露天矿大型排土机安装工艺研究

刘海叶

中煤第九十二工程有限公司 河北邯郸 056106

近年来，随着大型露天矿不断开发，其生产能力越来越大，对大型半连续生产系统的安装要求也越来越高。露天矿半连续生产系统主要由电铲、移动式破碎站、带式输送机、堆取料机、排土机、电气部分等设备组成，排土机作为半连续生产系统中的关键设备，在整个系统中发挥着重要的作用。排土机主要由受料臂、卸料臂、配重臂、卸料尾车、操作室、行走机构、底盘、回转平台、塔架、桅杆及俯仰油缸、配电室、液压及润滑系统、配电系统等主要部分组成，设备结构形式复杂、体积重量庞大、安装工艺繁琐、施工安全隐患多，在排土机安装施工过程中既要保证施工安全、工程质量，又要节省施工成本，提高经济效益[1]。

1 项目背景

露天矿半连续生产系统主要由电铲、移动式破碎站、带式输送机、堆取料机、排土机、电气部分等设备组成，其中排土机为半连续生产系统的末端设备，主要作用是将来自可移动梯段带式输送机的物料排卸在料堆上，相对于其它排土机方法，一次性排弃物料面大量多，自动化程度高，辅助作业时间少。露天开采剥离物料（土、岩石）经电铲→移动式破碎站→带式输送机→排土机排送至矿坑外部，该系统是国际上露天开采最先进的剥离工艺之一。

近年来，随着大型露天矿不断开发，其生产能力越来越大，对大型半连续生产系统的安装要求也越来越高，排土机作为半连续生产系统中的关键设备，在整个系统中发挥着重要的作用。

排土机主要由受料臂、卸料臂、配重臂、卸料尾车、操作室、行走机构、底盘、回转平台、塔架、桅杆及俯仰油缸、配电室、液压及润滑系统、配电系统等主要部分组成，设备结构形式复杂、体积重量庞大、安装工艺繁琐、施工安全隐患多，在排土机安装施工过程中既要保证施工安全、工程质量，又要节省施工成本，提高经济效益。

我公司承接的中煤平朔东露天矿排土机安装工程，是中煤集团第一台排土机，也是国内最大型的排土机，型号PA200，由奥地利SANDVIK（山特维克）公司设计、制造。该排土机高26米，重900t，皮带宽度B=1800mm，处理量Q=9000t/h，卸料臂可以俯仰调节高度，最大高度19m，最小高度1.5m，卸料臂长度50m，受料臂长度50m，卸料尾车轨道宽度4m。由于排土机体积、重量庞大，只能分体制作完毕后运至施工现场进行组装安装，为保证施工安全高效，必须正确安排各构件的施工顺序、合理设置临时支撑、保证设备的平衡稳定。排土机在我国当前没有相关的安装规范及技术文件提供参考，为提高施工效率，需总结出一套完整的排土机安装工艺，来解决相应的技术难题。

2 排土机施工工艺的确定

针对排土机系统进行结构分析，将排土机分为十大部分：1、底盘，2、回转平台，3、塔架，4、卸料臂，5、受料臂，6、配重臂，7、桅杆及俯仰油缸，8、卸料尾车，9、配电室、操作室及电缆，10、液压及润滑系统。

根据排土机的整体结构制定施工工艺流程：

施工准备→底盘安装→回转平台安装→塔架组装→卸料臂安装→受料臂安装→桅杆及俯仰油缸、配重臂安装→卸料尾车安装→液压、润滑系统安装→配电室、操作室及电缆（根据需要个别部件随设备安装同时进行，避免狭窄部位操作困难）→调试。

3 主要施工工艺

3.1 施工准备

排土机安装前首先对安装场地进行整体规划，确保排土机在安装过程中各个部件之间不干扰，且对排土机安装完成行走的方向提前考虑，并制作合理的施工平面布置图。根据施工平面布置图对施工场地进行测量放线，标记定位点，排土机主体部分自重约700t，如果地基不稳，排土机在安装过程中随重量不断增加，可能导致基础下沉，使排土机重心发生偏移，通过计算排土机的对地比压要求为105kN/㎡，现场制作两个混凝土基础平台，尺寸大于履带的底面[2]。

3.2 底盘安装

底盘安装顺序为：中心座就位→平衡梁安装→两侧履带梁安装→履带及驱动安装。首先将底盘中心座吊装就位，根据图纸要求调整中心座位置、水平度、标高（标高比实际高度高出150mm，以便两侧履带梁的安装），然后安装平衡梁轴销及平衡梁，该轴销为过盈配合，是排土机安装的难点，采用轴销冷却装配工艺，最后安装履带梁及履带。

