淺談石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術與應用

左洪川

唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 063000

淺談石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術與應用

左洪川

唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 063000

當前石灰石礦山的運營同其它礦產(chǎn)資源一樣，正朝著大型化、連續(xù)化、液壓化和智能化方向發(fā)展。石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術是以全移動式破碎機為核心，隨采礦工作面的推進而跟進，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。這主要體現(xiàn)在開采工藝和裝備的不斷更新發(fā)展上，這些裝備包括移動破碎機、轉(zhuǎn)載橋、移動皮帶、移置皮帶等設備。

連續(xù)化開采 移動破碎機 轉(zhuǎn)載橋 移動皮帶 移置皮帶

0 引言

開采、輸送系統(tǒng)是石灰石礦山設計、建設以及生產(chǎn)組織和技術管理的核心內(nèi)容。其技術進步是與開采工藝和裝備的不斷更新發(fā)展密切相關的。傳統(tǒng)開采輸送工藝主要特點是破碎機位置固定不動，汽車運輸距離較長，其工藝流程一般為：穿孔→爆破→鏟裝→汽車運輸→固定式破碎機破碎→固定式長膠帶運輸機→原料堆場。半連續(xù)化開采輸送工藝的破碎機位置隨著采礦工程的延伸，每隔一定時間段移動一次，汽車運輸距離較短，其工藝流程為：穿孔→爆破→鏟裝→汽車運輸→半移動式破碎機破碎→固定式長膠帶運輸機→原料堆場。當前石灰石礦山的運營同其它礦產(chǎn)資源一樣，正朝著大型化、連續(xù)化、液壓化和智能化方向發(fā)展。石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術是以全移動式破碎機為核心，隨采礦工作面的推進而跟進，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。連續(xù)化開采輸送工藝流程為：穿孔→爆破→鏟裝→移動式破碎機破碎→移動式膠帶運輸機→移置式膠帶運輸機→固定式長膠帶運輸機→原料堆場。本文僅就當前石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術的研發(fā)現(xiàn)狀與應用情況進行介紹。

1 石灰石礦山連續(xù)化開采輸送技術的研發(fā)現(xiàn)狀

1.1 大型礦用移動破碎機

歐美等發(fā)達國家，自上世紀70年代開始，就研發(fā)成功了以履帶式移動破碎機為主機設備的連續(xù)化開采輸送工藝系統(tǒng)，并成功應用于不同類別及產(chǎn)能的礦山。國內(nèi)伊敏河礦、平朔礦等大型露天煤礦通過進口歐美連續(xù)化開采設備，對連續(xù)化開采輸送工藝系統(tǒng)有所應用。近年來，我國一些專業(yè)公司在礦業(yè)開發(fā)的系統(tǒng)設計、設備制造、安裝工程全方位服務上走出了一條創(chuàng)新之路。

我公司對大型移動破碎機再創(chuàng)新制造，在噪音污染、粉塵排放、能耗指標方面均能達到歐洲先進標準，是節(jié)能環(huán)保的高端移動破碎設備（見表1、圖1），填補了礦山移動破碎機國產(chǎn)化生產(chǎn)的空白，設備實地運行各項技術指標均達到設計要求。該系統(tǒng)已獲得國家實用新型專利證書（專利號：ZL201520404478.0）

表1 履帶式移動破碎機系列產(chǎn)品的主要技術參數(shù)

圖1 MCI1416型移動破碎機石灰石礦山應用

1.2 轉(zhuǎn)載橋

從國外成功應用案例分析可知，轉(zhuǎn)載橋是連接移動破碎機與后續(xù)各類皮帶輸送機的關鍵設備，是整套連續(xù)化開采輸送系統(tǒng)的靈魂設備。這是由于轉(zhuǎn)載橋?qū)崿F(xiàn)了移動破碎機在爆破現(xiàn)場的跟進作業(yè)，實現(xiàn)了靈活的工藝避炮需求，同時也為不同礦山的破碎配料、不同臺段間物料輸送等需求提供了良好的解決方案?？梢哉f，擁有了轉(zhuǎn)載橋的開采輸送系統(tǒng)方案才會真正實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。值得注意的是，移動轉(zhuǎn)載橋的規(guī)格能力取決于他所應用的礦山采礦工藝設計情況。目前已研發(fā)成功的移動轉(zhuǎn)載橋重要參數(shù)見表2，輸送能力、爬坡能力、垂直提升物料高度等均可滿足常見石灰石礦山采礦需求。因此，采礦工藝設計者要以滿足生產(chǎn)要求及降低礦山投資為目的，結(jié)合礦山生產(chǎn)實際情況來選取不同規(guī)格的移動轉(zhuǎn)載橋（見圖2）來配合移動破碎機形成礦山連續(xù)化采礦工藝系統(tǒng)。

