韓太明

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司，遼寧沈陽 110015）

帶式輸送機(jī)是連續(xù)輸送機(jī)械的一個類別，是以輸送帶作為牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，利用托輥支撐，依靠傳動滾筒與輸送帶之間摩擦力傳遞牽引力的連續(xù)運輸設(shè)備。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在帶式輸送機(jī)的設(shè)計研究及制造技術(shù)方面獲得了很大進(jìn)步，帶式輸送機(jī)逐漸成為了露天煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設(shè)備，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，易于實現(xiàn)自動化、集中化控制[1-2]。自我國提出“一帶一路”倡議以來，中國煤企持續(xù)輸出國內(nèi)先進(jìn)的采煤技術(shù)，越來越多的國外煤礦在新建和改擴(kuò)建過程中，開始頻繁使用帶式輸送機(jī)作為物料的主要運輸設(shè)備。地處中亞的烏茲別克斯坦擁有豐富的礦產(chǎn)資源，帶式輸送機(jī)的引入和發(fā)展為當(dāng)?shù)芈短烀旱V的開發(fā)創(chuàng)造了便利條件。

1 安格連露天煤礦概況

安格連露天煤礦位于烏茲別克斯坦共和國，屬于典型大陸氣候，夏季炎熱，冬季溫暖，降水集中在冬季和早春，年平均降雨為475 mm，煤層賦存條件較為簡單，呈單斜構(gòu)造，全煤層總厚度為50～90 m。該露天礦始建于1941 年，投產(chǎn)于1948 年，當(dāng)時以鐵道作為主要開采工藝。此后安格連露天煤礦的發(fā)展經(jīng)歷了2 個技術(shù)改造階段：第1 階段發(fā)生在1954—1965 年，這一時期露天礦首次使用前蘇聯(lián)產(chǎn)СЭ-3型挖掘機(jī)與跨步式電鏟，引進(jìn)了機(jī)械鏟加長設(shè)備，推廣了高效能的ВТО-2、УШВТ-М、СВБ-2、СБШ-250型鉆機(jī)，同時興建了新的排土場設(shè)施；第2 階段發(fā)生在1978—1990 年，這一階段引進(jìn)并推廣了ЭКГ-8И、ЭКГ-12.5、ЭКГ-15、ЭКГ-4У 新型挖掘機(jī)及高裝載能力的牽引車及自卸卡車等設(shè)備。經(jīng)歷了上述2個階段的發(fā)展后，1990 年安格連露天礦的采煤量達(dá)到577 萬t，剝離量達(dá)到5 000 萬m3[3]。

隨著開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，安格連露天礦采用的單斗鐵路、單斗卡車工藝已難以滿足生產(chǎn)要求。這些工藝雖然有較好的靈活性，但由于設(shè)備陳舊，燃油、輪胎和備件的消耗量大，運營成本高，特別是深凹露天礦的物料提升高度和運距增加，導(dǎo)致安格連露天煤礦采礦成本急劇增加，烏國政府啟動了新一輪的技術(shù)改造，引進(jìn)了世界上先進(jìn)的半連續(xù)開采工藝，應(yīng)用帶式輸送機(jī)設(shè)備更新現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)，采用以電代油，降低運營成本。2011—2016 年，安格連露天煤礦實施了第1 階段的技術(shù)改造工程，采用單斗-移動式破碎機(jī)-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)半連續(xù)開采工藝，其中的設(shè)備成套供貨由中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司承擔(dān)。

2 開采工藝的確定

安格連露天煤礦設(shè)備陳舊，根據(jù)此前開采工藝估算，剝離欠量高達(dá)10 000～12 000 萬m3，該礦處于嚴(yán)重剝采失衡狀態(tài)。老的開采工藝存在嚴(yán)重問題，首先是剝離系統(tǒng)，露天礦上部和中部采用單斗鐵道工藝剝離基巖，礦田范圍較大，工作線較長，深部為3.2 km，地表達(dá)到4.2 km，運輸距離遠(yuǎn)，運輸能力小，工作效率低，無法滿足剝離運量的要求。露天礦下部采用吊斗鏟倒堆間斷開采工藝，由于巖層為砂巖、粉砂巖和灰黏土巖，雨季作業(yè)時卡車受到很大限制。此外，卡車運距遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)夭裼凸?yīng)非常緊張，經(jīng)常出現(xiàn)油荒現(xiàn)象，造成運營費極高，設(shè)備工作時間無法保障[4]。其次是采煤系統(tǒng)，采用單斗卡車配以簡陋的格篩，輸送能力已遠(yuǎn)不能滿足開采規(guī)模擴(kuò)大的需求，新一輪技術(shù)革命迫在眉睫。

