董水倉

（山西省中條山有色金屬集團有限公司，山西 垣曲 043700）

1 概述

北方銅業(yè)股份有限公司銅礦峪礦是目前國內(nèi)最大的地下非煤礦山，品位低、礦石儲量大，采用無底柱礦塊崩落法采礦，采礦直接成本是目前國內(nèi)坑下開采礦山最低的，規(guī)模效益顯著，因此，近年來，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大?？觾?nèi)的礦石經(jīng)過礦車倒運到1#、2#長溜井，由溜井底部340水平的振動放礦機給礦，粗碎站5474旋回破碎粗碎后，再經(jīng)過297水平的振動放礦機給礦由水平膠帶機（簡稱U1膠帶機，其長度55m，膠帶寬度為1.4m，帶速V=2m/S）倒運到主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機（以下簡稱U2膠帶機），再由U2膠帶機運到706地表井口，然后經(jīng)地表膠帶運輸系統(tǒng)將礦石運至選廠或礦堆。

設計年運輸能力600萬噸，實際生產(chǎn)能力700萬噸，這主要靠延長工作時間來實現(xiàn)，U2膠帶機滿負荷運行，給設備維護保養(yǎng)和生產(chǎn)組織管理帶來了一定難度，現(xiàn)在設計年運輸能力提高到840萬噸，靠U2膠帶機滿負荷運行已不能實現(xiàn)，這就要求對U2膠帶機進行改造。

2 存在的問題

U2膠帶機水平運距3236m，垂直高度為409m,帶寬1.2m，帶速為4.5m/s，小時運礦量1300噸，膠帶強度為ST4500N/mm；膠帶機采用雙滾筒三電機頭部驅(qū)動，功率為3×1120kW，驅(qū)動滾筒直徑為φ1630mm，變頻啟動，膠帶機采用尾部液壓絞車拉緊。由于提升量增大，驅(qū)動裝置、制動裝置和運輸膠帶強度均不能滿足需求。

3 改造方法

根據(jù)礦山膠帶提升運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合多次技術討論結(jié)果，按照盡可能減少改造設施的原則（如保證膠帶機帶寬、帶速等參數(shù)不變，膠帶機托輥、支架等重要部件不變），在330d/a和每天膠帶系統(tǒng)滿負荷工作時間不超過18h的工作制度下，提出以下幾點改造意見：

3.1 適當延長U2膠帶機的工作時間

由于礦石塊度為0～1200mm，塊度大，礦石硬度高，坑下旋回破碎機遇到大塊礦石破碎效率降低，導致皮帶給礦不均衡性明顯，原設計U2膠帶機的工作時間為13.5h/d,提升高度409m，2011年3月，礦石膠帶運輸系統(tǒng)調(diào)試完成并投入運行，使用至今，基本掌握了該系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)律，將工作時間增加到16.5h/d，這樣每年可增加運輸量約120萬噸，年運輸量突破720萬噸，U2膠帶運輸機基本達到滿負荷作業(yè)，整機不需要改造。適當延長U2膠帶機的工作時間雖然不能滿足年運輸能力840萬噸的生產(chǎn)要求，但可以降低驅(qū)動力的增加值。

3.2 驅(qū)動裝置改造

驅(qū)動站是U2膠帶機的核心部分，它由雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒5、單出軸單電機驅(qū)動滾筒4、盤式制動器滾筒3、尾部改向滾筒1、驅(qū)動軸、軸承和軸承座、聯(lián)軸器、逆止器、制動器、減速器、液壓站、冷卻器、變頻器等部件組成。U2膠帶機改造前的布置簡圖如圖1所示。頭部驅(qū)動，分別由單出軸單電機驅(qū)動滾筒和雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒組成，三電機雙滾筒同時工作。同時，對滾筒4軸徑進行了加粗。

