劉立波，周 啟

（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

安徽省池州市貴池區(qū)境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，是長(zhǎng)江三角洲區(qū)域重要的有色金屬礦、冶金輔助原料礦、化工原料非金屬礦、建材及其他非金屬礦的生產(chǎn)基地。但是，目前該區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)品的運(yùn)輸仍然主要通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸，嚴(yán)重影響礦山產(chǎn)能的釋放。汽車(chē)運(yùn)輸還會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，如交通擁堵、道路嚴(yán)重破壞、汽車(chē)尾汽排放、噪音及揚(yáng)塵、嚴(yán)重污染環(huán)境和交通事故頻發(fā)等。因此，該地區(qū)礦產(chǎn)品的運(yùn)輸方式亟待升級(jí)。針對(duì)礦產(chǎn)品從礦山至碼頭帶式輸送機(jī)的廊道布設(shè)方案，進(jìn)行綜合比較分析，已確定最優(yōu)推薦方案[1-2]。

1 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸線(xiàn)路

安徽省池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運(yùn)輸工程結(jié)合地形、地貌、礦山分布、河流、村莊等情況進(jìn)行布置，礦產(chǎn)品總體運(yùn)輸方向?yàn)橛赡舷虮?，? 個(gè)儲(chǔ)料場(chǎng)和碼頭作為分段點(diǎn)，將輸送線(xiàn)路分為南段和北段[3-4]。南段：梅街儲(chǔ)料場(chǎng)至里山儲(chǔ)料場(chǎng)，布置了2 個(gè)方案，即南段東線(xiàn)方案和南段西線(xiàn)方案；北段：里山儲(chǔ)料場(chǎng)至碼頭，布置了3 個(gè)方案，即北段東線(xiàn)方案、北段西線(xiàn)方案、北段中線(xiàn)方案。帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)平面布置示意圖如圖1。

圖1 帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)平面布置示意圖

1.1 南段線(xiàn)路

南段線(xiàn)路水系極為發(fā)達(dá)，白洋河橫穿其中，河流兩側(cè)村莊較多，礦山主要集中在白洋河?xùn)|岸的山區(qū)內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)奇石公路在白洋河邊蜿蜒經(jīng)過(guò)，南段線(xiàn)路布置2 個(gè)方案：南段東線(xiàn)方案和南段西線(xiàn)方案。

1）南段東線(xiàn)方案。礦產(chǎn)品從梅街儲(chǔ)料場(chǎng)開(kāi)始，通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)裝載到帶式輸送機(jī)廊道，運(yùn)輸廊道先后3 次跨越白洋河、3 次跨越齊石公路及3 次跨越縣道，最后將礦產(chǎn)品卸載至北段輸送子系統(tǒng)。此方案線(xiàn)路總長(zhǎng)度為12.74 km，其中包含隧道4.897 km。

2）南段西線(xiàn)方案。礦產(chǎn)品從梅街儲(chǔ)料場(chǎng)開(kāi)始，通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)裝載到帶式輸送機(jī)廊道，運(yùn)輸廊道先后5 次跨越白洋河、3 次跨越齊石公路及3 次跨越縣道，中間進(jìn)行1 次轉(zhuǎn)載，最后將礦產(chǎn)品卸載至北段輸送子系統(tǒng)。此方案線(xiàn)路總長(zhǎng)度為13.42 km，其中包含隧道3.091 km。

南段線(xiàn)路帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 南段線(xiàn)路帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

從表1 可以看出，南段東線(xiàn)方案除隧道較南段西線(xiàn)方案長(zhǎng)外，其余指標(biāo)均優(yōu)于南段西線(xiàn)方案，南段西線(xiàn)方案線(xiàn)路長(zhǎng)、占地多；先后5 次跨越白洋河，交叉角度小，跨度大，對(duì)白洋河造成一定影響；白洋河兩側(cè)村莊密集，拆遷量大，拆遷費(fèi)用較高并且容易引起工期延誤，具有較大風(fēng)險(xiǎn)和不確定性；綜合分析比較，南段線(xiàn)路推薦采用東線(xiàn)方案。

