銅礦峪礦主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)改造設(shè)計(jì)

董水倉(cāng)

（山西省中條山有色金屬集團(tuán)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(guó)內(nèi)最大的地下非煤礦山，品位低、礦石儲(chǔ)量大，采用無(wú)底柱礦塊崩落法采礦，采礦直接成本是目前國(guó)內(nèi)坑下開(kāi)采礦山最低的，規(guī)模效益顯著，因此，近年來(lái)，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。坑內(nèi)的礦石經(jīng)過(guò)礦車倒運(yùn)到1#、2#長(zhǎng)溜井，由溜井底部340水平的振動(dòng)放礦機(jī)給礦，粗碎站5474旋回破碎粗碎后，再經(jīng)過(guò)297水平的振動(dòng)放礦機(jī)給礦由水平膠帶機(jī)（簡(jiǎn)稱U1膠帶機(jī)，其長(zhǎng)度55m，膠帶寬度為1.4m，帶速V=2m/S）倒運(yùn)到主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)（以下簡(jiǎn)稱U2膠帶機(jī)），再由U2膠帶機(jī)運(yùn)到706地表井口，然后經(jīng)地表膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)將礦石運(yùn)至選廠或礦堆。

設(shè)計(jì)年運(yùn)輸能力600萬(wàn)噸，實(shí)際生產(chǎn)能力700萬(wàn)噸，這主要靠延長(zhǎng)工作時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，U2膠帶機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，給設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和生產(chǎn)組織管理帶來(lái)了一定難度，現(xiàn)在設(shè)計(jì)年運(yùn)輸能力提高到840萬(wàn)噸，靠U2膠帶機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行已不能實(shí)現(xiàn)，這就要求對(duì)U2膠帶機(jī)進(jìn)行改造。

2 存在的問(wèn)題

U2膠帶機(jī)水平運(yùn)距3236m，垂直高度為409m,帶寬1.2m，帶速為4.5m/s，小時(shí)運(yùn)礦量1300噸，膠帶強(qiáng)度為ST4500N/mm；膠帶機(jī)采用雙滾筒三電機(jī)頭部驅(qū)動(dòng)，功率為3×1120kW，驅(qū)動(dòng)滾筒直徑為φ1630mm，變頻啟動(dòng)，膠帶機(jī)采用尾部液壓絞車?yán)o。由于提升量增大，驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置和運(yùn)輸膠帶強(qiáng)度均不能滿足需求。

3 改造方法

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

3.1 適當(dāng)延長(zhǎng)U2膠帶機(jī)的工作時(shí)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(jī)遇到大塊礦石破碎效率降低，導(dǎo)致皮帶給礦不均衡性明顯，原設(shè)計(jì)U2膠帶機(jī)的工作時(shí)間為13.5h/d,提升高度409m，2011年3月，礦石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)調(diào)試完成并投入運(yùn)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(shí)間增加到16.5h/d，這樣每年可增加運(yùn)輸量約120萬(wàn)噸，年運(yùn)輸量突破720萬(wàn)噸，U2膠帶運(yùn)輸機(jī)基本達(dá)到滿負(fù)荷作業(yè)，整機(jī)不需要改造。適當(dāng)延長(zhǎng)U2膠帶機(jī)的工作時(shí)間雖然不能滿足年運(yùn)輸能力840萬(wàn)噸的生產(chǎn)要求，但可以降低驅(qū)動(dòng)力的增加值。

3.2 驅(qū)動(dòng)裝置改造

驅(qū)動(dòng)站是U2膠帶機(jī)的核心部分，它由雙出軸雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒5、單出軸單電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒4、盤(pán)式制動(dòng)器滾筒3、尾部改向滾筒1、驅(qū)動(dòng)軸、軸承和軸承座、聯(lián)軸器、逆止器、制動(dòng)器、減速器、液壓站、冷卻器、變頻器等部件組成。U2膠帶機(jī)改造前的布置簡(jiǎn)圖如圖1所示。頭部驅(qū)動(dòng)，分別由單出軸單電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒和雙出軸雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒組成，三電機(jī)雙滾筒同時(shí)工作。同時(shí)，對(duì)滾筒4軸徑進(jìn)行了加粗。

圖1 主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)改造前布置簡(jiǎn)圖

3.2.1 增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)

由于運(yùn)輸量的再次增加，U2膠帶機(jī)的運(yùn)輸負(fù)荷加大，驅(qū)動(dòng)力明顯不足，因此，增大驅(qū)動(dòng)力，仍采用頭部驅(qū)動(dòng)，分別將單出軸單電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒改為雙出軸雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒，新增電機(jī)與原單出軸單電機(jī)功率相同，驅(qū)動(dòng)部分變?yōu)樗碾姍C(jī)電機(jī)雙滾筒同時(shí)工作，相應(yīng)地增加其配套部件。U2膠帶機(jī)改造后的布置簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)改造后布置簡(jiǎn)圖

3.2.2 制動(dòng)器改造

U2膠帶機(jī)采用盤(pán)式液壓制動(dòng)器，由于運(yùn)輸負(fù)荷的增加，制動(dòng)力矩增大，因此，我們將制動(dòng)盤(pán)的直徑由φ1600增加到φ1800，傳動(dòng)軸直徑由φ260增加到φ280，制動(dòng)盤(pán)另一側(cè)的逆止器直徑也相應(yīng)增大。同時(shí)，為保證設(shè)備安全運(yùn)行，在改造后的雙出軸雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒4增加一臺(tái)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(jī)的索引和承載構(gòu)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(hù)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(yùn)輸負(fù)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(wàn)元的資產(chǎn)報(bào)廢，損失嚴(yán)重，且生產(chǎn)任務(wù)緊張，不可能長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)更換，只能在大爆破或U2膠帶機(jī)上游的其他設(shè)備（如旋回破碎機(jī)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(yán)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(duì)硫化接頭作了強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，接頭效率高于原新膠帶的理論效率。

同時(shí)，采用TCK弱磁檢測(cè)技術(shù)，可以完成對(duì)鋼絲繩芯輸送帶接頭抽動(dòng)、繩芯斷裂、嚴(yán)重銹蝕等各種隱蔽性損傷高精度的定量和定位在線自動(dòng)檢測(cè)，保證U2膠帶在改造過(guò)渡期的安全運(yùn)行。

3.3.2 鋼絲繩芯膠帶的改造

由于鋼絲繩芯膠帶的負(fù)荷增加，膠帶運(yùn)輸能力需提高到1667t/h，我們將強(qiáng)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(duì)接，在不降低ST5000N/mm膠帶強(qiáng)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(qiáng)度級(jí)鋼絲繩），并對(duì)新膠帶和新膠帶、新膠帶與舊膠帶的硫化接頭也作了強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，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(jí)由K2級(jí)提高到K3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，阻燃效果好了，但膠帶的磨耗量也大了，為了延長(zhǎng)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(gòu)改造

為保證現(xiàn)有剛結(jié)構(gòu)部件與改造后的部件匹配，對(duì)相應(yīng)部位的傳動(dòng)機(jī)架、支架等鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的改造加固。要求所有鋼材必須進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到Sa2-1/2級(jí)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，符合強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，結(jié)構(gòu)的自振頻率應(yīng)避開(kāi)自身或其他振源而產(chǎn)生共振。結(jié)構(gòu)件材料使用Q235-B。

4 應(yīng)用效果

我們根據(jù)多年來(lái)使用主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)改造，使得設(shè)備運(yùn)行安全、平穩(wěn)、可靠，改造生產(chǎn)成本低，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，年創(chuàng)造效益上億元。