3.3 回转平台安装

旋转轴承是回转平台的主要装置，首先安装旋转轴承，然后将回转平台与侧翼进行组装，最后将回转平台吊装到底座上安装就位。

轴承安装时要进行校准，利用螺旋千斤顶、百分表等工具测量旋转轴承的弹性变形，至少测量6次，保证其椭圆度符合要求。然后进行安装，轴承内套与下部结构通过M3010.9级螺栓相连，为保证旋转轴承与下部达到良好的固定，用十字对称法对螺栓进行紧固，所有的螺栓紧固到规定的张力，紧固力要符合技术要求。

3.4 塔架安装

塔架一般由四部分组成，各部分之间采用焊接连接，为保证焊接质量，焊接作业应严格按照设备设计文件要求进行，采取合理的焊接工艺措施，焊接完成后将塔架吊装至回转平台安装就位[3]。

3.5 卸料臂安装

卸料臂的主要工作部件为带式输送机，是可以随排土机移动并旋转的皮带走廊。根据生产能力大小不同，卸料臂长度、输送机宽度也各不相同。卸料臂一般由多段组成，中间采用高强螺栓连接，梁侧采用焊接连接。在卸料臂安装前首先制作两个临时支撑架，选用25# H型钢、DN200钢管和20#槽钢制作，高度8米，保证其有足够的强度和高度支撑卸料臂。各段在地面分别组装，组装时将可安装的附件一起安装到位，然后采用汽车吊对各段卸料臂进行吊装，在卸料臂的中部和头部设置临时支撑，将首段安装在回转平台上，然后将各段分别安装对接就位，最后安装皮带驱动并放皮带。

3.6 受料臂安装

受料臂与卸料臂的构造及安装工艺基本相同，机尾段采用高强螺栓连接，其他各段采用焊接方式连接。同样采用在地面分段组装，然后采用汽车吊对受料臂进行吊装，将其安装在塔架上。

3.7 桅杆安装

桅杆上部爬梯及操作台、钢丝绳在地面组装，根据卸料臂的位置计算俯仰油缸的长度，油缸缸体伸出后将油缸各个油嘴封闭。然后用吊车吊装桅杆就位，并将其调整至合理的角度，另一吊车吊装油缸至塔架顶部与支撑臂连接，然后将桅杆下部四根钢丝绳连接在卸料臂上。

3.8 配重臂安装

先将液压站、润滑站、走台、栏杆在地面安装在配重臂上，然后整体吊装。配重臂本身与塔架采用两条拉筋以及两条轴销连接，每条拉筋均为两段，该两段拉筋在地面组装，并用槽钢对其中间连接部位加固，以便整体吊装。组装完毕后首先吊装配重臂，然后吊装拉筋，将配重臂尾部与塔架顶部连接在一起。

3.9 卸料尾车安装

卸料尾车分为行走机构、车架钢结构、操作平台、滚筒及托辊等部件，采用自下而上的顺序安装。首先铺设80m临时轨道，作为卸料尾车的基础，将行走机构安装在轨道上，然后在其上部安装车架钢结构，最后完善操作平台、滚筒、托辊、溜槽等零部件。

3.10 液压润滑系统安装

总体管路布线必须符合图纸要求。详细布线必须按照机器上的实际位置进行定位和安装，各类管路安装要紧密协调，防止管子之间、电缆线管和其他安装的设备冲突，所有移动点处都要使用软管。现场管路布线要选择合适的位置以便进行支吊架的安装，并且要考虑好观感的情况。

配管时除非另有说明，所有弯曲处半径至少为管子直径的5倍，焊接或热处理后的螺纹连接部分，要用量规进行检查并修整。管道上的焊接飞溅物、氧化皮、油类要全部清理干净。每个液压接头处，都要有1个配管支撑，与接头之间的直线距离要小于1米。

管道清理和冲洗前，系统内容易受清理剂腐蚀或损坏的原件（如：控制阀、压力表、过滤器等）要拆除或隔离，防止清洗剂进入设备内部，影响其性能。安装的临时管路在清洗过程中不得出现泄漏现象。管道冲洗先用压缩空气进行吹扫，再使用与最终工作介质相同的冲洗液进行冲洗，冲洗液要加热温度达到60℃，并按两倍于正常的流速循环12小时，冲洗过程中要越过系统泵、阀块和油路分配器。

4 结语

通过对平朔东露天矿半连续生产系统大型排土机安装工艺的研究总结，实现了安全施工，保证了施工质量，圆满地完成了施工任务。该施工工艺技术可靠、操作便利，为今后类似工程施工打下了坚实的基础和成功先例。随着我国大型煤矿及其他大型矿山等建设不断增多，大型设备安装数量及工期要求也不断提高，该项技术的推广应用前景将十分广阔。