・１２・ 露天采矿技术 ２０１４＿ｅｆ＿￣４期ｌ雷固 ＤＯＩ：１０．１３２３５６．ｃｎｋｉ．ｈｅｍ．２０１４．０４．００５ 浅谈大倾角带式输送机在露天煤矿的应用 王家栋 （中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳ｌ１０ｏ１５） 摘要：通过对大倾角带式输送机种类、特点、发展状况的分析，论证了大倾角带式输送机在 ・ 露天煤矿应用的可行性和优越性，同时阐述了为适应露天煤矿的应用，大倾角带式输送机发展 的方向。 关键词：大倾角带式输送机；露天煤矿；应用 中图分类号：ＴＤ５７１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—９８１６（２０１４）０４—００１２—０４ 分析，对采矿工业中应用的箕斗提升机、链斗提升机 等各种传统提升设备进行对比，得出夹带式输送机 能够最大程度满足采矿工业大角度提升物料要求结 大倾角带式输送机是广泛用于煤炭、冶金、建材、 化工、电力、粮食等行业的运输设备，具有结构简单紧 凑、运行可靠、占用空间小、维修方便等特点。目前，大 倾角带式输送机工作性能得到极大改善，提升角度范 围已达０。一９０。，最大输送物料粒度４００ ｍｉｌｌ，提升高 度超过４００ ｍ，输送能力最大６ ０００ ｔ／ｈ。随着大倾角 带式输送机的长足发展，在许多露天煤矿设计中均设 论。并预言如果压带式输送机的带宽和倾角分别达到 ３ ｍ和６０。，其输送能力足可达到１０ ０００～１３ ５００ ｔ／ｈ， 若使用钢绳芯输送胶带输送砂、砾石等松散物料，物 料的提升高度可达５００ ｍ以上。上世纪８０年代初， 国内开始研制气垫带式输送机，经过大量的理论研 想利用大倾角带式输送机作为提升煤炭运输设备 。 深入研究大倾角带式输送机在露天煤矿用于提升煤 炭具有十分重要的意义。 Ｉ 大倾角带式输送机的发展与种类 １．１ 大倾角带式输送机的发展 究与生产实践，到１９９６年形成了气垫带式输送机系 列产品。气垫带式输送机与其它大倾角带式输送机 相比，尚有一些不足，主要是供风系统不完善、能耗 大、成本高、气膜不稳定有振动现象等。 波状挡边带式输送机应用比较广泛，德国 Ｓｃｈｏｌｔｚ、英国Ｄｏｗｔｙ、日本Ｂａｎｄｏ—Ｓｅｈｏｉｔｚ、美国 Ｂｅｌｔｓｅｒｖｉｅｅ及西欧Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍｓ—Ｓｅｈｏｌ￣等公司现已设 大倾角带式输送机是一种新型带式输送机。一 段时期以来，国内外一些研究机构和制造商就致力 于大倾角带式输送机研究、开发和制造工作。 国外上世纪５０年代初开始夹带式带式输送机 的研制工作。原西德劳哈默（Ｌａｕｈａｍｍｅｒ）公司于 １９５３年研制了首台夹带式输送机，其技术性能：倾角 ３６。、速度３．８ ｍ／ｓ、带宽１ ０００ ｍｍ、输送能力１ ０８０ 。计制造了近５０多万台波状挡边带式输送机，在近百 个国家投入使用，广泛应用于煤炭、冶金、电力、建 材、粮食、化工、轻工和港口。我国从上世纪８０年代 初期开始研制波状挡边带式输送机，北京起重运输 机械研究所于１９９０年开发出ＤＪ型波状挡边带式输 到上世纪８Ｏ年代，美国传送机及设备公司 送机系列，并开始在一些行业推广使用。