通過比較露天煤礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，烏茲別克斯坦政府批準(zhǔn)安格連露天煤礦采用半連續(xù)開采工藝，半連續(xù)開采工藝是在間斷開采工藝和連續(xù)開采工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，組合形式多種多樣，安格連露天煤礦采用的是單斗-自移式破碎站-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)[5]，其中挖掘設(shè)備是俄羅斯伊茲-卡爾丹克斯公司生產(chǎn)的ЭКГ-15 履帶式挖掘機(jī)，破碎、轉(zhuǎn)運和排土設(shè)備是德國FAM 公司制造的移動式破碎機(jī)、自行式膠帶橋和帶卸料車的排土機(jī)，運輸設(shè)備采用由中國北方重工集團(tuán)生產(chǎn)的帶式輸送機(jī)，取消了傳統(tǒng)的鐵路和卡車等運輸設(shè)備。

3 帶式輸送機(jī)應(yīng)用

安格連露天礦的物料極其特殊，既有非常堅硬的硬巖，又有黏性大的黃土類。安格連露天煤礦物料的物理和力學(xué)性能見表1。根據(jù)輸送物料的主要特性，工程改造選擇帶式輸送機(jī)作為主要運輸設(shè)備，由剝離系統(tǒng)和煤系統(tǒng)2 部分組成。

3.1 剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)

剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)由剝離工作面帶式輸送機(jī)、轉(zhuǎn)運帶式輸送機(jī)、主（干線）帶式輸送機(jī)、堆料帶式輸送機(jī)及堆料轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)組成。剝離工作面帶式輸送機(jī)為與帶式輸送機(jī)連接橋配合作業(yè)的剝離工作面雙軌移置式帶式輸送機(jī)，轉(zhuǎn)運帶式輸送機(jī)為端幫運輸半固定式帶式輸送機(jī)，主（干線）帶式輸送機(jī)為用于轉(zhuǎn)運3 個工作幫轉(zhuǎn)載來的剝離物的半固定式帶式輸送機(jī)，堆料帶式輸送機(jī)為與排土機(jī)配合作業(yè)的雙軌移置式帶式輸送機(jī)，堆料轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)則是用于轉(zhuǎn)運選采工作面轉(zhuǎn)載來的高齡巖的半固定式帶式輸送機(jī)。

表1 安格連露天煤礦物料的物理和力學(xué)性能

剝離物的挖掘由履帶挖掘機(jī)完成，履帶式挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力不低于4 000 t/h，挖掘出的剝離物隨后裝載到移動式破碎機(jī)上，移動式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為4 000 t/h，由移動式破碎機(jī)完成剝離物的破碎，破碎后的剝離物由自行式膠帶橋轉(zhuǎn)載至工作面帶式輸送機(jī)上。剝離物的運輸由工作面帶式輸送機(jī)完成，每臺的生產(chǎn)能力4 000 t/h，隨后轉(zhuǎn)運至轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)上，由運輸能力4 000 t/h 的轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)，運到生產(chǎn)能力為12 100 t/h 的主干線帶式輸送機(jī)上，再經(jīng)過2 條排土帶式輸送機(jī)上，將剝離物運輸至排土機(jī)從而形成內(nèi)排土場。

剝離物選采工藝系統(tǒng)由單斗挖掘機(jī)、自卸卡車、帶破碎機(jī)的刮板輸送機(jī)和800 t/h 帶式輸送機(jī)組成，并轉(zhuǎn)運至原有輪斗挖掘機(jī)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)上。

3.2 煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)

煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)由轉(zhuǎn)運帶式輸送機(jī)、主（干線）帶式輸送機(jī)及采煤工作面帶式輸送機(jī)組成。轉(zhuǎn)運帶式輸送機(jī)為用于轉(zhuǎn)運煤的半固定式帶式輸送機(jī)，主（干線）帶式輸送機(jī)為用于轉(zhuǎn)運煤的采用中部局部固定結(jié)構(gòu)的半固定式帶式輸送機(jī)，采煤工作面帶式輸送機(jī)為采煤工作面雙軌移置式帶式輸送機(jī)。

煤的開采由履帶挖掘機(jī)完成，挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力不小于800 t/h，隨后裝載到帶破碎機(jī)的刮板輸送機(jī)上完成煤的破碎，煤的轉(zhuǎn)載由履帶式臺階間轉(zhuǎn)載機(jī)完成，經(jīng)臺階間轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載到工作面帶式輸送機(jī)上，由帶式輸送機(jī)運至儲煤場儲存或裝車。安格連露天煤礦煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2，安格連露天煤礦剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)見表3。

表2 安格連露天煤礦煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)

表3 安格連露天煤礦剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)

3.3 主要部件技術(shù)要求

1）電動機(jī)。滿足機(jī)械性能和熱容量要求，采用風(fēng)冷方式，軸承溫升不大于40 ℃，且軸承溫度不超過80 ℃，具有失速過載等必要的保護(hù)功能和裝置。選用武鋼470 硅鋼片，轉(zhuǎn)子為鑄鋁轉(zhuǎn)子，定子及軸承均帶有鉑熱測溫元件。

2）減速器。采用硬齒面齒輪，具有雙向承載能力。減速器的額定機(jī)械功率不低于電動機(jī)額定功率的150%，減速器的熱功率不低于滾筒軸功率。軸承溫度不大于40 ℃，且不超過80 ℃，具有油溫、油位等必要的保護(hù)功能和裝置，具有油加熱裝置。

