韓太明

（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）

生產(chǎn)系統(tǒng)是露天煤礦的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，主要由剝離系統(tǒng)和采煤系統(tǒng)組成，生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備選型對(duì)露天煤礦的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。阿帕爾塔克露天煤礦位于烏茲別克斯坦東部，其剝離和采煤生產(chǎn)系統(tǒng)均設(shè)計(jì)采用單斗-卡車＋半移動(dòng)式破碎機(jī)-帶式輸送機(jī)半連續(xù)開采工藝。半連續(xù)開采工藝是在連續(xù)開采工藝和間斷開采工藝2 種基本方式基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，單斗-卡車＋半移動(dòng)式破碎機(jī)-帶式輸送機(jī)工藝作為半連續(xù)開采工藝的2 種主要形式之一，目前已被國(guó)內(nèi)外大型露天煤礦廣泛應(yīng)用，節(jié)能、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)始終是其設(shè)備選型的基本要求[1]。

1 剝離生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計(jì)

針對(duì)阿帕爾塔克露天煤礦的剝離物，設(shè)計(jì)由斗容6.5 m3液壓反鏟采裝，由載重70 t 自卸卡車經(jīng)工作幫移動(dòng)坑線運(yùn)至地面剝離破碎站，破碎后物料經(jīng)地面帶式輸送機(jī)、出入溝帶式輸送機(jī)運(yùn)至排土場(chǎng)排棄。

剝離系統(tǒng)的年剝離量實(shí)方為1 899×104 m3/a，實(shí)方密度為2.22 t/m3，松散系數(shù)為1.3，工作制度考慮年工作日數(shù)為330 d，每天有效的工作小時(shí)數(shù)為16 h。根據(jù)露天采礦設(shè)計(jì)，剝離系統(tǒng)采用4 套半移動(dòng)式破碎站和1 套帶式輸送機(jī)+排土機(jī)系統(tǒng)。

計(jì)算得出阿帕爾塔克露天礦的剝離年產(chǎn)量為4 216×104t/a，松散密度1.7 t/m3，確定剝離系統(tǒng)生產(chǎn)能力為10 400 t/h，每套破碎站的生產(chǎn)能力為2 600 t/h，帶式輸送機(jī)及排土機(jī)的生產(chǎn)能力為10 400 t/h。

1.1 剝離系統(tǒng)工藝布置

阿帕爾塔克露天礦在首采區(qū)西出入溝附近地面設(shè)置2 套半移動(dòng)式破碎機(jī)，在首采區(qū)北出入溝口附近地面設(shè)置2 套半移動(dòng)式破碎機(jī)。剝離生產(chǎn)采用單斗挖掘機(jī)采掘，由自卸卡車將剝離物分別運(yùn)至4 座破碎站，將剝離物破碎至400 mm×400 mm×400 mm以下。西出入溝附近的2 座破碎站將剝離物破碎后，通過(guò)排料帶式輸送機(jī)B-1、B-2、B-3 將剝離物轉(zhuǎn)載至B-4 帶式輸送機(jī)；北出入溝附近的2 座破碎站將剝離物破碎后，通過(guò)排料帶式輸送機(jī)B-4、B-5 運(yùn)至排土場(chǎng)，轉(zhuǎn)載給布置在排土工作面上的B-6 移動(dòng)式帶式輸送機(jī)，經(jīng)卸料車轉(zhuǎn)載，由排土機(jī)排棄[2]。

