某大型露天礦山排土系統(tǒng)轉(zhuǎn)場方案設(shè)計與施工

盧和勇 徐云富 關(guān)曉鋒

(首鋼集團有限公司礦業(yè)公司水廠鐵礦)

近年來，膠帶運輸機—膠帶排土機排土工藝在國內(nèi)外深露天礦的應(yīng)用日益廣泛。汽車將廢石運至固定或移動式破碎站進行粗破碎，破碎后的廢石卸入膠帶運輸機，運至廢石場，再轉(zhuǎn)入膠帶排土機進行排卸。當一個排土區(qū)域排滿后，將排土機轉(zhuǎn)場至下一排土區(qū)域進行排土。排土機的轉(zhuǎn)場主要發(fā)生在排土區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換，根據(jù)作業(yè)水平可分為同水平排土機轉(zhuǎn)場和不同水平排土機移設(shè)[1]。結(jié)合生產(chǎn)實踐對同水平不同排土區(qū)間排土機的轉(zhuǎn)場進行研究，對排土機轉(zhuǎn)場工程進行系統(tǒng)化設(shè)計及施工，以實現(xiàn)膠帶運輸系統(tǒng)的效率、效益最優(yōu)，為當前大型排土場的穩(wěn)定運行提供理論與實踐支撐。

1 工程概況

某大型露天礦山始建于60年代，主要有2個在用排土場，1997年10月、2006年6月先后建成西部、東部膠帶運輸系統(tǒng)，并分別于2014年、2016年實施東部膠帶系統(tǒng)、西部膠帶系統(tǒng)排土機同水平不同區(qū)間轉(zhuǎn)場工程。

西部排土場分4個排土作業(yè)水平[2-3]，分別為220，265,310,350 m，項目開展期間排土機在265 m水平排土作業(yè)，其中265 m水平設(shè)計分2個區(qū)域排土，設(shè)計排土為12 670萬t，平均排土范圍長2 200 m,寬700 m。按照排土場結(jié)存情況，計劃2016年安排排土機轉(zhuǎn)場至第二排土區(qū)域作業(yè)。西部排土場265 m水平排土整體規(guī)劃見圖1。

圖1 西部排土場265 m水平排土規(guī)劃

2 排土系統(tǒng)轉(zhuǎn)場方案設(shè)計與施工

2.1 新增3-1#膠帶機系統(tǒng)布置

在265 m水平第一排土區(qū)域新增加一條長1 100 m 的3-1#膠帶機運輸系統(tǒng)作為土場第一排土區(qū)域與第二排土區(qū)域的銜接。

(1)按照排土場整體規(guī)劃，土場在完成265 m水平排土后，需要升段至310 m水平，并形成4#膠帶路基，結(jié)合后期排土機升段情況，新增膠帶機與4#膠帶路基放坡線預(yù)留15 m安全距離。

(2)結(jié)合排土場現(xiàn)狀及第二排土區(qū)域整體排土安排，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)場后簡化第二排土區(qū)域排土施工，最大程度減少移置機偏移次數(shù)，通過多方案對比，設(shè)計新增膠帶機與3#膠帶機夾角為122°。

(3)綜合考慮現(xiàn)有設(shè)備驅(qū)動能力，避免出現(xiàn)第二排土區(qū)域移置機驅(qū)動增容，設(shè)計新增膠帶長度為1 100 m。

2.2 新移置機布置

綜合考慮排土場整體排土現(xiàn)狀、已完成后第一排土區(qū)域情況，實現(xiàn)排土機排土完整無“死區(qū)”，避免土場空間浪費，轉(zhuǎn)場后第二排土區(qū)域初始移置機膠帶設(shè)計長度為256 m，與3-1#膠帶機夾角為48°。

新移置機、3-1#膠帶機均布設(shè)在265 m水平已形成平臺上。具體布置見圖2。

圖2 3-1#膠帶機與新移置機平面工藝布置

2.3 排土機轉(zhuǎn)場設(shè)計

設(shè)計轉(zhuǎn)場工程整體分為3個部分：排土機由目前的第一排土區(qū)域轉(zhuǎn)場到第二排土區(qū)域，行走1 549 m,鋪設(shè)1 549 m鐵路；在265 m水平增加3-1#膠帶機，設(shè)計全長1 100 m；移置機由第一排土區(qū)域搬遷至第二排土區(qū)域，膠帶機初始長度設(shè)計256 m，最終達到1 100 m。