1.2 北段線(xiàn)路

北段線(xiàn)路從里山儲(chǔ)料場(chǎng)至碼頭，該段線(xiàn)路地貌多樣復(fù)雜，東西兩側(cè)分別有九華天池風(fēng)景區(qū)和平天湖風(fēng)景名勝區(qū)，沿線(xiàn)水系較為發(fā)達(dá)，與多條高等級(jí)公路、鐵路交叉，耕地與村莊分布也較為廣泛。北段線(xiàn)路布置3 個(gè)方案，分別為北段東線(xiàn)方案、北段西線(xiàn)方案和北段中線(xiàn)方案。

1）北段東線(xiàn)方案。輸送線(xiàn)路自里山儲(chǔ)料場(chǎng)開(kāi)始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東向東北轉(zhuǎn)彎，再經(jīng)過(guò)九華天池風(fēng)景區(qū)外圍保護(hù)帶后進(jìn)行轉(zhuǎn)載；轉(zhuǎn)載后向北穿越池黃高鐵，跨越318 國(guó)道，之后下穿銅九鐵路和寧宜城際鐵路，繼續(xù)向北下穿滬渝高速，跨越迎賓大道、生態(tài)大道后再次進(jìn)行轉(zhuǎn)載，沿濱江大道向西南將礦產(chǎn)品轉(zhuǎn)載至碼頭儲(chǔ)料場(chǎng)。此方案線(xiàn)路總長(zhǎng)度為28.70 km，其中包含隧道1.906 km。

2）北段西線(xiàn)方案。輸送線(xiàn)路自里山儲(chǔ)料場(chǎng)開(kāi)始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東后向北上跨318 國(guó)道改線(xiàn)，繼續(xù)向北上跨滬渝高速、下穿池黃高鐵、下穿銅九鐵路和寧宜城際鐵路，上跨陵陽(yáng)大道后進(jìn)行轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載后輸送線(xiàn)路沿平天湖濕地公園邊緣經(jīng)過(guò)。輸送線(xiàn)路繼續(xù)向北跨越S321、鳳凰大道、雙龍路，最后跨越沿江大道將礦產(chǎn)品轉(zhuǎn)載至碼頭儲(chǔ)料場(chǎng)。此方案線(xiàn)路總長(zhǎng)度23.39 km，其中包含隧道1.448 km。

3）北段中線(xiàn)方案。輸送線(xiàn)路同樣自里山儲(chǔ)料場(chǎng)開(kāi)始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東向東北轉(zhuǎn)彎，在經(jīng)過(guò)九華天池風(fēng)景區(qū)外圍保護(hù)帶后進(jìn)行轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載后向北穿越池黃高鐵，上跨318 國(guó)道之后下穿銅九鐵路、寧宜城際鐵路、滬渝高速后進(jìn)行再次轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載后向西北下穿豐收圩河道轉(zhuǎn)入地下暗道，出地面跨越沿江大道后將礦產(chǎn)品轉(zhuǎn)載至碼頭儲(chǔ)料場(chǎng)。此方案線(xiàn)路總長(zhǎng)度25.64 km，其中包含隧道2.355 km。

北段線(xiàn)路帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 北段線(xiàn)褲帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