1.3 移動膠帶輸送機

礦用移動膠帶輸送機（見圖3）是簡易式移動帶式輸送機的加強設計，但又不同于傳統(tǒng)意義上的輪式移動皮帶。此類移動皮帶沒有單獨的動力，移動皮帶的轉(zhuǎn)場行走、避炮等依靠于外部設備動力，整體長度控制在25 m～40 m左右，標準模塊化設計，可多節(jié)連續(xù)使用，最大程度地提高了移動皮帶的移動可靠性，尤為重要的是設備成本低、維護簡單方便，很好地保證了礦山惡劣環(huán)境下移動皮帶使用的可靠性。在以功能區(qū)分設備作用的前提下，移動皮帶與移動轉(zhuǎn)載橋的作用是相同的。但在考慮了設備投資以及一些生產(chǎn)場地極為狹小的礦山后，移動膠帶輸送機有其獨特的使用范圍。

移置膠帶輸送機是在傳統(tǒng)固定式帶式輸送機的結(jié)構(gòu)基礎上優(yōu)化升級而來，其設計思想是為了使帶式輸送機更適應礦山復雜地形及各種使用條件。由于移置膠帶輸送機主要是在采場內(nèi)短期應用，因此設計采用模塊化設計理念，去除了固定式帶式輸送機建設周期較長的土建基礎部分，用鋼結(jié)構(gòu)枕木取代，枕木之上設有軌道，落料車可在軌道上行走，以適應采礦工藝上落料點的變化需求。在礦山連續(xù)化開采中，隨著采面的剝離進程，后續(xù)輸送機面臨需不斷移位的問題，而移置式輸送機的使用，使得這項工作無論是在時間上，還是資金人力上都得到了大量的節(jié)省。

表2 移動轉(zhuǎn)載橋規(guī)格參數(shù)

圖2 移動轉(zhuǎn)載橋設計圖

圖3 移動膠帶輸送機設計圖

2 礦山連續(xù)化開采輸送系統(tǒng)應用案例

冀東水泥黑龍江有限公司為擁有預分解窯水泥生產(chǎn)線的現(xiàn)代化企業(yè)，具有較高的生產(chǎn)自動化水平，其自有石灰石礦山是國內(nèi)首家擬采用礦山連續(xù)化開采工藝系統(tǒng)的水泥礦山（見圖4），礦山生產(chǎn)建設規(guī)模4 500 000 t/a。

根據(jù)礦山情況進行的投資計算報告顯示，礦山連續(xù)化開采工藝系統(tǒng)建設總投資較傳統(tǒng)礦山開拓工藝系統(tǒng)建設總投資節(jié)約資金近千萬元。其中，兩種方案工程機械、破碎機械等設備投資差異不大；傳統(tǒng)礦車開拓運輸系統(tǒng)中，固定破碎機土建及運輸?shù)缆沸藿ㄙM用較高。

圖4 水泥廠礦山連續(xù)化開采工藝系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)場

對兩個方案生產(chǎn)運營成本進行了初步的分析比較，經(jīng)過模擬運行分析，傳統(tǒng)礦車開拓工藝系統(tǒng)生產(chǎn)運營成本約14元/ t，且生產(chǎn)成本隨采礦年限的增加呈上升趨勢；礦山連續(xù)化生產(chǎn)工藝生產(chǎn)運營成本約12元/t，且總體運營成本平穩(wěn)。傳統(tǒng)礦車開拓運輸系統(tǒng)中，礦車司機的人工費用及礦車維修費用、輪胎消耗費用、柴油消耗費用等占據(jù)礦山石灰石生產(chǎn)運營成本較大份額，由于此礦山屬于典型凹陷開采礦山，隨釆面的不斷下降，礦車運距及爬坡耗能不斷增加，將造成運輸成本增加。而礦山連續(xù)化開采方案工藝上采用轉(zhuǎn)載橋、移動皮帶等皮帶輸送機取代礦車運輸，故此類費用將大幅降低。

3 結(jié)束語

近年來，水泥生產(chǎn)企業(yè)受國內(nèi)工業(yè)整體狀況的影響，水泥市場銷售情況日益嚴峻，廣大居民對生態(tài)文明建設的訴求越來越高，國家對礦山生產(chǎn)的環(huán)保要求愈加嚴格。這必將促進水泥礦山圍繞著降低生產(chǎn)成本、保護生態(tài)環(huán)境而作出傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝上的改進。由于水泥礦山礦車運輸距離及路況狀態(tài)不同，礦石運輸成本占到礦山開采總成本的30%～60%，因此節(jié)省礦山開采成本的最大潛力在于礦石的運輸。而為替代礦車運輸所采用的連續(xù)化開采輸送系統(tǒng)，其運輸中的無效載荷大大降低，運輸安全性也得到了大幅提高。綜合考慮礦山建設總投資、礦山生產(chǎn)運營成本以及礦山整體環(huán)保情況、尾氣排放等問題，礦山連續(xù)化開采輸送系統(tǒng)與傳統(tǒng)礦車運輸開拓系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢明顯，有著更大的社會經(jīng)濟效益。

2016-06-12）

TQ172.687

B

1008-0473(2016)05-0060-04

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.05.013