翟中朝

(西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033602)

西山晉興能源公司斜溝煤礦選煤廠位于山西省興縣魏家灘鎮(zhèn)，是一座現(xiàn)代化礦井型選煤廠。設(shè)計生產(chǎn)能力為3 000 萬t/年，分兩期完成，一期年處理能力1 500 萬t，主要入洗8號煤，已于2010年2月12日投產(chǎn);二期于2011年9月1日投產(chǎn)。

在該廠的初始設(shè)計中，采用多條直線帶式輸送機，經(jīng)多次轉(zhuǎn)載對矸石進行外排。后因其工程量及后續(xù)維護量大，經(jīng)調(diào)研改用DTL 大運量長距離帶坡彎曲帶式輸送機，在生產(chǎn)過程中取得了良好效果。為此，對其成功應(yīng)用彎曲皮帶輸送機進行研究，以便推廣使用。

1 矸石外排常規(guī)設(shè)計方案

1.1 矸石外排路線

該廠的矸石最終堆放地選在距離主廠房約3 km的沖溝內(nèi)。采用從沖溝分水嶺最高點逐漸向下游分級堆放矸石的方式排矸。該排矸場地計算庫容為1 350 萬m3，可滿足斜溝礦矸石排放正常使用5年。

矸石從主廠房運輸至901 矸石緩沖倉，該倉為d18 m 圓筒倉，能儲存9 000 t 矸石，儲存時間0.56天。該緩沖倉位于主廠房西北側(cè)，據(jù)主廠房中心的直線距離約175 m。

排矸場矸石倉位于主廠房東南側(cè)(靠南)，其距離主廠房中心的直線距離約1 299 m。901 矸石緩沖倉與排矸場矸石倉之間的直線距離為1 367.6 m。排矸場矸石倉為2 個d15 m的圓筒倉，每個倉容量為5 200 t，可儲存矸石10 400 t，能滿足選煤廠正常生產(chǎn)10.4 h的矸石儲存需要。

通過以上數(shù)據(jù)可看出，901 矸石緩沖倉與排矸場矸石倉之間形成的排矸線路長，且因受地形限制，按常規(guī)設(shè)計方案需4 條長度約240.57 m、510.52 m、155 m、677 m的直線帶式輸送機，經(jīng)3 個轉(zhuǎn)載點，才能將矸石運至矸石山外排，其運輸路線總長約1 583 m。

1.2 常規(guī)方案實施后的突出問題

1.2.1 人員部署問題

該設(shè)計方案若實施，需要崗位操作人員8 人，分別部署在皮帶機尾、機頭、3 個轉(zhuǎn)載點、驅(qū)動間、裝運點，按三班倒計算，需人員24 人。因經(jīng)過多次轉(zhuǎn)載，揚塵增大，皮帶走廊及轉(zhuǎn)載點余煤增加，按三班倒計算，需衛(wèi)生清理人員12 人。一條矸石外排路線就需人員36 人。其人員多于主洗車間正常生產(chǎn)崗位人數(shù)，相當于篩分車間總?cè)藬?shù)。相對于設(shè)計年產(chǎn)量3 000 萬t，職工只有500 人的斜溝煤礦選煤廠來說，無疑是一個負擔。

1.2.2 設(shè)備檢修量及故障率問題

4 條直線帶式輸送機和3 個轉(zhuǎn)載點，不可避免的使設(shè)備數(shù)量及設(shè)備故障率增大。901 矸石緩沖倉儲存量為9 000 t，儲存時間0.56 天。若任一皮帶和轉(zhuǎn)載點在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障，檢修時間若超過8 h，將直接導(dǎo)致全廠停產(chǎn)，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

選煤廠工藝系統(tǒng)布置要力爭系統(tǒng)靈活、簡捷、緊湊，應(yīng)減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，才能節(jié)省投資、便于生產(chǎn)管理。為此，該廠采用了國內(nèi)先進的新型長距離彎曲皮帶，來解決以上問題。

2 長距離彎曲皮帶輸送機的選用

2.1 彎曲皮帶輸送機的參數(shù)選擇

901 矸石緩沖倉與排矸場矸石倉之間的直線距離為1 367.6 m，受地形影響，其排矸路線的長度約為1.5 km。排矸場矸石倉為兩個d15 m的圓筒倉，每個倉容量為5 200 t，可儲存矸石10 400 t，能滿足選煤廠正常生產(chǎn)10.4 h的矸石儲存需要。

根據(jù)排矸路線的實際距離及生產(chǎn)工藝要求，斜溝煤礦選煤廠選用了大運量長距離轉(zhuǎn)彎變坡帶式輸送機，全程1 475 m，落差89.7 m，輸送機共轉(zhuǎn)兩個彎，最大轉(zhuǎn)角47.7°(起點位于距離機尾963.6 m 處)，設(shè)計輸送量1 500 t/h。參數(shù)見表1:

表1 彎曲皮帶輸送機的參數(shù)

2.2 該皮帶輸送機的轉(zhuǎn)彎直徑及驅(qū)動

該轉(zhuǎn)彎帶式輸送機是通過增加托輥槽角、將轉(zhuǎn)彎段的輸送帶內(nèi)曲線抬高、將托輥傾斜安裝，使輸送機在轉(zhuǎn)彎段運行時平衡膠帶的內(nèi)移力，以保證輸送帶轉(zhuǎn)彎時的正常運行。

本條輸送機的平面路線見圖1，全程有2 處轉(zhuǎn)彎。第一轉(zhuǎn)彎起點A 位于距離機尾166.6 m 處，轉(zhuǎn)角29.5°，半徑300 m;第二轉(zhuǎn)彎起點B 位于距離機尾972.6 m 處，轉(zhuǎn)角47.7°，半徑500 m。