经过生产和 使用实践，波状挡边带式输送机制造技术和设备性 能得到进一步的提高、完善和改进，推进了我国波状 挡边带式输送机制造业的发展。目前我国己有５０多 个生产波状挡边输送机主机的厂家，迄今已生产波 状挡边输送机５ ０００多台。调查表明，国内波状挡边 带式输送机的需求市场越来越大。 吊挂管状带式输送机，国外主要生产厂家是Ｅｔ 本管形带式输送机公司（Ｊａｐａｎ Ｐｉｐｅ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ），其生 改善了制造工艺性，采用普通带式输送机的标准胶 带与主要部件生产出一台夹带式输送机，该夹带式 输送机倾角６０。、输送能力３ ０００ ｔ／ｈ、速度６ ｍ／ｓ、带 宽１ ５２０ ｍｍ。与此同时传送机及设备公司对各 类大倾角输送机的提升方法进行了试验和技术经济 收稿日期￣２０１４－－０２—１０ 作者简介：王家栋（１９７７一），男，辽宁大连人，工学学士学 位，１９９９年毕业于哈尔滨工程大学，现在中煤科工集团沈阳 设计研究院有限公司从事矿山设备研发设计工作。 产的吊挂管状带式输送机倾角在３０。一３５。，速度３．３ 露天采矿技术 ２０１４＃－ｇ ４期 ・１３・ ｍ／ｓ，输送能力３００ ｔ／ｈ。国内主要生产厂家是北京东 方输送机有限公司，其生产的吊挂管状带式输送机 倾角为４２。一５３。。 口袋式带式输送机，国外主要生产厂家是美国 湖滨矿业公司和德国Ｔｒｅｌｌｅｘ Ｆｌｅｘｏｗｅｌｌ公司，其研制 生产的口袋式带式输送机最大输送能力６ ０００ ｔ／ｈ， 最大提升高度４００ ｍ。目前国外运行的口袋式带式 输送机最大提升高度达２０８ ｍ。国内目前尚未见研 制口袋式大倾角带式输送机相关资料。 深槽形带式输送机，国外前苏联、美国、英国都 有研制。国内生产的深槽形带式输送机机种有上运 带式输送机和下运带式输送机２种，现已形成系列 产品，其倾角２５。～２８ｏ、运输能力５００ ｆｆｈ、带宽８００ —１ ２００ ｍｍ。 １．２大倾角带式输送机类型 目前，国内外生产的大倾角带式输送机类型主 要有以下几种：夹带式（压带式）带式输送机、波状挡 边式带式输送机、吊挂管状式（圆管式）带式输送机、 口袋式带式输送机和深槽式带式输送机 】。 １）夹带式（压带式）带式输送机。夹带式（压带 式）带式输送机的工作原理就是将物料夹在承载胶 带和覆盖胶带之间随胶带一起输送。在矿山多用于 代替卡车或普通带式输送机把物料从露天矿采掘场 内运送到地表，在地面代替普通带式输送机转送物 料以及从矿井井下代替矿井提升机把物料垂直提升 到地面等。夹带式（压带式）带式输送机根据结构不 同分为弹簧压辊带式输送机和垂直气垫带式输送机 ２种。弹簧压辊带式输送机主要适用于块度较大（一 般达３００ ｉｎｌｌｌ左右）、粒度不均匀的物料的输送，垂 直气垫带式输送机主要适用于块度≤５０ ｍｍ的物料 的输送。美国传送机及设备公司和德国Ｔｒｅｌｌｅｘ Ｆｌｅｘｏｗｅｌｌ公司均可生产运输能力大、提升角度大的 夹带式（压带式）带式输送机。 ２）波状挡边式带式输送机。波纹档边式带式输 送机的胶带结构是由胶带底下的横隔板和胶带两侧 的模压波形板形成许多料斗，在通过半径较小的内 弯道时，模压波形板能展开和合拢，在短距离内使带 式输送机能从水平运行顺利地变成垂直提升，当胶 带宽度很大时，需要增加横隔板和两侧的模压波形 板的高度，方可保证垂直提升，目前横隔板最大高度 为６００ ｍｍ，模压波形板最大高度为６３０ ｍｍ，完全可 以满足各种胶带宽度的要求。