圖1 主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機改造前布置簡圖

3.2.1 增加驅(qū)動電機

由于運輸量的再次增加，U2膠帶機的運輸負荷加大，驅(qū)動力明顯不足，因此，增大驅(qū)動力，仍采用頭部驅(qū)動，分別將單出軸單電機驅(qū)動滾筒改為雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒，新增電機與原單出軸單電機功率相同，驅(qū)動部分變?yōu)樗碾姍C電機雙滾筒同時工作，相應地增加其配套部件。U2膠帶機改造后的布置簡圖如圖2所示。

圖2 主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機改造后布置簡圖

3.2.2 制動器改造

U2膠帶機采用盤式液壓制動器，由于運輸負荷的增加，制動力矩增大，因此，我們將制動盤的直徑由φ1600增加到φ1800，傳動軸直徑由φ260增加到φ280，制動盤另一側(cè)的逆止器直徑也相應增大。同時，為保證設備安全運行，在改造后的雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒4增加一臺DSN530-300逆止器。

3.3 鋼絲繩芯膠帶的改造

3.3.1 鋼絲繩芯膠帶的再利用

鋼絲繩芯膠帶是U2膠帶機的索引和承載構件，它在坑下使用，工作環(huán)境基本保持室內(nèi)恒溫，再加上維護保養(yǎng)好，原有的鋼絲繩芯膠帶使用八年，狀況基本完好，由于運輸負荷增大，安全系數(shù)降低，其薄弱環(huán)節(jié)是接頭質(zhì)量。如果完全更換，約7000m鋼絲繩芯膠帶，幾百萬元的資產(chǎn)報廢，損失嚴重，且生產(chǎn)任務緊張，不可能長時間停產(chǎn)更換，只能在大爆破或U2膠帶機上游的其他設備（如旋回破碎機等）檢修期逐步更換。因此，我們能利用的膠帶盡量利用，磨損或破損嚴重的膠帶去掉，基本完好的部分重新硫化連接使用；為了保證生產(chǎn)安全，我們對硫化接頭作了強度實驗，接頭效率高于原新膠帶的理論效率。

同時，采用TCK弱磁檢測技術，可以完成對鋼絲繩芯輸送帶接頭抽動、繩芯斷裂、嚴重銹蝕等各種隱蔽性損傷高精度的定量和定位在線自動檢測，保證U2膠帶在改造過渡期的安全運行。

3.3.2 鋼絲繩芯膠帶的改造

由于鋼絲繩芯膠帶的負荷增加，膠帶運輸能力需提高到1667t/h，我們將強度為ST4500N/mm膠帶更換為ST5000N/mm膠帶，為了便于和原有的鋼絲繩芯膠帶的對接，在不降低ST5000N/mm膠帶強度的條件下，將其膠帶鋼絲繩的直徑和數(shù)量及膠帶的規(guī)格尺寸與ST4500膠帶制作的相同（ST5000N/mm膠帶采用的是特高強度級鋼絲繩），并對新膠帶和新膠帶、新膠帶與舊膠帶的硫化接頭也作了強度實驗，接頭效率分別高于ST5000N/mm新膠帶和ST4500N/mm新膠帶的理論效率。

為了提高ST5000膠帶的坑下使用的安全性，將膠帶的阻燃等級由K2級提高到K3級標準，阻燃效果好了，但膠帶的磨耗量也大了，為了延長其使用壽命，將膠帶的上層厚度由10mm增加到11mm，下層的厚度由8mm減少到7mm。

3.4 鋼結(jié)構改造

為保證現(xiàn)有剛結(jié)構部件與改造后的部件匹配，對相應部位的傳動機架、支架等鋼結(jié)構進行了相應的改造加固。要求所有鋼材必須進行預處理，達到Sa2-1/2級，鋼結(jié)構設計合理，符合強度、剛度和穩(wěn)定性要求，結(jié)構的自振頻率應避開自身或其他振源而產(chǎn)生共振。結(jié)構件材料使用Q235-B。

4 應用效果

我們根據(jù)多年來使用主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機的經(jīng)驗，對其進行科學改造，使得設備運行安全、平穩(wěn)、可靠，改造生產(chǎn)成本低，設備使用壽命長，年創(chuàng)造效益上億元。