1.2 剝離系統(tǒng)破碎站

剝離系統(tǒng)破碎站的作用是將單斗挖掘機(jī)開采的剝離物破碎至適合帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)牧６?，并通過(guò)帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。根據(jù)露天采礦設(shè)計(jì)，4 臺(tái)1 次破碎站均設(shè)置在地面，隨著開采工作面向前推進(jìn)作業(yè)的實(shí)際情況，破碎站選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間搬遷移設(shè)到合適的位置。為適應(yīng)破碎站搬遷移設(shè)的要求，確保移設(shè)方便快捷，盡量減少移設(shè)工作量對(duì)露天礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間的影響，設(shè)計(jì)采用物料堆積形成卸車平臺(tái)和簡(jiǎn)易受料倉(cāng)的半移動(dòng)式破碎機(jī)，主要由簡(jiǎn)易受料倉(cāng)、刮板給料機(jī)、破碎機(jī)、排料帶式輸送機(jī)、電氣控制設(shè)備、支撐結(jié)構(gòu)和司機(jī)室等組成[3]。破碎站卸車臺(tái)位的數(shù)量是根據(jù)自卸卡車的載重量、卸車次數(shù)和時(shí)間以及破碎機(jī)的破碎能力等因素綜合考慮確定的，使自卸卡車的間斷作業(yè)能滿足破碎機(jī)連續(xù)作業(yè)的要求，確保生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備充分地發(fā)揮生產(chǎn)作業(yè)效益。破碎機(jī)生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)為2 600 t/h，破碎站平均每小時(shí)卸車37 次。為滿足破碎機(jī)連續(xù)作業(yè)要求，每臺(tái)破碎機(jī)設(shè)3 個(gè)卸車臺(tái)位?？紤]露天礦巖石最大抗壓強(qiáng)度，破碎機(jī)設(shè)計(jì)采用雙齒輥破碎機(jī)，入料粒度設(shè)計(jì)為0～1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm，排料粒度為0～400 m×400 m×400 m，松散密度為1.7 t/m3，受料倉(cāng)容積為150 m3。破碎機(jī)移設(shè)方式主要有履帶運(yùn)輸車馱運(yùn)搬遷和推土機(jī)拖牽搬遷2 種。履帶運(yùn)輸車移設(shè)方式搬遷移設(shè)半移動(dòng)式破碎機(jī)方便快捷，但價(jià)格較高。因移設(shè)周期較長(zhǎng)，利用率低，對(duì)阿帕爾塔克露天礦設(shè)計(jì)采用推土機(jī)拖牽搬遷半移動(dòng)式破碎機(jī)[4]。

1.3 剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)

剝離系統(tǒng)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)考慮盡可能減少驅(qū)動(dòng)裝置規(guī)格，便于維護(hù)及備件的更換，全部采用鋼繩芯輸送帶，盡可能減少各類部件的規(guī)格和型號(hào)，力求驅(qū)動(dòng)單元、托輥組和輸送帶等型號(hào)統(tǒng)一，減少備品備件，便于維護(hù)和更換[5]。剝離生產(chǎn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)采用不同的結(jié)構(gòu)形式，為滿足一次破碎站搬遷移設(shè)需要，B-1、B-2、B-4、B-5 帶式輸送機(jī)采用半固定式結(jié)構(gòu)，沿地面敷設(shè)。為滿足排土工藝需要，排土工作面B-6 帶式輸送機(jī)采用移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，隨著排土推進(jìn)方向扇形移動(dòng)。帶式輸送機(jī)配置打滑檢測(cè)裝置、拉線保護(hù)裝置、防跑偏裝置、料流檢測(cè)裝置、縱向撕裂保護(hù)裝置、溜槽堵塞檢測(cè)器裝置等保護(hù)裝置，確保運(yùn)行安全。帶式輸送機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：其中B-1、B-2、B-3 帶式輸送機(jī)輸送能力為5 200 t/h，帶寬為1 600 mm，帶速為4.5 m/s；B-4、B-5、B-6 帶式輸送機(jī)輸送能力為10 400 t/h，帶寬為1 800 mm，帶速為6.3 m/s。

