對礦石的破碎方式不同，如擠壓破碎、彎曲破碎、折斷破碎、沖擊破碎、劈裂破碎等，但究其本質而言都是通過對物料施加機械力的作用來實現對巖石的破碎。

1.1 破碎機的類型及特點

當前礦井破碎作業中所使用的破碎機類型有顎式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機和旋回式破碎機四種，不同的破碎機破碎效率不同。

（1）顎式破碎機，其破碎方式是擠壓破碎，通過固定顎板和可動顎板對物料進行擠壓和彎曲作用來達到破碎的目的，這樣的破碎作業會讓物料針片狀顆粒含量變多，且破碎后的粒形并不好，針片狀的含量非常高，但是因為該破碎機的操作簡單，破碎板易更換，所以在礦井的巖石破碎作業中應用也較多[1]。

（2）錘式破碎機則是利用板錘的高速沖擊和反擊板的回彈作用讓物料反復受力、最終破碎的破碎機設備。和顎式破碎機相比，它的破碎比更大、對轉子的高速沖擊能量運用更充分、排料粒度更加均勻、能耗非常低，可以說是比顎式破碎機更優秀的破碎作業設備。但因為是用板錘進行高速錘擊，所以錘頭的磨損非常快，這也決定了錘式破碎機在硬物料破碎上的局限性。此外錘式破碎機在破碎作業中會因為篦條引起堵塞，所以破碎濕度大或者含黏土的物料也不能使用錘式破碎機作業。

（3）反擊式破碎機是利用沖擊力來破碎物料，它適合在硬度松軟，且邊長不超過50cm的石料中進行作業。反擊式破碎機的體積并不大，但生產率很高，出料石粉也少，是一種性價比較高的破碎設備。

（4）旋回破碎機則是一種新型的破碎機，它可以依靠更換偏心套來改變自身的巖石破碎處理能力，滿足不同類型的破碎作業要求。研究的豎井礦山便是選用的旋回破碎機進行破碎作業。

1.2 工程概況

該工程是一座位于嚴寒地區的礦山，旋回破碎機則安裝于該豎井的井下36m水平的破碎硐室之下。旋回破碎機上下都連接著硐室，上連接著破碎硐室，下則連接膠帶給料硐室。該豎井的排礦口尺寸為1800mm。所使用的旋回破碎機粒度為P99＜250mm和P80＜195mm，功率為3000t/h，破碎圓錐行程為255mm，擺動次數120rpm。該礦井的巖石層石英含量較高，沖擊強度低，可碎性指數比較低，且對破碎設備有較強的腐蝕性，所以在破碎作業中經常發生問題，需要經常停工對破碎機進行檢修，工期已經出現較嚴重的滯后[2]。影響生產的同時，維修作業人員的安全控制難度較大。

2 施工中存在的問題

在使用旋回破碎機對井下進行礦石破碎的過程中，在排料粒度上出現了偏大的情況。從統計數據來看，粒度偏大是出現于礦石達到500萬t時，此時的排料粒度會出現明顯的偏大情況，粒度偏大程度和礦石數量呈正比例。越往后，破碎機的粒度偏大數量就越多，這使得破碎機的礦石破碎對下段工序產生了嚴重的影響。當前的旋回破碎機針襯板礦石處理量為500萬t。當礦石達到和超過500萬t時，溜井四周襯板就會發生磨穿和磨損，根據當前的磨損情況分析，如果該礦井保持滿負荷生產，那么破碎機的襯板至少要按照一年3次的頻率進行更換，并且每隔12d就必須更換一塊，這無疑會加大資金投入，同時影響到整個礦井的礦石處理量，最終造成十分巨大的損失[3]。除了襯板在破碎過程中的磨損問題外，破碎機的連接螺栓也存在極大的問題。連接螺栓或者連接破碎機的上架體與中架體、中架體與下架體，在礦石的破碎過程中，破碎機的架體連接縫隙處出現了可見的振動，振動造成了破碎機的油膜和水膜被擠出，大齒輪和小齒輪的磨損情況被加劇。不僅如此，旋回破碎機的下架體地腳雙頭螺栓也出現了明顯的晃動，下架體沒法緊固，澆灌層裂開，振動不斷發生，傳動軸、偏心部、大齒輪的同軸度都受到影響，機器的部件壽命下降迅速，故障發生次數頻繁，礦井的工期受到了嚴重影響。另外在使用限矩聯軸器時，破碎機的操作者人員和檢修人員發現自己無法順利對破碎機進行切管，也沒法往限矩聯軸器中注油，而旋回破碎機也因為沒有及時進行切管和注油，切管密封處發生了頻繁的損壞，生產效率受到拖累。

綜上，在該礦山工程的建設生產中，旋回破碎機的襯板、架體、限矩聯軸器都出現了極大的問題，破碎機的磨損情況非常普遍，操作人員不得不頻繁停止礦石破碎工作對旋回破碎機進行檢修，整個礦井的工期和礦產量受到了嚴重的影響。

3 針對旋回破碎機施工問題的控制和解決方法

因為該豎井的巖石層可碎性指數并不是很高，在破碎中，旋回破碎機的襯板、架體和限矩聯軸器都出現了極大的磨損，設備的維修和更換相當頻繁，礦井的生產也受到了極大的拖累。為了解決這些問題，礦井的管理者必須針對當前破碎作業中存在的難點對設備的養護工序和作業方式進行調整，降低旋回破碎機的磨損程度，延長設備壽命，從而提高該礦山工程的礦石處理量。

