陶翠林，李若梅，丁奕，汪瑞敏

從長(zhǎng)距離膠帶機(jī)方案談設(shè)計(jì)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(jī)輸送系統(tǒng)，以取代公路汽車的運(yùn)輸方式，徹底解決汽車運(yùn)力不足及環(huán)境保護(hù)的問題。

業(yè)主邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)幾家一流的膠帶機(jī)制造企業(yè)，先后進(jìn)行了多次線路踏勘和技術(shù)論證工作，初步擬定了膠帶機(jī)線路方案。膠帶機(jī)尾部起點(diǎn)設(shè)在礦山山腳下的運(yùn)礦公路旁邊，擬建破碎車間卸車場(chǎng)標(biāo)高1350m，礦山增加1條長(zhǎng)度約12km的膠帶機(jī)，汽車運(yùn)輸距離將由原來的15km減少到3.7km，碎石運(yùn)費(fèi)將由12元/t降低到4.5元/t。

按照擬定方案，業(yè)主對(duì)線路進(jìn)行了測(cè)繪工作。2009年底業(yè)主委托我們做配套的設(shè)計(jì)工作。與此同時(shí)，地方政府根據(jù)城區(qū)建設(shè)的規(guī)劃，對(duì)報(bào)送的膠帶機(jī)線路方案進(jìn)行了批復(fù)，并對(duì)擬選膠帶機(jī)線路的后半程路徑做了變更，由此1條12km膠帶機(jī)變更為3條膠帶機(jī)（編號(hào)為1、2、3號(hào)膠帶機(jī)）。其中2、3號(hào)膠帶機(jī)按照政府批復(fù)的規(guī)劃意見走新的線路，1號(hào)膠帶機(jī)線路則按照原報(bào)送線路不變（如圖1所示的線路二）。

由于1號(hào)膠帶機(jī)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(duì)礦山采礦工作面的布置、推進(jìn)方向、服務(wù)年限、汽車綜合運(yùn)距等因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為可以將破碎車間進(jìn)一步靠近采礦場(chǎng)，從而進(jìn)一步降低汽車的運(yùn)輸成本。調(diào)整后的破碎車間位置和1號(hào)膠帶機(jī)線路如圖1所示的線路一和線路三。

膠帶機(jī)線路一和線路三的起終點(diǎn)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(fù)雜。

線路三沿原有運(yùn)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(diǎn)附近。線路三有效地降低了施工難度和膠帶機(jī)運(yùn)行工況的復(fù)雜性，但線路長(zhǎng)度增加了2.2km。

線路二是原來選擇的方案，破碎車間卸車場(chǎng)標(biāo)高1350m，比線路一、三低160m左右，兩起點(diǎn)直線距離約為2km。

三個(gè)線路方案的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

為了簡(jiǎn)化內(nèi)容，表1中僅列出了差異項(xiàng)中主要分項(xiàng)的對(duì)比，其他如工人工資、維修費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用等不影響對(duì)比結(jié)果的因素未列出來。

對(duì)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(jiǎn)單對(duì)比中可以看出，以膠帶機(jī)代替汽車運(yùn)輸而縮短汽車運(yùn)輸距離，可有效降低礦石的運(yùn)輸成本，由此可見，選擇破碎一的位置具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

在設(shè)計(jì)前期方案的論證中，我們對(duì)線路一的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的可實(shí)施性和可靠性進(jìn)行了討論和評(píng)審。

（1）為了避免高支架大幅度增加土建造價(jià)，線路一避讓了多處溝壑和一處鐵礦，造成線路復(fù)雜化，使膠帶機(jī)在電動(dòng)、發(fā)電交變、輸送帶張力不斷變化的條件下，既要滿足電動(dòng)工況設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，又要保證發(fā)電工況緊急制動(dòng)時(shí)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(yùn)行中始終保持在安全的允許值內(nèi)，這就提高了膠帶機(jī)的設(shè)計(jì)難度。

圖1 膠帶機(jī)線路方案

表1 三個(gè)線路方案的主要技術(shù)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(shù)交流及驗(yàn)算過程中，有一家膠帶機(jī)廠放棄了該膠帶機(jī)的計(jì)算，有兩家膠帶機(jī)廠增加了平面曲線半徑，可見其技術(shù)難度是比較大的。該膠帶機(jī)除按常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算外，還專門模擬了各種工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，計(jì)算所取得的數(shù)據(jù)與投產(chǎn)后所測(cè)得的數(shù)據(jù)基本一致。

（2）除了設(shè)備自身的技術(shù)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(jī)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(shè)路基式的落地敷設(shè)方式，這樣就不再需要大型起重機(jī)進(jìn)場(chǎng)。對(duì)于下山懸崖段區(qū)域，采用盤山式沿地形走勢(shì)布設(shè)，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(shè)計(jì)，6月現(xiàn)場(chǎng)開工建設(shè)，11月開始安裝，2012年2月進(jìn)行了全線的負(fù)荷調(diào)試。

該膠帶機(jī)是目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的長(zhǎng)距離曲線膠帶機(jī)中施工條件最惡劣、運(yùn)行工況最復(fù)雜的膠帶機(jī)之一。該設(shè)備運(yùn)行1年以來，經(jīng)受住了各種工況條件和氣候條件的考驗(yàn)，運(yùn)行指標(biāo)和工程投資均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此得到了業(yè)主的高度贊揚(yáng)。

該膠帶機(jī)為向下運(yùn)輸?shù)V石的方式，最大落差達(dá)352m，滿載運(yùn)行時(shí)不但不消耗電能，還可以發(fā)電供給其他用電設(shè)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(jì)和節(jié)能減排的直接體現(xiàn)，是應(yīng)該大力推行的生產(chǎn)運(yùn)輸方式。■

TQ172.687

A

1001-6171（2012）06-0085-03

中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司天津分公司，天津300400；

2012-05-10；編輯：沈穎