吳東來(lái)才慶祥張?zhí)煳年悩?shù)召陳彥龍

(1.小龍?zhí)兜V務(wù)局,云南省開(kāi)遠(yuǎn)市,661601; 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221116)

★煤炭科技·開(kāi)拓與開(kāi)采 ★

布沼壩露天煤礦剝采半連續(xù)工藝破碎機(jī)選擇＊

吳東來(lái)1才慶祥2張?zhí)煳?陳樹(shù)召2陳彥龍2

(1.小龍?zhí)兜V務(wù)局,云南省開(kāi)遠(yuǎn)市,661601; 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221116)

布沼壩露天煤礦五期擴(kuò)建剝采方法采用半連續(xù)作業(yè)工藝。分析了礦山生產(chǎn)條件對(duì)破碎機(jī)的選型要求,認(rèn)為錘式滾軸破碎機(jī)綜合了喂給式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)的優(yōu)勢(shì),投入快、布置靈活、移設(shè)方便,可適應(yīng)該礦的物料特性和開(kāi)采特點(diǎn),認(rèn)為布沼壩露天煤礦采煤半連續(xù)工藝采用錘式滾軸破碎機(jī)是合理的。

露天煤礦 采煤工藝 半連續(xù)工藝 錘式滾軸破碎機(jī) 選型

AbstractIn the fifth phase of expansion project of Buzhaoba open cast coal mine,a semicontinuous stripping and mining technique is adopted.This paper presents an analysis of the production conditions at the mine on the selection of crushers.It is taken for granted that hammerroller crusher is endowed with the advantages of both feeder type crusher and hammer type crusher,which is expressed by its fast feeding,versatile deployment and convenience in movement. These characteristics make the hammer-roller crusher more adapted to the material characteristics and the mining characters of this mine.It is therefore concluded that the determination of hammer-roller crusher,which is adapted to the semi-continuous stripping and mining technique selected for Buzhaoba open cast coal mine,is a rational choice.

Key wordsopen cast coal mine,coal mining technique,semi-continuous process,hammer -roller crusher,machine type selection

布沼壩露天煤礦五期工程擴(kuò)建規(guī)模為13 Mt/a,擴(kuò)建工程以現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備為基礎(chǔ),采用單斗挖掘機(jī)—汽車—移動(dòng)式破碎站—帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝,是一座先進(jìn)、機(jī)械化程度高的現(xiàn)代化大型露天煤礦。根據(jù)布沼壩露天煤礦五期擴(kuò)建需要,對(duì)新增剝采半連續(xù)工藝破碎設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化選型研究。

1 礦山生產(chǎn)條件

1.1 物料力學(xué)特征

小龍?zhí)兜V區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)復(fù)雜,礦區(qū)內(nèi)氣候濕潤(rùn),物料含水率高;所開(kāi)采煤層為巨厚褐煤層,屬新第三系,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般厚度60～120 m,最大厚度達(dá)222.96 m,煤層夾矸多為很薄的含炭粘土巖和含炭灰?guī)r。主采煤層是布沼壩井田內(nèi)巖石力學(xué)強(qiáng)度較大的一層。原煤及夾矸層的物料力學(xué)特征見(jiàn)表1。

1.2 破碎機(jī)選型原則

擴(kuò)建煤礦設(shè)計(jì)確定采用鏟斗容積為8 m3的單斗挖掘機(jī)作為采裝設(shè)備,其允許采裝的最大煤巖塊單邊尺寸為1 m,因此破碎機(jī)允許入料塊度應(yīng)大于1 m×1 m×1 m。

表1 巖石物理力學(xué)綜合指標(biāo)

為保證生產(chǎn)連續(xù)性和破碎機(jī)供料穩(wěn)定性,破碎站受料倉(cāng)應(yīng)具有存儲(chǔ)3～5車物料的容量。布沼壩露天煤礦所采用Terex3307系列礦用自卸卡車車廂最大堆裝容積為26 m3。計(jì)算破碎站受料倉(cāng)容積Qs應(yīng)保證:

布沼壩露天煤礦現(xiàn)有帶式輸送機(jī)中的大部分理論生產(chǎn)能力為2200 m3/h(松方),因此新增破碎站能力應(yīng)為2200 m3/h(松方)左右。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,破碎機(jī)的排料粒度應(yīng)不大于帶式輸送機(jī)帶寬 (1.2 m)的1/4,破碎機(jī)的排料粒度要求為:

2 破碎機(jī)選型

2.1 初步選擇

傳統(tǒng)的破碎機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為錘式、反擊式、旋回式、顎式、輥式和喂給式破碎機(jī)等。各類破碎機(jī)的特點(diǎn)及適用條件見(jiàn)表2,布沼壩露天煤礦物料及生產(chǎn)條件對(duì)破碎機(jī)指標(biāo)的要求分析見(jiàn)表3。

表2 傳統(tǒng)破碎機(jī)指標(biāo)對(duì)比

表3 布沼壩露天煤礦對(duì)破碎機(jī)要求

由表3可以看出,根據(jù)布沼壩露天煤礦需要破碎物料的物理力學(xué)性質(zhì)和所需的生產(chǎn)能力、破碎比等參數(shù)及破碎站形式,可排除顎式、旋回式和反擊式破碎機(jī)。

2.2 破碎機(jī)類型確定

結(jié)合布沼壩露天煤礦物料及工藝系統(tǒng)特點(diǎn),分析了國(guó)內(nèi)外礦山企業(yè)使用的和設(shè)備制造商生產(chǎn)的破碎機(jī),認(rèn)為錘式破碎機(jī)存在粉碎多、垂直給料導(dǎo)致物料轉(zhuǎn)運(yùn)高度大等問(wèn)題;喂給式破碎機(jī)雖然布置緊湊,適用于半固定、移動(dòng)式破碎站,但霍林河等露天煤礦的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明,該類型破碎機(jī)可靠性較低,易出現(xiàn)單向超限大塊情況;輥式破碎機(jī)在我國(guó)露天煤礦應(yīng)用廣泛,但應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)表明,雙齒輥式破碎機(jī)在破碎濕度大、有粘性的物料時(shí)會(huì)出現(xiàn)物料粘齒等問(wèn)題,影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn);生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明DBT公司生產(chǎn)的錘式滾軸破碎機(jī)可以適應(yīng)幾乎所有硬度脆性巖石及微粘性巖石的破碎,且工作效率基本不受巖石硬度影響。

2.3 錘式滾軸破碎機(jī)

錘式滾軸破碎機(jī)綜合了喂給式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)的優(yōu)勢(shì),它利用高速旋轉(zhuǎn)的錘頭沖擊破碎物料,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、破碎比大;同時(shí)具有喂給式破碎機(jī)布局緊湊、水平給料、耗電量低、過(guò)粉碎少的優(yōu)勢(shì)。另外,錘式滾軸破碎機(jī)采用一條輸送機(jī)解決破碎站內(nèi)待破物料的運(yùn)輸問(wèn)題,結(jié)構(gòu)較喂給式破碎機(jī)更簡(jiǎn)單。錘式滾軸破碎機(jī)主要由刮板輸送機(jī)、破碎滾軸、支撐部分、電機(jī)和鏈條、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

錘式滾軸破碎機(jī)的工作原理示意圖見(jiàn)圖1。實(shí)心焊接鑄件滾軸內(nèi)鑲兩排鋼制破碎錘頭,電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾軸高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),將刮板輸送機(jī)送進(jìn)破碎腔的物料“砸碎”,然后由尾部排到破碎機(jī)自帶的小卸料帶式輸送機(jī)或者外部主帶式輸送機(jī)上。由于錘式滾軸破碎機(jī)通過(guò)撞擊破碎物料,所以適用于破碎脆性物料,且物料硬度范圍較大。廠家考察結(jié)果表明,其破碎有一定粘性的物料時(shí)也能適應(yīng) (主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到250 r/min)。

圖1 錘式滾軸破碎機(jī)工作原理示意圖

2.4 錘式滾軸破碎機(jī)特點(diǎn)

(1)采用水平入料。水平入料可按入料塊度設(shè)計(jì)破碎機(jī),因而降低了設(shè)計(jì)難度;必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)物料流的反向運(yùn)輸,避免設(shè)備被大塊物料卡住。

