某大型露天礦山排土系統(tǒng)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案設(shè)計(jì)與施工

盧和勇 徐云富 關(guān)曉鋒

(首鋼集團(tuán)有限公司礦業(yè)公司水廠鐵礦)

近年來(lái)，膠帶運(yùn)輸機(jī)—膠帶排土機(jī)排土工藝在國(guó)內(nèi)外深露天礦的應(yīng)用日益廣泛。汽車(chē)將廢石運(yùn)至固定或移動(dòng)式破碎站進(jìn)行粗破碎，破碎后的廢石卸入膠帶運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)至廢石場(chǎng)，再轉(zhuǎn)入膠帶排土機(jī)進(jìn)行排卸。當(dāng)一個(gè)排土區(qū)域排滿(mǎn)后，將排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)至下一排土區(qū)域進(jìn)行排土。排土機(jī)的轉(zhuǎn)場(chǎng)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(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)和不同水平排土機(jī)移設(shè)[1]。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)同水平不同排土區(qū)間排土機(jī)的轉(zhuǎn)場(chǎng)進(jìn)行研究，對(duì)排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)工程進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)及施工，以實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的效率、效益最優(yōu)，為當(dāng)前大型排土場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供理論與實(shí)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(gè)在用排土場(chǎng)，1997年10月、2006年6月先后建成西部、東部膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，并分別于2014年、2016年實(shí)施東部膠帶系統(tǒng)、西部膠帶系統(tǒng)排土機(jī)同水平不同區(qū)間轉(zhuǎn)場(chǎng)工程。

西部排土場(chǎng)分4個(gè)排土作業(yè)水平[2-3]，分別為220，265,310,350 m，項(xiàng)目開(kāi)展期間排土機(jī)在265 m水平排土作業(yè)，其中265 m水平設(shè)計(jì)分2個(gè)區(qū)域排土，設(shè)計(jì)排土為12 670萬(wàn)t，平均排土范圍長(zhǎng)2 200 m,寬700 m。按照排土場(chǎng)結(jié)存情況，計(jì)劃2016年安排排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)至第二排土區(qū)域作業(yè)。西部排土場(chǎng)265 m水平排土整體規(guī)劃見(jiàn)圖1。

圖1 西部排土場(chǎng)265 m水平排土規(guī)劃

2 排土系統(tǒng)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案設(shè)計(jì)與施工

2.1 新增3-1#膠帶機(jī)系統(tǒng)布置

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

(1)按照排土場(chǎng)整體規(guī)劃，土場(chǎng)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(jī)升段情況，新增膠帶機(jī)與4#膠帶路基放坡線(xiàn)預(yù)留15 m安全距離。

(2)結(jié)合排土場(chǎng)現(xiàn)狀及第二排土區(qū)域整體排土安排，為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)后簡(jiǎn)化第二排土區(qū)域排土施工，最大程度減少移置機(jī)偏移次數(shù)，通過(guò)多方案對(duì)比，設(shè)計(jì)新增膠帶機(jī)與3#膠帶機(jī)夾角為122°。

(3)綜合考慮現(xiàn)有設(shè)備驅(qū)動(dòng)能力，避免出現(xiàn)第二排土區(qū)域移置機(jī)驅(qū)動(dòng)增容，設(shè)計(jì)新增膠帶長(zhǎng)度為1 100 m。

2.2 新移置機(jī)布置

綜合考慮排土場(chǎng)整體排土現(xiàn)狀、已完成后第一排土區(qū)域情況，實(shí)現(xiàn)排土機(jī)排土完整無(wú)“死區(qū)”，避免土場(chǎng)空間浪費(fèi)，轉(zhuǎn)場(chǎng)后第二排土區(qū)域初始移置機(jī)膠帶設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為256 m，與3-1#膠帶機(jī)夾角為48°。

新移置機(jī)、3-1#膠帶機(jī)均布設(shè)在265 m水平已形成平臺(tái)上。具體布置見(jiàn)圖2。

圖2 3-1#膠帶機(jī)與新移置機(jī)平面工藝布置

2.3 排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)場(chǎng)工程整體分為3個(gè)部分：排土機(jī)由目前的第一排土區(qū)域轉(zhuǎn)場(chǎng)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(jī)，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1 100 m；移置機(jī)由第一排土區(qū)域搬遷至第二排土區(qū)域，膠帶機(jī)初始長(zhǎng)度設(shè)計(jì)256 m，最終達(dá)到1 100 m。

