從長距離膠帶機方案談設計優(yōu)化

陶翠林，李若梅，丁奕，汪瑞敏

從長距離膠帶機方案談設計優(yōu)化

Design Optimization of Long Distance Belt Conveyer Program

陶翠林，李若梅，丁奕，汪瑞敏

2008年初，蒙西（烏海）水泥有限公司根據(jù)公司發(fā)展的需要，決定投資興建礦山至廠區(qū)的碎石膠帶機輸送系統(tǒng)，以取代公路汽車的運輸方式，徹底解決汽車運力不足及環(huán)境保護的問題。

業(yè)主邀請了國內(nèi)幾家一流的膠帶機制造企業(yè)，先后進行了多次線路踏勘和技術論證工作，初步擬定了膠帶機線路方案。膠帶機尾部起點設在礦山山腳下的運礦公路旁邊，擬建破碎車間卸車場標高1350m，礦山增加1條長度約12km的膠帶機，汽車運輸距離將由原來的15km減少到3.7km，碎石運費將由12元/t降低到4.5元/t。

按照擬定方案，業(yè)主對線路進行了測繪工作。2009年底業(yè)主委托我們做配套的設計工作。與此同時，地方政府根據(jù)城區(qū)建設的規(guī)劃，對報送的膠帶機線路方案進行了批復，并對擬選膠帶機線路的后半程路徑做了變更，由此1條12km膠帶機變更為3條膠帶機（編號為1、2、3號膠帶機）。其中2、3號膠帶機按照政府批復的規(guī)劃意見走新的線路，1號膠帶機線路則按照原報送線路不變（如圖1所示的線路二）。

由于1號膠帶機的礦山段地形崎嶇起伏，未包含在政府的規(guī)劃要求以內(nèi)。我們根據(jù)該礦山地質(zhì)資源的賦存條件和礦床整體開發(fā)利用規(guī)劃，對礦山采礦工作面的布置、推進方向、服務年限、汽車綜合運距等因素進行了分析，認為可以將破碎車間進一步靠近采礦場，從而進一步降低汽車的運輸成本。調(diào)整后的破碎車間位置和1號膠帶機線路如圖1所示的線路一和線路三。

膠帶機線路一和線路三的起終點均相同，僅下山段不同。線路一礦山段要跨越一處寬110m、深70多米的“大峽谷”，還要通過一處落差接近120m的陡峭懸崖，線路地形條件十分崎嶇復雜。

線路三沿原有運礦道路布置而繞開“大峽谷”和下山懸崖，途經(jīng)線路一的起點附近。線路三有效地降低了施工難度和膠帶機運行工況的復雜性，但線路長度增加了2.2km。

線路二是原來選擇的方案，破碎車間卸車場標高1350m，比線路一、三低160m左右，兩起點直線距離約為2km。

三個線路方案的主要技術參數(shù)見表1。

為了簡化內(nèi)容，表1中僅列出了差異項中主要分項的對比，其他如工人工資、維修費、財務費用等不影響對比結果的因素未列出來。

對于其他方案，如把破碎車間放在破碎（1）和破碎（2）之間，同樣需要通過“大峽谷”和懸崖。由于此方案介于線路一和線路二之間，不具有代表性而未做比較。

從表1的簡單對比中可以看出，以膠帶機代替汽車運輸而縮短汽車運輸距離，可有效降低礦石的運輸成本，由此可見，選擇破碎一的位置具有顯著的經(jīng)濟效益。

在設計前期方案的論證中，我們對線路一的設計細節(jié)的可實施性和可靠性進行了討論和評審。

（1）為了避免高支架大幅度增加土建造價，線路一避讓了多處溝壑和一處鐵礦，造成線路復雜化，使膠帶機在電動、發(fā)電交變、輸送帶張力不斷變化的條件下，既要滿足電動工況設備運行平穩(wěn)，又要保證發(fā)電工況緊急制動時輸送帶安全可靠，還必須保證輸送帶在曲線處的偏移量在運行中始終保持在安全的允許值內(nèi)，這就提高了膠帶機的設計難度。

圖1 膠帶機線路方案

表1 三個線路方案的主要技術參數(shù)

圖2 “線路一”跨越的大峽谷

圖3 “線路一”下山通過懸崖

在后來的技術交流及驗算過程中，有一家膠帶機廠放棄了該膠帶機的計算，有兩家膠帶機廠增加了平面曲線半徑，可見其技術難度是比較大的。該膠帶機除按常規(guī)進行設計計算外，還專門模擬了各種工況進行動態(tài)分析，計算所取得的數(shù)據(jù)與投產(chǎn)后所測得的數(shù)據(jù)基本一致。

（2）除了設備自身的技術難度，土建廊道的施工也具有較大的困難，尤其是“大峽谷”和懸崖區(qū)段，大型機械將無法靠近。為了降低施工難度，增加施工作業(yè)的安全可靠性，山上采用鋪設路基式的落地敷設方式，這樣就不再需要大型起重機進場。對于下山懸崖段區(qū)域，采用盤山式沿地形走勢布設，局部開挖，以解決落差大的問題，解決了施工難的問題。

該工程于2010年4月開始施工圖設計，6月現(xiàn)場開工建設，11月開始安裝，2012年2月進行了全線的負荷調(diào)試。

該膠帶機是目前國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的長距離曲線膠帶機中施工條件最惡劣、運行工況最復雜的膠帶機之一。該設備運行1年以來，經(jīng)受住了各種工況條件和氣候條件的考驗，運行指標和工程投資均達到了預期的設計目標，因此得到了業(yè)主的高度贊揚。

該膠帶機為向下運輸?shù)V石的方式，最大落差達352m，滿載運行時不但不消耗電能，還可以發(fā)電供給其他用電設備使用。每年不僅可為企業(yè)輸送500萬噸礦石，還可以附帶發(fā)電200萬度以上，為企業(yè)帶來了額外的收益，是礦山循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排的直接體現(xiàn)，是應該大力推行的生產(chǎn)運輸方式?！?/p>

TQ172.687

A

1001-6171（2012）06-0085-03

中國中材國際工程股份有限公司天津分公司，天津300400；

2012-05-10；編輯：沈穎