(2)破碎機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,可利用物料堆積形成天然料倉(cāng)。布置方式如圖2所示,在實(shí)體臺(tái)階上開(kāi)挖形成溝槽,將破碎機(jī)布置于溝內(nèi),由臺(tái)階坡面和刮板輸送機(jī)構(gòu)成料倉(cāng);待破物料通過(guò)卡車從溝槽兩側(cè)的卸車臺(tái)位倒入料倉(cāng),然后由布置于溝底的刮板輸送機(jī)送入破碎機(jī)內(nèi)。

圖2 錘式滾軸破碎機(jī)典型布置

(3)可通過(guò)更換安裝在破碎滾軸上的錘頭使破碎機(jī)適應(yīng)不同硬度的物料;另外,貫穿于整個(gè)滾輪直徑的破碎齒調(diào)節(jié)技術(shù)可按錘頭磨損程度調(diào)整滾軸尺寸,保證生產(chǎn)能力發(fā)揮。

結(jié)合布沼壩露天煤礦生產(chǎn)情況,錘式滾軸破碎機(jī)的安裝時(shí)間短 (僅需8個(gè)月),且布置靈活,可實(shí)現(xiàn)快速投入,滿足用戶對(duì)露天礦擴(kuò)建工期的要求(擴(kuò)產(chǎn)期為2年);設(shè)備重量小,對(duì)工作面的要求低,移設(shè)方便 (可在1周內(nèi)完成),滿足坑口電廠對(duì)采煤系統(tǒng)作業(yè)連續(xù)性的要求,不僅可適應(yīng)布沼壩露天煤礦緩傾斜煤層開(kāi)采、延深快、邊坡穩(wěn)定性差的特點(diǎn),而且可適應(yīng)物料硬度變化和濕粘的物料條件,還可實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)退出和自動(dòng)進(jìn)入,避免破碎過(guò)程中物料堵塞和出現(xiàn)超限大塊。

根據(jù)以上分析,錘式滾軸破碎機(jī)可滿足布沼壩露天煤礦采煤半連續(xù)工藝生產(chǎn)要求,破碎機(jī)主要技術(shù)參數(shù)與礦方要求對(duì)比見(jiàn)表4,因此布沼壩露天煤礦五期擴(kuò)建采用理論生產(chǎn)能力為2200 m3/h(松方)的錘式滾軸破碎機(jī)是最優(yōu)選擇。但應(yīng)注意,針對(duì)不同物料特性,一要根據(jù)不同的物料性質(zhì)選用不同強(qiáng)度的滾軸及破碎錘;二要根據(jù)物料粘性配制不同強(qiáng)度的刮板輸送機(jī)。

表4 破碎機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)布沼壩露天煤礦五期擴(kuò)建新增采煤半連續(xù)工藝破碎設(shè)備進(jìn)行研究,認(rèn)為采用理論生產(chǎn)能力2200 m3/h(松方)的錘式滾軸破碎機(jī)可滿足布沼壩露天煤礦采煤半連續(xù)工藝生產(chǎn)要求。其既能適應(yīng)該礦物料濕度大、有一定粘性的特點(diǎn),又能適應(yīng)緩傾斜煤層開(kāi)采、延深快、邊坡穩(wěn)定性差的開(kāi)采條件;還可與露天礦現(xiàn)有帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)匹配,滿足露天礦擴(kuò)產(chǎn)要求;并可通過(guò)選用不同強(qiáng)度的滾軸及破碎錘配合不同強(qiáng)度的刮板輸送機(jī)適應(yīng)物料條件的變化。布沼壩露天煤礦2年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明,該礦采煤半連續(xù)工藝應(yīng)用錘式滾軸破碎機(jī)是成功的。

[1]丁慶方,張鐳,趙兆龍.布沼壩露天礦原煤生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造 [J].露天采礦技術(shù),2005(6)

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[4]王平軍,戴海琛.錘式破碎機(jī)安裝使用中的注意事項(xiàng)[J].磚瓦世界,2009(6)

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Selection of semi-continuous crusher for stripping and mining in Buzhaoba open-cast coal mine

Wu Donglai1,Cai Qingxiang2,Zhang Tianwen1,Chen Shuzhao2,Chen Yanlong2
(1.Xiaolongtan Coal Mining Administration,Kaiyuan,Yunnan province,661601,China; 2.School of Mining Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China)

TD 824.5

B

吳東來(lái) (1959-),男,云南省宣威市人,高級(jí)工程師,云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局政委。

(責(zé)任編輯 張毅玲)

十一五國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2006BAB16B00)。