2.3.1 排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案

西部排土機(jī)于2004年11月投入生產(chǎn)，設(shè)備總長(zhǎng)142.35 m，寬15 m，高25.19 m，總質(zhì)量為700 t，排土機(jī)主要由履帶行走機(jī)構(gòu)、上部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、受料膠帶機(jī)、排料膠帶機(jī)、卸料車(chē)等組成。依據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，本次排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)采用排土機(jī)與卸料車(chē)整體開(kāi)車(chē)的方式。

2.3.2 排土機(jī)行走道路及鐵路設(shè)計(jì)方案

排土機(jī)行走道路設(shè)計(jì)全長(zhǎng)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(jī)軌板距邊坡邊緣不小于6 m。

鐵路設(shè)計(jì)長(zhǎng)1 549 m，軌距為3 600 mm，其中，直線(xiàn)段為993 m，彎道段為556 m，鐵路彎道曲線(xiàn)設(shè)計(jì)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(jī)卸料車(chē)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(chǎng)和移置機(jī)的延長(zhǎng)工程使用。

2.3.3 排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)施工方案

排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)施工分為2個(gè)階段：

(1)設(shè)備停機(jī)前施工準(zhǔn)備30 d，平整排土機(jī)行走道路1 549 m，安排工期20 d；鋪設(shè)鐵路690 m，直線(xiàn)段鐵路鋪設(shè)300 m，進(jìn)入新移置機(jī)路段鋪設(shè)390 m彎道，安排工期10 d。

(2)設(shè)備停機(jī)后排土機(jī)開(kāi)車(chē)安排4 d，第一、第二天將移置機(jī)鐵路斷開(kāi)與提前鋪設(shè)的鐵路連接；第三天排土機(jī)開(kāi)車(chē)1 018 m，到新移置機(jī)彎道處；第四天排土機(jī)開(kāi)車(chē)進(jìn)入移置機(jī)鐵路。

排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)示意見(jiàn)圖3。

圖3 排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)示意

2.4 3-1#膠帶機(jī)初步設(shè)計(jì)及施工方案

經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)了膠帶排土系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行，因此，新增3-1#膠帶機(jī)設(shè)計(jì)采用現(xiàn)有膠帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式、軟啟動(dòng)方式、液壓拉緊裝置、滾筒、電機(jī)等，不僅技術(shù)上成熟可靠，同時(shí)和西部膠帶系統(tǒng)其他膠帶機(jī)備件具有互換性，減少倒修備件的儲(chǔ)備。3-1#膠帶機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力為3 500 t/h，全長(zhǎng)1 100 m，提升高度為5 m，膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為1 104 kW,采用三驅(qū)方案，每臺(tái)電機(jī)為450 kW。

3-1#膠帶機(jī)施工分為2個(gè)階段：

(1)設(shè)備停機(jī)前安排施工4個(gè)月，完成膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)站土建基礎(chǔ)施工及膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)站鋼結(jié)構(gòu)、3個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、液壓拉緊裝置、中間架、托輥、箱變的安裝。

(2)設(shè)備停機(jī)后安排施工12 d，完成膠帶機(jī)機(jī)尾中間架安裝，控制線(xiàn)路、自動(dòng)化安裝調(diào)試，2 400 m膠帶安裝、硫化等。

膠帶全長(zhǎng)1 100 m，機(jī)頭30 m挖基坑，待轉(zhuǎn)載站基建施工完成后平整，機(jī)尾50 m路基寬21 m，中心線(xiàn)距南側(cè)6 m，北側(cè)15 m。施工過(guò)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(jī)搬遷及施工方案

移置機(jī)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(jī)初始設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為256 m，最終達(dá)到1 100 m。膠帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元、中間架、膠帶、托輥、箱變等全部利舊，只有移置機(jī)箱變進(jìn)線(xiàn)電纜需要延長(zhǎng)至3-1#膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)站和制作偏移機(jī)構(gòu)。

膠帶初始設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為256 m，運(yùn)輸能力為3 500 t/h，速度為2.85 m/s，由SEW減速機(jī)、偶合器、電機(jī)組成，采用單滾筒兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)。YRKK450-6型電機(jī)額定功率為450 kW，轉(zhuǎn)速為980 r/min；3KCT500NE型減速機(jī)速比為22.197；偶合器為YOXY866型；膠帶型號(hào)為1600×8-17/9 ST3150。

移置機(jī)施工分為2個(gè)階段：

(1)設(shè)備停機(jī)前安排施工準(zhǔn)備3個(gè)月，完成膠帶機(jī)箱變、避雷塔、高壓電纜支架土建基礎(chǔ)施工及膠帶機(jī)機(jī)尾導(dǎo)料槽、中間架、電纜安裝工作。