從表2 可知，3 個(gè)方案開(kāi)始的路線(xiàn)走向一致，之后分別向東、西2 個(gè)方向運(yùn)行。北段西線(xiàn)方案較北段東線(xiàn)方案總長(zhǎng)度少5.31 km，拆遷多；上跨經(jīng)過(guò)滬渝高速；靠近牧之路、東外環(huán)路平行布置，降低對(duì)平天湖濕地保護(hù)區(qū)的影響，但仍在平天湖濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)通過(guò)；受下穿寧宜城際鐵路和銅九鐵路既有橋梁位置的限制，在滬渝高速和寧宜城際鐵路之間有部分線(xiàn)路與白沙河呈平行交錯(cuò)式布置。北段東線(xiàn)方案則避免了上述問(wèn)題，但北段東線(xiàn)方案穿越池州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)整體規(guī)劃影響較大。北段中線(xiàn)方案則很好地解決了其它2 個(gè)方案出現(xiàn)的問(wèn)題，避開(kāi)了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，以地下暗道形式穿越平天湖保護(hù)區(qū)邊緣和經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)邊緣，雖然6.55 km 的地下暗道使方案的工程造價(jià)提高，但該方案對(duì)池州市的環(huán)境、產(chǎn)業(yè)布局、未來(lái)空間的發(fā)展影響更小，同時(shí)具有承接青陽(yáng)方向礦產(chǎn)品功能的優(yōu)勢(shì)，對(duì)池州市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有更深遠(yuǎn)的意義。綜合分析比較，北段線(xiàn)路推薦采用北段中線(xiàn)方案。

2 帶式輸送機(jī)形式選擇

池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運(yùn)輸系統(tǒng)屬于長(zhǎng)距離輸送線(xiàn)路，對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)輸送線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，為了增加系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的可靠度，通常采用加大單臺(tái)帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸長(zhǎng)度的方法，以減少系統(tǒng)的轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)。由于受地形、地勢(shì)、障礙物等因素的影響，帶式輸送機(jī)很難布置成直線(xiàn)，一般采用輸送方向可變化的彎曲帶式輸送機(jī)來(lái)解決帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題。目前，輸送方向可變化的帶式輸送機(jī)有空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)和圓管帶式輸送機(jī)[5-6]。

2.1 空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)

為了使帶式輸送機(jī)順利實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)彎，輸送線(xiàn)路在彎曲段需采取以下3 種措施：

1）轉(zhuǎn)彎處托輥設(shè)置安裝支撐角。在轉(zhuǎn)彎處使托輥軸線(xiàn)方向與轉(zhuǎn)彎曲線(xiàn)法線(xiàn)方向相不一致，而是成一個(gè)夾角，即托輥安裝支撐角φ。托輥安裝支撐角及摩擦力分析示意圖如圖2。從圖2 可知，分力T"是由于托輥安裝支撐角而對(duì)輸送帶產(chǎn)生的附加運(yùn)行阻力，分力T 是托輥給予輸送帶離心方向的橫向推力，它的作用是平衡輸送帶張力F 和F+△F 產(chǎn)生的向心力，是保證輸送帶在彎曲段內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行的重要因素。φ 一般設(shè)置為0.5°，最大不能超過(guò)1°。

圖2 托輥安裝支撐角及摩擦力分析示意圖

2）構(gòu)建內(nèi)曲線(xiàn)抬高角。通過(guò)在轉(zhuǎn)彎段內(nèi)設(shè)置特殊的托輥支架，使得托輥組的中間托輥與水平方向形成一個(gè)夾角γ0，以減小轉(zhuǎn)彎半徑。γ0越大轉(zhuǎn)彎半徑越小，但γ0過(guò)大會(huì)使物料向外滾出。γ0根據(jù)實(shí)際情況一般取0°～7°，轉(zhuǎn)彎半徑較大時(shí)取小值，轉(zhuǎn)彎半徑較小時(shí)取大值。內(nèi)曲線(xiàn)抬高角γ0與成槽角φ0的構(gòu)成示意圖如圖3。

圖3 內(nèi)曲線(xiàn)抬高角γ0 與成槽角φ0 的構(gòu)成示意圖

3）增大成槽角φ0。φ0是側(cè)托輥軸線(xiàn)與中間平托輥軸線(xiàn)形成的夾角。φ0增大不但使轉(zhuǎn)彎半徑減小，而且使輸送帶具有居中自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力。

2.2 圓管帶式輸送機(jī)