3）液力耦合器。液力耦合器采用加大側(cè)輔腔、加長后腹腔的限矩型液力耦合器。

4）低速軸聯(lián)軸器。部分帶式輸送機(jī)選用ZL 型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其余帶式輸送機(jī)選用空心輸出軸減速器帶縮緊盤聯(lián)接方式。

5）滾筒。滾筒軸為鍛件，加工前進(jìn)行超聲波檢查，加工后進(jìn)行電磁介質(zhì)或滲透性檢查。滾筒采用鑄焊結(jié)構(gòu)，所有滾筒的滾筒軸與輪轂之間、輪轂與滾筒筒皮之間，采用連續(xù)焊接，不存在夾層、折疊、裂紋、結(jié)疤等焊接缺陷。焊接完成后，對所有焊縫進(jìn)行超聲波和X 光探傷檢查，以確保焊接質(zhì)量。焊接完成后，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以消除焊接?yīng)力和其它不良內(nèi)應(yīng)力。滾筒軸承選用雙列球面滾子系列軸承，整體式軸承座，油嘴溝槽潤滑。軸承溫升不大于40 ℃，且軸承溫度不超過80 ℃。

6）托輥組。承載托輥組采用槽形過渡托輥組、槽形托輥組、槽形前傾托輥組、槽形緩沖托輥組、槽形吊掛托輥組、槽形緩沖托輥組等?；爻掏休伣M采用下平托輥組、V 形托輥組、V 形梳形托輥組、V 形梳形吊掛托輥組等。

7）鋼結(jié)構(gòu)件。機(jī)頭站、機(jī)尾站和過度橋等重要受力構(gòu)件，材質(zhì)選用16Mn。滾筒支架、驅(qū)動裝置底座、張緊裝置、托輥支架、中間架、中間架支腿等一般受力構(gòu)件，選用材質(zhì)為Q235－A。所有鋼結(jié)構(gòu)件表面（機(jī)加工表面除外，機(jī)加工表面應(yīng)涂防護(hù)油脂）進(jìn)行噴丸處理，表面等級達(dá)到Sa21/2。

8）輸送帶。膠料選用優(yōu)質(zhì)煙片膠和優(yōu)質(zhì)氯丁膠，具有難燃、耐寒性能。輸送帶加設(shè)1 層抗縱向撕裂網(wǎng)，具有良好的耐磨性能。輸送帶采用硫化接頭，膠帶各層之間的粘合強(qiáng)度及膠帶的外觀質(zhì)量等指標(biāo)滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求[6]。

4 帶式輸送機(jī)的優(yōu)越性

1）占用空間少、減少工程量。安格連露天礦采掘深度比較大，均在百米以上。采用卡車或鐵道運輸，需要修建運輸?shù)缆泛弯佋O(shè)軌道，產(chǎn)生大量填挖方工程，應(yīng)用帶式輸送機(jī)則可少占用空間，減少工程量。

2）提升角度大、降低運營成本。帶式輸送機(jī)安裝在安格連露天礦采掘場南部端幫上，通過自行式皮帶橋轉(zhuǎn)載。提升角度加大，縮短了物料的運距，降低了運營成本。

3）以油代電、減少油耗。烏茲別克斯坦是缺油國家，應(yīng)用帶式輸送機(jī)代替卡車，實際上是用電驅(qū)動設(shè)備代替了油驅(qū)動設(shè)備，以油代電，極大地減少了油耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益[7]。

4）清潔生產(chǎn)、有利于環(huán)保。采用卡車運輸，卡車在運行過程中會產(chǎn)生大量尾氣和粉塵，對周圍的環(huán)境造成污染，而應(yīng)用帶式輸送機(jī)不會產(chǎn)生尾氣，做到清潔生產(chǎn)，可滿足環(huán)保要求[8]。

5 結(jié)語

安格連露天礦采用帶式輸送機(jī)系統(tǒng)后逐漸扭轉(zhuǎn)剝采比失調(diào)問題，保障增加產(chǎn)量和提高經(jīng)濟(jì)效益，但該設(shè)備的應(yīng)用也需要加強(qiáng)管理和提高操作水平，露天礦的硬巖和黏性物料等惡劣條件對帶式輸送機(jī)設(shè)備帶來的難題需要總結(jié)經(jīng)驗，以充分發(fā)揮半連續(xù)工藝的優(yōu)勢。隨著烏茲別克斯坦煤礦生產(chǎn)機(jī)械化水平的不斷提高，帶式輸送機(jī)的應(yīng)用也將變得越來越普遍，除了適用于露天采礦地面運輸外，還可用于井下巷道的水平運輸及傾斜運輸，特別是在烏茲別克斯坦這樣一個燃油供應(yīng)緊張、依賴進(jìn)口的國家，使帶式輸送機(jī)的應(yīng)用范圍更加廣泛。