任肖肖，徐森民

（洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471500）

露天礦按照月度生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行穿孔、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)裙ば蜃鳂I(yè)，其中，礦石品位管理是生產(chǎn)管理的重要工作，在礦石開(kāi)采前即生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃制定階段需要掌握計(jì)劃作業(yè)區(qū)域礦石品位，在礦石開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行以出礦品位、出礦量等為目標(biāo)的配礦管理，在此階段需準(zhǔn)確掌握鏟裝作業(yè)區(qū)每個(gè)爆孔的品位，在礦石開(kāi)采后則要進(jìn)行以資源量、資源類(lèi)型、礦石品位等為中心的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理，總之，出礦品位是礦山開(kāi)采的重要目標(biāo)之一，品位管理貫穿生產(chǎn)管理的整個(gè)過(guò)程。因此，為了保持出礦品位穩(wěn)定，更好地服務(wù)生產(chǎn)，在礦石穿孔階段即需按照相關(guān)規(guī)定取樣、制樣、化驗(yàn)，獲取品位信息。

經(jīng)過(guò)大量的檢索與分析，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)金屬露天礦沒(méi)有高效的鉆孔巖粉取樣裝置，通常采用的巖粉取樣方式和裝備落后，即礦石爆破前在地質(zhì)人員的指導(dǎo)下由取樣人員借助人力取樣鉤按照“十字刻槽法”對(duì)已施工的鉆孔巖粉取樣化驗(yàn)，該取樣方法消耗人力大、效率低、成本高，所取樣品代表性不強(qiáng)，取樣操作過(guò)程中人為因素大，多重因素均會(huì)降低取樣化驗(yàn)精度。在寒冷的冬季取樣人員只能對(duì)鉆孔的局部巖粉取樣，其代表性更差，化驗(yàn)品位精度更低；若巖粉出現(xiàn)凍結(jié)、板結(jié)時(shí)，可能導(dǎo)致多數(shù)炮孔或整個(gè)爆區(qū)無(wú)法取樣等。最主要的是，由于露天礦作業(yè)面積大、機(jī)械設(shè)備多、部分礦區(qū)下部存在空區(qū)，安全隱患多，取樣人員在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)，安全系數(shù)越低等。

本文提出并制作了一種用于露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置，本裝置所取樣品代表性強(qiáng)，化驗(yàn)品位精度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作效率高，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間短，安全系數(shù)高等特點(diǎn)。

1 巖粉取樣裝置的設(shè)計(jì)和制作

本文提出的一種用于露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置，包括取樣鉆桿、樣品收集器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端連接取樣鉆桿上端的連接桿，在連接桿的下端設(shè)有向下延伸的桿體，在桿體的外緣面上設(shè)有螺旋葉片，在桿體的下端設(shè)有向下延伸的鉆頭，在螺旋葉片的外緣面上套接有樣品收集器形成的用于露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置。詳見(jiàn)圖1。

圖1 二維與實(shí)體取樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

用于露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為手持電鉆，手持電鉆的電壓為42V或21V，空載轉(zhuǎn)速為780～960r/min，沖擊次數(shù)為3780～4260次/min。螺旋葉片上端桿體的外緣面上套接有圓盤(pán)擋板。連接桿包括方柄、圓柄和加強(qiáng)柄，加強(qiáng)柄的下端連接桿體的上端，加強(qiáng)柄的上端設(shè)有向上延伸的圓柄，在圓柄的上端設(shè)有向上延伸的方柄。

露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置樣品收集器包括樣品收集器本體、穩(wěn)桿套和出料口，樣品收集器本體為桶形結(jié)構(gòu)，在樣品收集器本體的外緣面設(shè)有貫通至中部?jī)?nèi)孔的出料口，在樣品收集器本體桶底的中部設(shè)有穩(wěn)桿套。樣品收集器本體的外緣面上設(shè)有至少一個(gè)手柄。詳見(jiàn)圖2。

圖2 二維與實(shí)體樣品收集器的結(jié)構(gòu)示意圖

露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置桿體的長(zhǎng)度為400mm～700mm，直徑為15mm～35mm。螺旋葉片與桿體的夾角為88°～90°。

本文設(shè)計(jì)的裝置具有較大的創(chuàng)新性。該裝置由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)取樣鉆桿鉆進(jìn)巖粉堆，通過(guò)桿體上的螺旋葉片將巖粉樣品輸送至樣品收集器，實(shí)現(xiàn)巖粉樣品取樣收集。

2 具體實(shí)施方式

該裝置包括取樣鉆桿、樣品收集器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為手持電鉆，手持電鉆的電壓為42V或21V，空載轉(zhuǎn)速為780～960r/min，沖擊次數(shù)為3780～4260次/min；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端連接取樣鉆桿上端的連接桿，連接桿包括方柄、圓柄和加強(qiáng)柄，加強(qiáng)柄的下端連接桿體的上端，加強(qiáng)柄的上端設(shè)有向上延伸的圓柄，在圓柄的上端設(shè)有向上延伸的方柄。