圓管帶式輸送機(jī)是將散狀物料全部密閉在由輸送帶橫向卷成的圓管內(nèi)，四周采用托輥支撐，輸送帶是承載件也是輸送件。由于輸送帶成管的特性，不僅使圓管帶式輸送機(jī)具有密閉環(huán)保的特性，同時(shí)具有減少物料的沿途損失，無(wú)灰塵飛揚(yáng)等特點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保的輸送設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)三維方向輸送，可水平、垂直、空間3 個(gè)方向轉(zhuǎn)彎，適應(yīng)地形能力強(qiáng)。

但是，當(dāng)有大塊物料或物料量過(guò)多時(shí)，可能出現(xiàn)輸送帶成型時(shí)爆管、脹管、托輥及支架?chē)?yán)重?cái)D壓變形等問(wèn)題[6]。另外，在實(shí)際工程中，圓管帶式輸送機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)輸送帶扭轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)輸送帶邊緣插入托輥間隙中，導(dǎo)致輸送帶、托輥、結(jié)構(gòu)架等部件的損壞，影響正常生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失[7]。設(shè)計(jì)時(shí)必須從結(jié)構(gòu)上考慮一定的預(yù)防措施

2.3 帶式輸送機(jī)形式確定

空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)一般加有防雨罩，以免物料受雨淋或大風(fēng)吹到物料表面產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染環(huán)境。

圓管帶式輸送機(jī)的環(huán)保性能好，但漲管、扭轉(zhuǎn)是其致命的弱點(diǎn)[8]，如果發(fā)生漲管，輸送帶與六邊形托輥產(chǎn)生的摩擦力將發(fā)生較大變化，輸送帶每經(jīng)過(guò)托輥組時(shí)，對(duì)托輥組產(chǎn)生較大的壓力，輸送機(jī)的振動(dòng)增大，加速了結(jié)構(gòu)支架和托輥的損壞。特別是輸送帶運(yùn)行到機(jī)頭位置時(shí)，容易造成輸送帶的折疊或翻轉(zhuǎn)。另外圓管帶式輸送機(jī)在遇到下雨時(shí)，輸送帶膠面一面濕滑、一面干燥，更容易造成扭管，甚至?xí)⑤斔蛶毫选?/p>

池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運(yùn)輸工程運(yùn)輸?shù)奈锪蠟槭沂蚪ú氖樱６?0～30 mm。與圓管帶式輸送機(jī)相比，空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)加有防雨罩，礦產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵污染環(huán)境，且投資比圓管帶式輸送機(jī)大幅度降低。項(xiàng)目所在地為長(zhǎng)江流域地區(qū)，雨水較多，圓管輸送機(jī)有出現(xiàn)扭管的可能性，一旦出現(xiàn)，糾偏調(diào)整難度大。因此，系統(tǒng)推薦采用空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)形式。

通過(guò)上述分析，池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運(yùn)輸工程所采用的方案為：南段東線(xiàn)方案+北段中線(xiàn)方案，一共由5 條帶式輸送機(jī)組成，其中3 條為空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)、1 條為地下暗道帶式輸送機(jī)，輸送線(xiàn)路總長(zhǎng)度38.38 km。

3 結(jié)語(yǔ)

礦產(chǎn)品運(yùn)輸問(wèn)題是池州地區(qū)礦山經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，針對(duì)池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運(yùn)輸工程不同線(xiàn)路方案，從工藝布置、線(xiàn)路長(zhǎng)度、帶式輸送機(jī)形式、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及發(fā)展規(guī)劃等方面進(jìn)行綜合分析比較，確定了南段東線(xiàn)方案+北段中線(xiàn)方案為系統(tǒng)的最優(yōu)推薦方案。該方案的實(shí)施，將改變池州地區(qū)礦產(chǎn)品的運(yùn)輸方式，也是創(chuàng)建綠色礦山、改善生態(tài)環(huán)境的有力舉措，可以有效促進(jìn)池州地區(qū)礦山經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。