1.4 剝離系統(tǒng)排土機(jī)和卸料車

根據(jù)排土剝離系統(tǒng)的生產(chǎn)能力和排土場(chǎng)的排土參數(shù)，設(shè)計(jì)選型排土機(jī)和卸料車。排土機(jī)設(shè)計(jì)采用緊湊型，主要由受料臂、排料臂、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和履帶行走裝置組成[6]，生產(chǎn)能力為10 400 t/h，粒度為0～400 mm×400 mm×400 mm，松散密度1.7 t/m3，受料和排料臂長(zhǎng)均為55 mm，裝機(jī)功率為1 800 kW，設(shè)備數(shù)量考慮1 臺(tái)。卸料車在排土場(chǎng)工作面帶式輸送機(jī)的軌道上行走作業(yè)，將帶式輸送機(jī)的物料轉(zhuǎn)運(yùn)到排土機(jī)受料臂上，滿足排土機(jī)的排土作業(yè)要求。卸料車主要由軌道行走裝置、卸料改向滾筒、拉緊裝置以及相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)等組成，生產(chǎn)能力10 400 t/h，帶速為6.3 m/s，帶寬為1 800 mm，設(shè)備數(shù)量考慮1 臺(tái)。

2 采煤生產(chǎn)系統(tǒng)

針對(duì)阿帕爾塔克露天煤礦的煤，設(shè)計(jì)由斗容6.5 m3的液壓反鏟（主采）配合1.6 m3的液壓反鏟（薄煤層選采）采裝，由載重70 t 自卸卡車經(jīng)工作幫移動(dòng)坑線運(yùn)往地面煤破碎站，破碎后的煤經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至儲(chǔ)煤場(chǎng)或快速裝車站外運(yùn)。

煤生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模為3.0 Mt/a，煤密度為1.22 t/m3，松散系數(shù)為1.3。工作制度考慮年工作日數(shù)330 d，每天有效工作小時(shí)數(shù)16 h。根據(jù)采礦設(shè)計(jì)，煤系統(tǒng)采用單套系統(tǒng)布置?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)原則，計(jì)算得出采煤系統(tǒng)生產(chǎn)能力為800 t/h。

2.1 采煤系統(tǒng)破碎站

一次破碎站的作用除使原煤粒度加工滿足帶式輸送機(jī)運(yùn)輸條件外，也為原煤后續(xù)加工創(chuàng)造條件。為保證自卸卡車在合理的運(yùn)距范圍內(nèi)作業(yè)運(yùn)行，降低生產(chǎn)作業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，初期考慮將破碎站設(shè)置在露天礦坑上，隨著開采工作面向前推進(jìn)作業(yè)的實(shí)際情況，破碎站選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間搬遷移設(shè)到合適的位置。為適應(yīng)破碎站搬遷移設(shè)的要求，確保移設(shè)方便快捷，盡量減少移設(shè)工作量和對(duì)露天礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間的影響程度，考慮其移設(shè)周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)采用半移動(dòng)式破碎機(jī)。考慮到露天礦年產(chǎn)量為3.0 Mt/a，自卸卡車載重量為70 t，計(jì)算卸車次數(shù)和時(shí)間，為盡可能的減少工程建設(shè)投資和生產(chǎn)作業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)采用不帶擋墻形式的半移動(dòng)式破碎機(jī)。半移動(dòng)式破碎機(jī)坐落在夯實(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工將剝離物沿破碎機(jī)受料斗周圍堆積形成1 個(gè)卸車平臺(tái)，汽車爬升至卸車平臺(tái)上將煤卸至破碎機(jī)受料斗內(nèi)。半移動(dòng)式破碎機(jī)主要由受料斗、刮板給料機(jī)、破碎機(jī)、排料帶式輸送機(jī)、電氣控制設(shè)備、支撐結(jié)構(gòu)和司機(jī)室等組成。露天礦的毛煤由自卸卡車運(yùn)至堆積而成的卸車平臺(tái)，將物料卸入受料斗內(nèi)并通過(guò)受料斗下的刮板給料機(jī)均勻給入1 次破碎機(jī)破碎。破碎后的原煤，通過(guò)排料帶式輸送機(jī)M-1 和M-2 運(yùn)往二次破碎車間。卸車臺(tái)位的數(shù)量根據(jù)自卸卡車的載重量、卸車次數(shù)和時(shí)間，破碎機(jī)的破碎能力等因素綜合考慮確定，使自卸卡車的間斷作業(yè)能滿足破碎機(jī)連續(xù)作業(yè)的要求，確保生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備充分地發(fā)揮生產(chǎn)作業(yè)效益[7]。通過(guò)計(jì)算和綜合分析考慮，破碎機(jī)設(shè)1 個(gè)卸車臺(tái)位?？紤]露天礦毛煤的最大抗壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)采用單齒輥破碎機(jī)，額定生產(chǎn)能力為800 t/h，入料粒度為0～1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm，排料粒度為0～300 mm×300 mm×300 mm，收料斗容積為105 m3，松散密度為0.94 t/m3，設(shè)備數(shù)量考慮1 臺(tái)。