2.3.1 排土機轉(zhuǎn)場方案

西部排土機于2004年11月投入生產(chǎn)，設(shè)備總長142.35 m，寬15 m，高25.19 m，總質(zhì)量為700 t，排土機主要由履帶行走機構(gòu)、上部回轉(zhuǎn)機構(gòu)、受料膠帶機、排料膠帶機、卸料車等組成。依據(jù)實際施工經(jīng)驗，本次排土機轉(zhuǎn)場采用排土機與卸料車整體開車的方式。

2.3.2 排土機行走道路及鐵路設(shè)計方案

排土機行走道路設(shè)計全長1 549 m，寬35 m，道路最小承載力為110 kN/m2，道路兩邊土擋高度不低于1.5 m，排土機軌板距邊坡邊緣不小于6 m。

鐵路設(shè)計長1 549 m，軌距為3 600 mm，其中，直線段為993 m，彎道段為556 m，鐵路彎道曲線設(shè)計半徑不低于120 m；輕枕間距不得大于1 200 mm；鐵路軌距最大允許誤差為±10 mm，每米最大變化量不超5 mm；鐵路橫向傾角不大于1∶40。

用于排土機卸料車行走鐵路需要制作150 m，其中輕枕150件，50 kg鋼軌600 m，工程完工后可用在下次轉(zhuǎn)場和移置機的延長工程使用。

2.3.3 排土機轉(zhuǎn)場施工方案

排土機轉(zhuǎn)場施工分為2個階段：

(1)設(shè)備停機前施工準備30 d，平整排土機行走道路1 549 m，安排工期20 d；鋪設(shè)鐵路690 m，直線段鐵路鋪設(shè)300 m，進入新移置機路段鋪設(shè)390 m彎道，安排工期10 d。

(2)設(shè)備停機后排土機開車安排4 d，第一、第二天將移置機鐵路斷開與提前鋪設(shè)的鐵路連接；第三天排土機開車1 018 m，到新移置機彎道處；第四天排土機開車進入移置機鐵路。

排土機轉(zhuǎn)場示意見圖3。

圖3 排土機轉(zhuǎn)場示意

2.4 3-1#膠帶機初步設(shè)計及施工方案

經(jīng)過多年不斷的改造和完善，膠帶排土系統(tǒng)裝備水平得到了全面的提升，實現(xiàn)了膠帶排土系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行，因此，新增3-1#膠帶機設(shè)計采用現(xiàn)有膠帶機的驅(qū)動方式、軟啟動方式、液壓拉緊裝置、滾筒、電機等，不僅技術(shù)上成熟可靠，同時和西部膠帶系統(tǒng)其他膠帶機備件具有互換性，減少倒修備件的儲備。3-1#膠帶機設(shè)計運輸能力為3 500 t/h，全長1 100 m，提升高度為5 m，膠帶機驅(qū)動功率為1 104 kW,采用三驅(qū)方案，每臺電機為450 kW。

3-1#膠帶機施工分為2個階段：

(1)設(shè)備停機前安排施工4個月，完成膠帶機驅(qū)動站土建基礎(chǔ)施工及膠帶機驅(qū)動站鋼結(jié)構(gòu)、3個驅(qū)動單元、液壓拉緊裝置、中間架、托輥、箱變的安裝。

(2)設(shè)備停機后安排施工12 d，完成膠帶機機尾中間架安裝，控制線路、自動化安裝調(diào)試，2 400 m膠帶安裝、硫化等。

膠帶全長1 100 m，機頭30 m挖基坑，待轉(zhuǎn)載站基建施工完成后平整，機尾50 m路基寬21 m，中心線距南側(cè)6 m，北側(cè)15 m。施工過程中，要求行走道路橫向傾角小于1∶40，縱向傾角小于1∶25。鋪設(shè)位置路基傾角不大于1∶40。

2.5 移置機搬遷及施工方案

移置機在265 m水平由第一排土區(qū)域搬遷到第二排土區(qū)域，搬遷距離為1 100 m，膠帶機初始設(shè)計長度為256 m，最終達到1 100 m。膠帶機的驅(qū)動單元、中間架、膠帶、托輥、箱變等全部利舊，只有移置機箱變進線電纜需要延長至3-1#膠帶轉(zhuǎn)運站和制作偏移機構(gòu)。

膠帶初始設(shè)計長度為256 m，運輸能力為3 500 t/h，速度為2.85 m/s，由SEW減速機、偶合器、電機組成，采用單滾筒兩電機驅(qū)動。YRKK450-6型電機額定功率為450 kW，轉(zhuǎn)速為980 r/min；3KCT500NE型減速機速比為22.197；偶合器為YOXY866型；膠帶型號為1600×8-17/9 ST3150。

