从长距离胶带机方案谈设计优化

陶翠林，李若梅，丁奕，汪瑞敏

从长距离胶带机方案谈设计优化

Design Optimization of Long Distance Belt Conveyer Program

陶翠林，李若梅，丁奕，汪瑞敏

2008年初，蒙西（乌海）水泥有限公司根据公司发展的需要，决定投资兴建矿山至厂区的碎石胶带机输送系统，以取代公路汽车的运输方式，彻底解决汽车运力不足及环境保护的问题。

业主邀请了国内几家一流的胶带机制造企业，先后进行了多次线路踏勘和技术论证工作，初步拟定了胶带机线路方案。胶带机尾部起点设在矿山山脚下的运矿公路旁边，拟建破碎车间卸车场标高1350m，矿山增加1条长度约12km的胶带机，汽车运输距离将由原来的15km减少到3.7km，碎石运费将由12元/t降低到4.5元/t。

按照拟定方案，业主对线路进行了测绘工作。2009年底业主委托我们做配套的设计工作。与此同时，地方政府根据城区建设的规划，对报送的胶带机线路方案进行了批复，并对拟选胶带机线路的后半程路径做了变更，由此1条12km胶带机变更为3条胶带机（编号为1、2、3号胶带机）。其中2、3号胶带机按照政府批复的规划意见走新的线路，1号胶带机线路则按照原报送线路不变（如图1所示的线路二）。

由于1号胶带机的矿山段地形崎岖起伏，未包含在政府的规划要求以内。我们根据该矿山地质资源的赋存条件和矿床整体开发利用规划，对矿山采矿工作面的布置、推进方向、服务年限、汽车综合运距等因素进行了分析，认为可以将破碎车间进一步靠近采矿场，从而进一步降低汽车的运输成本。调整后的破碎车间位置和1号胶带机线路如图1所示的线路一和线路三。

胶带机线路一和线路三的起终点均相同，仅下山段不同。线路一矿山段要跨越一处宽110m、深70多米的“大峡谷”，还要通过一处落差接近120m的陡峭悬崖，线路地形条件十分崎岖复杂。

线路三沿原有运矿道路布置而绕开“大峡谷”和下山悬崖，途经线路一的起点附近。线路三有效地降低了施工难度和胶带机运行工况的复杂性，但线路长度增加了2.2km。

线路二是原来选择的方案，破碎车间卸车场标高1350m，比线路一、三低160m左右，两起点直线距离约为2km。

三个线路方案的主要技术参数见表1。

为了简化内容，表1中仅列出了差异项中主要分项的对比，其他如工人工资、维修费、财务费用等不影响对比结果的因素未列出来。

对于其他方案，如把破碎车间放在破碎（1）和破碎（2）之间，同样需要通过“大峡谷”和悬崖。由于此方案介于线路一和线路二之间，不具有代表性而未做比较。

从表1的简单对比中可以看出，以胶带机代替汽车运输而缩短汽车运输距离，可有效降低矿石的运输成本，由此可见，选择破碎一的位置具有显著的经济效益。

在设计前期方案的论证中，我们对线路一的设计细节的可实施性和可靠性进行了讨论和评审。

（1）为了避免高支架大幅度增加土建造价，线路一避让了多处沟壑和一处铁矿，造成线路复杂化，使胶带机在电动、发电交变、输送带张力不断变化的条件下，既要满足电动工况设备运行平稳，又要保证发电工况紧急制动时输送带安全可靠，还必须保证输送带在曲线处的偏移量在运行中始终保持在安全的允许值内，这就提高了胶带机的设计难度。

图1 胶带机线路方案

表1 三个线路方案的主要技术参数

图2 “线路一”跨越的大峡谷

图3 “线路一”下山通过悬崖

在后来的技术交流及验算过程中，有一家胶带机厂放弃了该胶带机的计算，有两家胶带机厂增加了平面曲线半径，可见其技术难度是比较大的。该胶带机除按常规进行设计计算外，还专门模拟了各种工况进行动态分析，计算所取得的数据与投产后所测得的数据基本一致。

（2）除了设备自身的技术难度，土建廊道的施工也具有较大的困难，尤其是“大峡谷”和悬崖区段，大型机械将无法靠近。为了降低施工难度，增加施工作业的安全可靠性，山上采用铺设路基式的落地敷设方式，这样就不再需要大型起重机进场。对于下山悬崖段区域，采用盘山式沿地形走势布设，局部开挖，以解决落差大的问题，解决了施工难的问题。

该工程于2010年4月开始施工图设计，6月现场开工建设，11月开始安装，2012年2月进行了全线的负荷调试。

该胶带机是目前国内已经投产的长距离曲线胶带机中施工条件最恶劣、运行工况最复杂的胶带机之一。该设备运行1年以来，经受住了各种工况条件和气候条件的考验，运行指标和工程投资均达到了预期的设计目标，因此得到了业主的高度赞扬。

该胶带机为向下运输矿石的方式，最大落差达352m，满载运行时不但不消耗电能，还可以发电供给其他用电设备使用。每年不仅可为企业输送500万吨矿石，还可以附带发电200万度以上，为企业带来了额外的收益，是矿山循环经济和节能减排的直接体现，是应该大力推行的生产运输方式。■

TQ172.687

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1001-6171（2012）06-0085-03

中国中材国际工程股份有限公司天津分公司，天津300400；

2012-05-10；编辑：沈颖