波状挡边式带式输送 机应用场合与夹带式（压带式）带式输送机相似，可 适合煤炭、矿石、砂石和其它各种块状物料的输送， 其提升角度可达０。一９０。，应用范围较广。 ３）吊挂管状带式输送机。早期研制的吊挂管状 带式输送机是拉链式吊挂管状带式输送机。后期生 产的吊挂管状带式输送机是利用专用的吊具夹持输 送带上特制的榫状边棱的接合部位，使输送带的横 断面成为扁管状，把承载的物料包裹起来。用吊具夹 持并悬吊输送带在空间轨道上运行。各吊具之间的 距离一般为１．２—２．５ ｍ，吊具间利用细钢丝绳连接， 形成一个封闭的环路。吊具上部配有一个装有４个 滚轮的小车，小车依靠滚轮吊挂在导轨上并可在其 上滑动，吊具承受着输送带和物料的质量。其作用替 代了普通带式输送机的托辊。同其它带式输送机一 样，在输送机的机头和机尾配有传动滚筒、改向滚筒 和拉紧滚筒。电动机驱动力通过传动滚筒传给输送 带，输送带拖着各个吊具在导轨上一起运行。输送带 在输送机各滚筒区段展平，在输送机的输送段和回 程段输送带则形成管状。输送机受料以后，输送带由 平形逐步变成ｕ形，继而形成管状并被吊具夹持和 吊起，输送机绕过卸料滚筒卸料之后，需要翻转 １８０。，而在通过尾部滚筒之前，输送带还要翻转 １８０。，恢复原来状态。 与过去曾经采用过的拉链式吊挂管状带式输送 机相比，在输送带的夹持、闭合、开启机构和输送带 结构等方面都有较大改进。这种带式输送机适合运 输各种物料、节能环保、大倾角运输、便于维修，但存 在不宜在中部加料或卸料，一般只能在尾部加料在 头部卸料的不足。目前吊挂管状带式输送机除在美 国、法国、英国、意大利、瑞士、加拿大、澳大利亚、日 本和韩国等国家已获得专利外，还正在德国、俄罗斯 和中国等国家申请专利。 ４）口袋式带式输送机。近年来开发的口袋式带 式输送机是波状挡边式带式输送机经过变形后，研 制出的大倾角输送设备。口袋式带式输送机能够克 服常规输送机和输送带的，在垂直状态下提升 幅度更大。 ５）深槽形带式输送机。深槽形带式输送机的提 升角度比较小，一般在３０。以下。国内生产的机种分 为上运和下运带式输送机２种，现已形成系列产品。 由于该带式输送机提升角度比较小，从严格意义上 来说，深槽形带式输送机仅属于角度较大的输送机， 还不能属于大倾角带式输送机。 各类大倾角带式输送机技术参数见表１。 ．１４． 露天采矿技术 ２０１４￣４期重雷固 ２大倾角带式输送机在露天煤矿的应用 比较大，浅则几十米，深则可达数百米。以采掘深度１５０ ｍ为例，采用普通带式输送机运输，如果按最大角度 １６。计算，则输送机长度为５４４ ｍ，如果将角度放缓， 则输送机长度还会增长；采用卡车运输，按最大坡道 ８％，并考虑运输道路的缓坡长度计算，需修建近３ ０００ ｍ运输道路。普通带式输送机无论沿地面铺设还是高 架铺设，需大量的填挖方工程或高架栈桥。而应用大 倾角带式输送机则可少占用空间、减少工程量。 ２）提升角度大、降低运营成本。结合露天煤矿的 特点，大倾角带式输送机可以安装在采掘场端帮上， 采掘场端帮的帮坡角一般可达３０ｏ以上，大倾角带 式输送机完全可以沿采掘场端帮铺设，如果条件允 许，提升角度还可以更大。提升角度的加大，缩短了 ２．