移置機施工分為2個階段：

(1)設(shè)備停機前安排施工準備3個月，完成膠帶機箱變、避雷塔、高壓電纜支架土建基礎(chǔ)施工及膠帶機機尾導(dǎo)料槽、中間架、電纜安裝工作。

(2)設(shè)備停機后安排施工12 d，完成膠帶機2個驅(qū)動單元、中間架及軌道安裝調(diào)試，箱變、控制線路、自動化安裝調(diào)試，600 m膠帶安裝、硫化等。

移置機機道設(shè)計長256 m，寬6 m(沿中心線兩側(cè)各3 m)。移置機機道高低差不應(yīng)大于5‰，機道中心線的直線度偏差在任意25 m長度內(nèi)不應(yīng)大于5 mm。驅(qū)動站中心線與膠帶縱向中心線應(yīng)重合，其偏差不應(yīng)大于3 mm。膠帶機機道按照圖紙技術(shù)要求測點、標中心線。作業(yè)平臺要求橫向傾角小于1∶40，縱向傾角小于1∶25。鋪設(shè)位置路基傾角不大于1∶40。

2016年7月23日，西部排土機轉(zhuǎn)場工程順利完工。停機前土建施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝施工55 d；停機后3-1#膠帶安裝、移植機膠帶安裝、排土機轉(zhuǎn)場9 d，停機后施工比原計劃提前3 d，實現(xiàn)了輕重負荷、連鎖開機一次成功。現(xiàn)場施工見圖4。

圖4 現(xiàn)場施工

3 轉(zhuǎn)場后西部膠帶系統(tǒng)運行情況

轉(zhuǎn)場完成后，排土機在265 m水平第二排土區(qū)域按照規(guī)范設(shè)計排土，降塵灑水等輔助功能運行正常，充分發(fā)揮膠帶運輸機低能耗、低成本、高效率的優(yōu)勢，降低安全隱患，減少社會資源浪費，優(yōu)化生產(chǎn)模式，第二排土區(qū)域空間充足，實現(xiàn)排土生產(chǎn)穩(wěn)定運行。

設(shè)備運行過程中，3-1#膠帶、移置機膠帶系統(tǒng)運行穩(wěn)定，達到西部排土機轉(zhuǎn)場工程設(shè)計要求，為確保排土機穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

4 項目建設(shè)經(jīng)驗

(1)充分做好檢修前各項準備工作。針對檢修施工項目，現(xiàn)場做好測量核實工作，重點對安裝尺寸、空間位置等進行現(xiàn)場測量，對現(xiàn)場預(yù)計出現(xiàn)問題點位提前制定預(yù)案；將檢修施工所需材料、備件提前準備到位，并現(xiàn)場核實，杜絕出現(xiàn)材料備件不匹配的問題；嚴把檢修質(zhì)量關(guān)，特別是膠帶接口硫化等關(guān)鍵性施工點位，檢修前對硫化器材全面試驗。

(2)做好與施工單位溝通互動。檢修前與施工單位現(xiàn)場共同研究制定具體施工方案，提出施工標準及要求，共同制定相應(yīng)措施；在檢修施工過程中，對現(xiàn)場臨時出現(xiàn)的問題積極進行溝通解決，保證檢修施工正常進行。

(3)認真做好施工過程控制及施工后驗收工作。按照施工項目情況，制定具體詳細施工標準；在施工過程前，下發(fā)至施工單位，要求施工單位嚴格執(zhí)行，并要求現(xiàn)場崗位按照標準做好過程控制。施工完成后，按照檢修施工標準對現(xiàn)場施工情況、安全設(shè)備恢復(fù)情況等進行檢查驗收，對存在的問題進行整改完善，確保設(shè)備穩(wěn)定運行。

5 結(jié) 語

通過合理規(guī)劃轉(zhuǎn)場工程，將排土機由265 m水平第一排土區(qū)域轉(zhuǎn)場至第二排土區(qū)域，實現(xiàn)排土機連續(xù)作業(yè)，避免由于排土機排土到界對主流程排土生產(chǎn)造成影響，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。經(jīng)過近2 a的運轉(zhuǎn)，排土機排土作業(yè)規(guī)范，各項輔助系統(tǒng)運行正常，土場受料穩(wěn)定，未出現(xiàn)安全隱患，充分發(fā)揮了排土機低能耗、低成本、高效率的優(yōu)勢，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效、環(huán)保排土作業(yè)，為膠帶系統(tǒng)的經(jīng)濟合理運行創(chuàng)造條件，為后期排土機轉(zhuǎn)場積累經(jīng)驗。