露天礦產(chǎn)品煤為0～50 mm×50 mm×50 mm 粒度的混煤，將0～300 mm×300 mm×300 mm 粒度的原煤進(jìn)行二次破碎，二次破碎是在二次破碎車間內(nèi)由二次破碎機(jī)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)類似條件的使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)選用雙齒輥二次破碎機(jī)，生產(chǎn)能力為800 t/h，入料粒度為0～300 mm×300 mm×300 mm，排料粒度為0～50 mm×50 mm×50 mm，電動(dòng)機(jī)功率為2×200 kW，設(shè)備數(shù)量考慮1 臺(tái)。

2.2 采煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)

考慮到露天礦汽車來(lái)煤的不均衡性，設(shè)計(jì)儲(chǔ)煤場(chǎng)前系統(tǒng)能力為800 t/h，帶式輸送機(jī)輸送能力800 t/h、帶寬為1 000 mm、帶速為3.15 m/s。未匹配裝車系統(tǒng)能力，儲(chǔ)煤場(chǎng)后帶式輸送機(jī)輸送能力為5 000 t/h、帶寬為2 000 mm、帶速為4.5 m/s。根據(jù)氣候條件和使用要求，采煤生產(chǎn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)采用不同的結(jié)構(gòu)形式。M-1 帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)離工業(yè)場(chǎng)地，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，供熱和給排水條件差，受料點(diǎn)位置和安裝位置隨露天礦的開采推進(jìn)和破碎站的移設(shè)在不同時(shí)期有變化，設(shè)計(jì)采用半固定式結(jié)構(gòu)，露天安裝。M-2 帶式輸送機(jī)采用機(jī)頭及中間架固定式，機(jī)尾站半固定式結(jié)構(gòu)，固定部分采用封閉式采暖走廊內(nèi)安裝。其余帶式輸送機(jī)采用固定式結(jié)構(gòu)，封閉式采暖走廊內(nèi)安裝的形式。M-3 帶式輸送機(jī)機(jī)頭為機(jī)頭站的形式，拉緊裝置設(shè)置在機(jī)頭站內(nèi)，采用液壓自動(dòng)拉緊。其余帶式輸送機(jī)拉緊裝置采用重錘拉緊的形式。帶式輸送機(jī)配置打滑檢測(cè)裝置、拉線保護(hù)裝置、防跑偏裝置、料流檢測(cè)裝置、縱向撕裂保護(hù)裝置、溜槽堵塞檢測(cè)器裝置等保護(hù)裝置，確保運(yùn)行安全[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于阿帕爾塔克露天煤礦來(lái)說(shuō)，采用小型采掘設(shè)備更具有優(yōu)勢(shì)。考慮到烏茲別克斯坦當(dāng)?shù)厝加凸?yīng)十分緊張，生產(chǎn)系統(tǒng)工藝選擇以用電設(shè)備為主，相關(guān)設(shè)備的選型，性能匹配最優(yōu)，投資較少，既能夠滿足露天煤礦的實(shí)際生產(chǎn)要求，又可保障露天煤礦設(shè)備的作業(yè)安全。