在連接桿的下端設(shè)有向下延伸的桿體，在桿體的外緣面上設(shè)有螺旋葉片，螺旋葉片上端桿體的外緣面上套接有圓盤(pán)擋板，桿體的長(zhǎng)度為400mm～700mm，直徑為15mm～35mm，螺旋葉片與桿體的夾角為88°～90°。

在桿體的下端設(shè)有向下延伸的鉆頭，在螺旋葉片的外緣面上套接有樣品收集器，樣品收集器包括樣品收集器本體、穩(wěn)桿套和出料口，樣品收集器本體為桶形結(jié)構(gòu)，在樣品收集器本體的外緣面設(shè)有貫通至中部?jī)?nèi)孔的出料口，在樣品收集器本體桶底的中部設(shè)有穩(wěn)桿套。樣品收集器本體的外緣面上或上端面上設(shè)有至少一個(gè)手柄形成的用于露天礦鉆孔的巖粉取樣裝置。

3 技術(shù)參數(shù)

本裝置在具體實(shí)施過(guò)程中，技術(shù)參數(shù)如下：

（1）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)為：電壓21V或42V，空載轉(zhuǎn)速780～960r/min，沖擊次數(shù)3780～4260次/min。

（2）取樣鉆桿包括連接桿、桿體、螺旋葉片、圓盤(pán)擋板和鉆頭，連接桿由方柄、圓柄、加強(qiáng)柄組成，方柄長(zhǎng)40mm；圓柄長(zhǎng)20mm、直徑24mm，加強(qiáng)柄長(zhǎng)45mm、直徑30mm。

桿體的長(zhǎng)度為400mm～700mm、直徑24mm；螺旋葉片的外徑為40mm～70mm、厚度2mm、間距50mm～70mm、螺旋葉片與桿體的夾角為88°～90°；圓盤(pán)擋板的外徑為40mm～70mm、厚度1mm；鉆頭的長(zhǎng)度為60mm～100mm、直徑6mm～12mm。

（3）樣品收集器包括手柄、樣品收集器本體、穩(wěn)桿套和出料口，樣品收集器本體的直徑為300mm～500mm、高100mm、厚2mm；出料口的內(nèi)口寬93mm、高100mm，外口寬50mm、高30mm。

穩(wěn)桿套由不銹鋼鋼管和不銹鋼圓環(huán)組成，不銹鋼鋼管的內(nèi)徑為45mm～75mm、外徑49mm～79mm、高20mm～40mm；不銹鋼圓環(huán)的內(nèi)徑為45mm～75mm、外徑120mm、厚2mm。

本裝置的具體實(shí)施例如下：

（1）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電壓選用42V，空載轉(zhuǎn)速960r/min，沖擊次數(shù)4260次/min。

（2）取樣鉆桿上的方柄長(zhǎng)40mm；圓柄長(zhǎng)20mm、直徑24mm，加強(qiáng)柄長(zhǎng)45mm、直徑30mm。

桿體長(zhǎng)度645mm、直徑24mm；螺旋葉片外徑64mm、厚度2mm、間距65mm、螺旋葉片與桿體的夾角為89.9°；圓盤(pán)擋板的外徑為60mm、厚度1mm；鉆頭長(zhǎng)度81mm、直徑7mm。

（3）樣品收集器上樣品收集器本體的圓盤(pán)直徑為400mm、高100mm、厚2mm；出料口8-4的內(nèi)口寬93mm、高100mm，外口寬50mm、高30mm。

穩(wěn)桿套上不銹鋼鋼管的內(nèi)徑為75mm、外徑79mm、高35mm；不銹鋼圓環(huán)的內(nèi)徑為79mm、外徑120mm、厚2mm。

4 試驗(yàn)結(jié)果

見(jiàn)表1。

表1 取樣器與挖勺取樣對(duì)比分析表

5 結(jié)論

（1）爆孔巖粉在冬雨季易凍結(jié)或板結(jié)，人力取樣鉤按照“十字刻槽法”無(wú)法正常取樣，本裝置具有功率大、扭矩高等優(yōu)點(diǎn)，取樣鉆桿在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下能夠鉆進(jìn)凍結(jié)或板結(jié)巖粉堆，完成特殊條件下取樣工作。

（2）露天礦作業(yè)面積大、機(jī)械設(shè)備多、部分礦區(qū)下部存在空區(qū)，安全隱患多，本裝置取樣效率高，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間短，安全系數(shù)高等特點(diǎn)。

（3）與人力取樣鉤取樣方法相比，本裝置具有取樣時(shí)間短、勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

（4）與人力取樣鉤取樣方法相比，本裝置取樣受人為因素影響小，其樣品代表性強(qiáng)，化驗(yàn)品位精度高；可推廣應(yīng)用至需要取巖粉樣的礦山類(lèi)企業(yè)及其他企業(yè)。