(2)設(shè)備停機(jī)后安排施工12 d，完成膠帶機(jī)2個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、中間架及軌道安裝調(diào)試，箱變、控制線(xiàn)路、自動(dòng)化安裝調(diào)試，600 m膠帶安裝、硫化等。

移置機(jī)機(jī)道設(shè)計(jì)長(zhǎng)256 m，寬6 m(沿中心線(xiàn)兩側(cè)各3 m)。移置機(jī)機(jī)道高低差不應(yīng)大于5‰，機(jī)道中心線(xiàn)的直線(xiàn)度偏差在任意25 m長(zhǎng)度內(nèi)不應(yīng)大于5 mm。驅(qū)動(dòng)站中心線(xiàn)與膠帶縱向中心線(xiàn)應(yīng)重合，其偏差不應(yīng)大于3 mm。膠帶機(jī)機(jī)道按照?qǐng)D紙技術(shù)要求測(cè)點(diǎn)、標(biāo)中心線(xiàn)。作業(yè)平臺(tái)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(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)工程順利完工。停機(jī)前土建施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝施工55 d；停機(jī)后3-1#膠帶安裝、移植機(jī)膠帶安裝、排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)9 d，停機(jī)后施工比原計(jì)劃提前3 d，實(shí)現(xiàn)了輕重負(fù)荷、連鎖開(kāi)機(jī)一次成功?，F(xiàn)場(chǎng)施工見(jiàn)圖4。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)施工

3 轉(zhuǎn)場(chǎng)后西部膠帶系統(tǒng)運(yùn)行情況

轉(zhuǎn)場(chǎng)完成后，排土機(jī)在265 m水平第二排土區(qū)域按照規(guī)范設(shè)計(jì)排土，降塵灑水等輔助功能運(yùn)行正常，充分發(fā)揮膠帶運(yùn)輸機(jī)低能耗、低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)，降低安全隱患，減少社會(huì)資源浪費(fèi)，優(yōu)化生產(chǎn)模式，第二排土區(qū)域空間充足，實(shí)現(xiàn)排土生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，3-1#膠帶、移置機(jī)膠帶系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到西部排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)工程設(shè)計(jì)要求，為確保排土機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

(1)充分做好檢修前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。針對(duì)檢修施工項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)做好測(cè)量核實(shí)工作，重點(diǎn)對(duì)安裝尺寸、空間位置等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題點(diǎn)位提前制定預(yù)案；將檢修施工所需材料、備件提前準(zhǔn)備到位，并現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，杜絕出現(xiàn)材料備件不匹配的問(wèn)題；嚴(yán)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(diǎn)位，檢修前對(duì)硫化器材全面試驗(yàn)。

(2)做好與施工單位溝通互動(dòng)。檢修前與施工單位現(xiàn)場(chǎng)共同研究制定具體施工方案，提出施工標(biāo)準(zhǔn)及要求，共同制定相應(yīng)措施；在檢修施工過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題積極進(jìn)行溝通解決，保證檢修施工正常進(jìn)行。

(3)認(rèn)真做好施工過(guò)程控制及施工后驗(yàn)收工作。按照施工項(xiàng)目情況，制定具體詳細(xì)施工標(biāo)準(zhǔn)；在施工過(guò)程前，下發(fā)至施工單位，要求施工單位嚴(yán)格執(zhí)行，并要求現(xiàn)場(chǎng)崗位按照標(biāo)準(zhǔn)做好過(guò)程控制。施工完成后，按照檢修施工標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況、安全設(shè)備恢復(fù)情況等進(jìn)行檢查驗(yàn)收，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行整改完善，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)合理規(guī)劃轉(zhuǎn)場(chǎng)工程，將排土機(jī)由265 m水平第一排土區(qū)域轉(zhuǎn)場(chǎng)至第二排土區(qū)域，實(shí)現(xiàn)排土機(jī)連續(xù)作業(yè)，避免由于排土機(jī)排土到界對(duì)主流程排土生產(chǎn)造成影響，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)近2 a的運(yùn)轉(zhuǎn)，排土機(jī)排土作業(yè)規(guī)范，各項(xiàng)輔助系統(tǒng)運(yùn)行正常，土場(chǎng)受料穩(wěn)定，未出現(xiàn)安全隱患，充分發(fā)揮了排土機(jī)低能耗、低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)，實(shí)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(jì)合理運(yùn)行創(chuàng)造條件，為后期排土機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)積累經(jīng)驗(yàn)。