１ 工程条件及对大倾角带式输送机的技术要求 １）我国露天煤矿多数为凹陷形露天矿，地表高 低起伏不平，所输送的物料提升到地表以后，卸载的 水平不同，需要大倾角带式输送机的卸载点的卸载 水平随地表高度的变化而变化。 ２）露天煤矿所开采的煤层一般层数比较多，开采 时应充分考虑大倾角带式输送机受料点设置的位置， 在采用一条大倾角带式输送机时，要充分论证受料点 位置设置的合理性，通常考虑将受料点位置设置在开 采煤层重心上部１／３处，在采用２条大倾角带式输送 机时，将受料点位置分上下２处设置，以减少运距。 ３）我国露天煤矿煤层的产状除倾斜或缓倾斜煤 层外，多数为水平或近水平煤层。倾斜或缓倾斜煤层 在开采过程中，开采水平不断降深，需要大倾角带式 输送机随开采水平的降深而不断加长。水平或近水平 煤层露天煤矿在开采过程中，为取得较好的经济效益， 将剥离物排到采空区，随着采煤工作面和排土工程的 不断推进，需大倾角带式输送机向推进方向不断移设。 ４）露天煤矿使用大倾角带式输送机一般都设置在 采掘场端帮上，端帮设有运行大型卡车运输通道，存在 大倾角带式输送机和其它运输系统交叉问题，需要大 倾角带式输送机下部满足大型运输卡车通过的要求。 物料的运距，降低了降低运营成本。 ３）以电代油、减少油耗。我国是缺油国家，应用 大倾角带式输送机替代卡车，实际上是用电驱动设 备替代了油驱动设备，以电代油，减少了油耗，提高 了经济效益。 ４）清洁生产，有利于环保。采用卡车运输，卡车 在运行过程中会产生大量尾气、粉尘；卡车和普通带 式输送机运输煤炭时还会随时漏料、洒料等，对周围 的环境造成污染，而应用大倾角带式输送机不会产 生尾气和粉尘，也可以避免漏料、洒料，做到清洁生 产，可满足环保要求。 ３露天煤矿应用大倾角带式输送机发展方向 ５）无论是倾斜煤层，还是近水平煤层的露天煤 矿，煤层采掘深度是变化的，由手煤层采掘深度的变 化，大倾角带式输送机提升高度也要随之变化。 ２．２大倾角带式输送机在露天矿山的应用的优越性 分析大倾角带式输送机现状，结合露天煤矿的 特点，为适应露天煤矿的应用，大倾角带式输送机发 展方向应如下。 ３．１继续向大型化发展 目前，露天煤矿从采掘场内到地表运输煤炭主 要应用卡车或普通带式输送机。如果在露天煤矿应 用大倾角带式输送机提升煤炭，与前两者相比，具有 比较明显的优越性。 露天煤矿建设向大型化的趋势发展，多数在建 或拟建的露天煤矿生产能力均在１０．Ｏ０ ｂｌｔ／ａ以上。 这就要求大倾角带式输送机继续向大型化方向发 １）占用空间少、减少工程量。露天煤矿采掘深度 露天采矿技术 ２０１４年第４期 ・１５・ 展，大型化包括输送能力大、单机长度大和提升角度 煤矿的开发建设，利用卡车运输耗油量大、运营成本 大等。 高的的弊端越来越凸现，利用普通带式输送机还存 ３．２增强适应性 在占用空间大，工程量大等不尽人意的地方，寻求更 １）适应上部卸料点水平高低的变化，使输送机 加经济合理的提升方式已成为采矿界的共同愿望， 的机头部设计成具有能够伸缩和旋转的功能。 大倾角带式输送机已引起人们的普遍关注。尽管大 ２）适应提升高度的变化，使输送机单机便于加 倾角带式输送机还存在一些不足，在露天煤矿应用 长，多机便于接力。 方面还有一些技术问题需要更加深入的研究，但是 ３）适应工作位置变化的要求，使输送机便于移 随着技术的发展，经验的积累，相信大倾角带式输送 动，可考虑它移方式和自移方式。