3.1 襯板、排料粒度、排礦口的控制

要控制排料粒度，降低破碎機的襯板磨損，需要結合豎井的范圍及襯板的結構進行修改。該豎井的礦口范圍為1800～2000mm，而破碎作業中產生的最大排料粒度在280～320mm。在破碎作業初期，襯板未有損壞，排料粒度較小。當破碎作業到后期，即礦石超過500萬t時，破碎機的襯板開始因為磨損問題發生損壞，排料口也開始迅速變大，排料口的變大也讓粒度變大，由于粒度的變大，破碎作業中下段工序的進料要求開始無法得到滿足。基于這些問題，首先需要對破碎機的定錐下襯板修改腔形，原用襯板的排料口需要進行縮小，縮小的數值大約保持在20mm，排礦口的尺寸為165mm，之所以這樣修改是為了防止粒度過大的礦石將下段工序膠帶直接砸穿，同時也有利于讓半自磨臺效得到提高。

襯板的使用壽命和排料粒度穩定息息相關，所以在襯板全周期內必須讓排料粒度可以保持穩定，襯板的磨損需要依靠主軸位置上升來獲得補償。旋回破碎機的4層定錐襯板設計可以再加一層，改為5層設計。改動可以從下襯板和中下襯板入手，將其改成3層襯板設計，而動錐襯板則不需改動，繼續維持原樣，即整個襯板結構改成1套定錐襯板配套2套動錐襯板，以此降低其磨損，延長襯板的使用壽命。至于更換襯板本身，因為其采用的是高錳鋼襯板，處理量維持在500萬t，在不出現任何意外的情況下，需要每年更換3次，這顯然對礦井的礦產量帶來了負面影響。所以為了降低襯板的更換頻率，同時延長襯板的使用壽命，建議將定錐襯板改為合金襯板，增強襯板整體的耐磨性和襯板強度。合金的使用壽命為錳鋼的2.4倍，如果將當前的襯板材質由錳鋼改為合金，那么樂觀估計，襯板的更換頻率會從原本的每年3次下降到每年2次甚至1次。而破碎機的齒輪殼護板也需要增加料槽，同時取消護板圓孔，這樣一來，襯板的處理量也可以得到一定的增加。

3.2 架體的調整

旋回破碎機的架體問題主要出現在架體緊固螺栓上，因為螺栓問題，架體的縫隙處在破碎作業中出現了振動，并造成破碎機的油膜和水膜被擠出，大小齒輪磨損加劇。所以為了減少振動問題，破碎機的架體需要使用雙頭螺栓。在對上架體與中架體，中架體與下架體進行連接時，工作人員要使用液壓扳手將螺母按額定扭矩的1/3扭矩（16000/3=5333N·m）擰緊，架體每只螺栓的使用螺母也需要限定在一個，擰緊工序需要重復3次。確定螺母確實扭緊之后，再將第二個鎖緊螺母按照額定扭矩的1/3扭矩擰緊。螺栓扭緊順序要對稱進行，在完成對架體全部的螺栓扭緊工序之后，工作人員要對其進行潤滑油涂抹，同時制作好螺栓罩，防止空氣中的灰塵附在螺栓上，造成螺栓生銹，降低其使用壽命。在破碎作業中，如果架體的連接縫隙處振動或者晃動過大，那么需要立刻停機，振動過大意味著油膜和水膜有概率被擠出，對架體的磨損情況非常不利，此時工作人員需要對架體的螺栓進行緊固。每次破碎作業完成后，工作人員都需要檢查架體的螺栓松動情況，查看連接面是否有水膜和油膜。破碎機遭遇的另外一個作業問題是下架體的灌漿層開裂，當灌漿層開裂時，下架體會在過大塊和鐵件時發生輕晃動，而上方除塵用水如果在此時從架體上流下，就會滲入下架體與灌漿層結合縫處，對其形成長期的侵蝕作用，久而久之就會造成架體和灌漿層分裂開來。因此在灌漿層開裂時，工作人員需要停止灌注除塵用水，避免加劇下架體和灌漿層的分裂。

3.3 安全聯軸器的控制

由于限矩聯軸器問題，工作人員無法順利對破碎機進行切管，同時也無法注油。為了解決這些問題，管理人員需要結合限矩聯軸器的液壓扭矩設置系統，以調整液壓的方式將其設置為所需水平。當限矩聯軸器進行3次釋放后，限矩聯軸器的專用潤滑油就要更換1次，而釋放10次之后就需要展開徹底的清潔工作。需要注意的是，每當破碎機的限矩聯軸器釋放壓力后，傳動軸系必須馬上停止，不然便會因為過熱造成聯軸器損壞。對于限矩聯軸器的扭矩限制，也需要基于切管更換的考慮進行重設，原本覆蓋在切管上的保護裝置要移除掉，破損切管也需要丟棄。對于無法注油這一現象，其產生的原因是因為聯軸器沒法加壓，潤滑油進入不了壓力室所致。所以為了方便注油，壓力油油口處的保護塞可以移除，然后換接上泵快速接口，挨著壓力油油口的切管可也以旋松半圈方便注油。

4 結束語

由于該礦山工程地處嚴寒地區，潮濕、寒冷、灰塵大等問題會對旋回破碎機的井下破碎作業造成很大影響，實際工作中，旋回破碎機也出現了磨損過度，使用壽命短等問題。要想讓旋回破碎機保持高使用性和可靠性，就需要對破碎作業中的襯板磨損、架體振動、無法切管注油等問題進行有效處理，如果置之不理，就會影響到礦井工程的礦產量，并最終造成經濟損失。在該案例中，已經針對破碎作業中存在的種種問題進行了分析，對產生原因、實際影響及控制辦法提出了解決策略，謹望通過該案例研究，為礦山的破碎作業提高一定的幫助。