圖1 皮帶機平面線路圖

轉(zhuǎn)彎承載段起點張力在考慮動負荷的情況下，按滿載工況計算，充分保證了本條輸送機的可靠運行。

輸送機驅(qū)動簡圖見圖2。

圖2 輸送機驅(qū)動簡圖

頭部采用3 臺電機驅(qū)動，驅(qū)動配比2∶1。

2.3 托輥選擇

托輥的選擇主要考慮托輥組的承載能力和壽命。選擇時考慮下列因素:載荷的大小及特征、輸送帶的寬度和運行速度、使用條件、輸送機的工作制度、被運送物料的性質(zhì)、軸承壽命、維修制度等。

2.3.1 托輥組的種類

托輥組是用于支承輸送帶及輸送帶上承載的物料，保證皮帶穩(wěn)定運行的裝置，托輥組形式的選擇可根據(jù)托輥在不同部位的情況來選擇。本機上所有的托輥種類如下:

槽形托輥:用于承載分支輸送散狀物料，普通段采用35°槽形托輥;拐彎段采用60°深槽托輥。

V 形托輥:用于回程分支支撐輸送帶。

緩沖托輥:安裝在受料段下方，減小輸送帶所受的沖擊，延長膠帶壽命。

過渡托輥:安裝在滾筒與第一組托輥之間(或拐彎曲線過渡段)，可使輸送帶逐步成槽或由槽形展平，以降低輸送帶邊緣因成槽延伸而產(chǎn)生的附加應(yīng)力，同時也防止輸送帶展平時出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。

2.3.2 托輥間距的確定

托輥間距應(yīng)滿足兩個條件:即輥子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度。托輥間距應(yīng)配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。

3 經(jīng)濟效益

3.1 人員部署上產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

該廠采用DTL 大運量長距離帶坡彎曲帶式輸送機，在同一排矸路線上，相比用4 條直線帶式輸送機和3 個轉(zhuǎn)載點的方案，崗位操作工減少12 人，清掃衛(wèi)生人員減少6 人，大量縮減了人員數(shù)量。按此來計算:

崗位操作工，減少12 人，每人每月工資按7 000元計算，每年少支付工資:

12 ×7 000 ×12=100.8 萬

清掃衛(wèi)生人員，減少6 人，每人每月工資按2 000元計算，少支付工資:

6 ×2 000 ×12=14.4 萬

每年從人員部署上，節(jié)省開支115.2 萬。

3.2 設(shè)備檢修量減少、故障率降低帶來的經(jīng)濟效益

矸石外排雖是一套獨立系統(tǒng)，但在901 矸石緩沖倉滿后，若矸石外排系統(tǒng)還不能正常啟動，就會直接影響全廠正常生產(chǎn)。901 矸石緩沖倉儲存量為9 000 t，儲存時間0.56 d，即在平時生產(chǎn)過程中，故障停車檢修時間超過8 h，將直接導(dǎo)致停產(chǎn)。

經(jīng)對其他選煤廠的調(diào)研，因帶式輸送機電氣及機械故障導(dǎo)致檢修時間超過8 h的頻率為每年每條皮帶2 次，因該廠為大型選煤廠，且原煤中含矸量大，故障頻率按3 次計算。每次影響時間按平均超出3 h計算，則3 條皮帶(除去彎曲帶式輸送機的故障影響時間)每年影響生產(chǎn)時間為27 h。

按該廠每小時2 000 t的原煤處理量來計算，每噸原煤按400 元計算，每年將會直接損失:

36 ×2 000 ×400=2 160 萬

3.3 增加除塵設(shè)備、掃地泵等設(shè)備的費用

若采用初始設(shè)計方案，因轉(zhuǎn)載點往往出現(xiàn)煤塵大的現(xiàn)象，需增加小型除塵設(shè)備3 臺，按增加1 臺除塵設(shè)備需8 萬元來計算(包括設(shè)備購置費、安裝費等的綜合費用計算)，3 處轉(zhuǎn)載點需24 萬。

因沖洗水及皮帶上的余煤及煤泥水會排入轉(zhuǎn)載點一層的排水溝，應(yīng)在轉(zhuǎn)載點增加掃地泵，按每增加1 臺掃地泵5 萬元來計算(按設(shè)備購置費、安裝費等綜合費用來計算)，共需15 萬元來安裝掃地泵。

轉(zhuǎn)載點安裝除塵設(shè)備、掃地泵共需39 萬元。

4 結(jié)束語

該廠采用DTL 長距離彎曲帶式輸送機減少了工程量及縮減了人員數(shù)量，減少設(shè)備故障率及設(shè)備維護量，使設(shè)備維護更加方便。同時，使該廠工藝系統(tǒng)的布置更靈活、簡捷、緊湊，減少了轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，節(jié)省投資、便于生產(chǎn)管理。因此，該項技術(shù)在受地形制約及需長距離運輸?shù)倪x煤廠建設(shè)中可以得到廣泛的應(yīng)用。

［1］馬慶林.轉(zhuǎn)彎帶式輸送機的研究及應(yīng)用［J］.礦山機械，2006(11):94－95.

［2］毛 君，夏秋仲.平面彎曲帶式輸送機轉(zhuǎn)彎段受力淺析［J］，煤礦機械，2006(4):599－601.

［3］莊 嚴.平面彎曲帶式輸送機的研究及應(yīng)用［J］.煤礦機械，2008(2):108－111.