它移方式：即输送 机会在露天煤矿得到广泛的应用。 机铺设在轨道上或输送机本身带有滑橇，利用其它 参考文献： 驱动设备移动；自移方式：即输送机本身带有履带， ［１］沈阳煤矿设计院．采煤半连续工艺和大角度带式输送 利用自身的驱动装置移动。 机提升可行性研究［Ｒ］．沈阳：沈阳煤矿设计院，１９８８． ４）通常大倾角带式输送机安装在采掘场端帮 ［２］沈阳煤矿设计院．黑岱露天煤矿大倾角胶带输送机提 上，端帮还会有其它作业，比如卡车运输，因此输送 升系统方案设计［Ｒ］．沈阳：沈阳煤矿设计院，１９８８． 机的架设要考虑与其它设备的关系。 ［３］刘雪萍．大倾角带式输送机研制状况［Ｊ］．煤矿机械， ２０００（Ｉ）． ４结语 ［４］王仲民，罗文．大倾角波状挡边带式输送机简介［Ｊ］．煤 炭科技，２００２（９）． 在国内外大倾角带式输送机的研发和制造有了 ［５］陈晓峰，张东峰．大倾角带式输送机的设计［Ｊ］．煤矿机 长足的发展，在许多行业中得到了广泛的应用，显示 械，２００８（７）． 出其连续、高效、运营成本低、环保的特点。随着露天 （上接第１１页） 排岩过程中应注意安全，以免发生车辆滑坡事故。 力变形区。 ３）在排土场边坡的坡脚处，边坡存在呈现单台 ５结论 阶圆弧状的剪切应力破坏区。该区域是由排弃物自 重作用产生，沿着排弃物的自然安息角形成的滑移 排土场边坡为人工边坡，与采场边坡有很大不 破坏面。 同，需要考虑的因素也不尽相同。采场边坡为岩质边 参考文献： 坡，特别需要考虑爆破震动影响以及坡体中存在的各 ［１］曹华．神华集团天隆公司武家塔矿内排工艺参数优化 种形式的脆弱结构面。而排土场边坡为混合边坡．排 研究［Ｄ］．包头：内蒙古科技大学，２０１１． 弃物连续性好，但松散。应用ＦＬＡＣ３ｏ对宁夏某矿内 ［２］高永涛，吴顺川．露天采矿学［Ｍ］．长沙：中南大学出版 排土场初期进行了模拟分析。得出安全系数为１．３８。 社，２０１０． 从模拟结果可以看出在内排土场初期，边坡存在潜 ［３］黄醒春．岩石力学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００５． 在的不稳定因素主要表现在３个位置分别为： ［４］张飞．石宝铁矿边坡滑坡ＦＬＡＣ如数值模拟分析［Ｊ］．有 １）在最终边坡与排弃物的接触面上有应力集中 色金属，２０１２，６４（２）：７Ｏ一７２ ［５］陈育民，徐鼎平．ＦＬＡＣ／ＦＬＡＣ∞基础与工程实例［Ｍ］． 现象，主要表现为拉应力。影响因素为排弃物自身重 北京：中国水利水电出版社，２００８． 力的水平分量和最终边坡自重共同作用。 ［６］杨丽萍．准格尔黑岱沟露天煤矿内排土场边坡稳定性 ２）在排土场边坡的坡顶处，边坡的变形位移很 分析［Ｄ］．阜新：辽宁工程技术大学，２００６． 大，向着临空面发展，为拉裂与剪切共同作用。此处 ［７］杨光．基于ＦＬＡＣ如的边坡稳定性研究［Ｊ］．计算机与数 有发生水平方向变形的潜在破坏面。坡肩位置为卡 字工程，２０１３（３）：４６６—４６８． 车排岩位，而卡车以及车上的排弃物会对边坡坡肩 ［８］杨钦．宝日希勒露天煤矿内排土场稳定性研究［Ｄ］．阜 处增加载荷，不利于边坡的稳定。在生产过程中应对 新：辽宁工程技术大学，２０１０． 坡顶处进行位移检测，看是否发生危害性的变形。在
