安徽省池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸工程方案設計

劉立波，周 啟

（中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015）

安徽省池州市貴池區(qū)境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，是長江三角洲區(qū)域重要的有色金屬礦、冶金輔助原料礦、化工原料非金屬礦、建材及其他非金屬礦的生產(chǎn)基地。但是，目前該區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)品的運輸仍然主要通過汽車運輸，嚴重影響礦山產(chǎn)能的釋放。汽車運輸還會帶來一系列問題，如交通擁堵、道路嚴重破壞、汽車尾汽排放、噪音及揚塵、嚴重污染環(huán)境和交通事故頻發(fā)等。因此，該地區(qū)礦產(chǎn)品的運輸方式亟待升級。針對礦產(chǎn)品從礦山至碼頭帶式輸送機的廊道布設方案，進行綜合比較分析，已確定最優(yōu)推薦方案[1-2]。

1 帶式輸送機運輸線路

安徽省池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸工程結合地形、地貌、礦山分布、河流、村莊等情況進行布置，礦產(chǎn)品總體運輸方向為由南向北，以2 個儲料場和碼頭作為分段點，將輸送線路分為南段和北段[3-4]。南段：梅街儲料場至里山儲料場，布置了2 個方案，即南段東線方案和南段西線方案；北段：里山儲料場至碼頭，布置了3 個方案，即北段東線方案、北段西線方案、北段中線方案。帶式輸送機輸送系統(tǒng)平面布置示意圖如圖1。

圖1 帶式輸送機輸送系統(tǒng)平面布置示意圖

1.1 南段線路

南段線路水系極為發(fā)達，白洋河橫穿其中，河流兩側村莊較多，礦山主要集中在白洋河東岸的山區(qū)內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)奇石公路在白洋河邊蜿蜒經(jīng)過，南段線路布置2 個方案：南段東線方案和南段西線方案。

1）南段東線方案。礦產(chǎn)品從梅街儲料場開始，通過振動給料機裝載到帶式輸送機廊道，運輸廊道先后3 次跨越白洋河、3 次跨越齊石公路及3 次跨越縣道，最后將礦產(chǎn)品卸載至北段輸送子系統(tǒng)。此方案線路總長度為12.74 km，其中包含隧道4.897 km。

2）南段西線方案。礦產(chǎn)品從梅街儲料場開始，通過振動給料機裝載到帶式輸送機廊道，運輸廊道先后5 次跨越白洋河、3 次跨越齊石公路及3 次跨越縣道，中間進行1 次轉載，最后將礦產(chǎn)品卸載至北段輸送子系統(tǒng)。此方案線路總長度為13.42 km，其中包含隧道3.091 km。

南段線路帶式輸送機運輸方案主要經(jīng)濟技術指標見表1。

表1 南段線路帶式輸送機運輸方案主要經(jīng)濟技術指標

從表1 可以看出，南段東線方案除隧道較南段西線方案長外，其余指標均優(yōu)于南段西線方案，南段西線方案線路長、占地多；先后5 次跨越白洋河，交叉角度小，跨度大，對白洋河造成一定影響；白洋河兩側村莊密集，拆遷量大，拆遷費用較高并且容易引起工期延誤，具有較大風險和不確定性；綜合分析比較，南段線路推薦采用東線方案。

1.2 北段線路

北段線路從里山儲料場至碼頭，該段線路地貌多樣復雜，東西兩側分別有九華天池風景區(qū)和平天湖風景名勝區(qū)，沿線水系較為發(fā)達，與多條高等級公路、鐵路交叉，耕地與村莊分布也較為廣泛。北段線路布置3 個方案，分別為北段東線方案、北段西線方案和北段中線方案。

1）北段東線方案。輸送線路自里山儲料場開始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東向東北轉彎，再經(jīng)過九華天池風景區(qū)外圍保護帶后進行轉載；轉載后向北穿越池黃高鐵，跨越318 國道，之后下穿銅九鐵路和寧宜城際鐵路，繼續(xù)向北下穿滬渝高速，跨越迎賓大道、生態(tài)大道后再次進行轉載，沿濱江大道向西南將礦產(chǎn)品轉載至碼頭儲料場。此方案線路總長度為28.70 km，其中包含隧道1.906 km。

2）北段西線方案。輸送線路自里山儲料場開始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東后向北上跨318 國道改線，繼續(xù)向北上跨滬渝高速、下穿池黃高鐵、下穿銅九鐵路和寧宜城際鐵路，上跨陵陽大道后進行轉載，轉載后輸送線路沿平天湖濕地公園邊緣經(jīng)過。輸送線路繼續(xù)向北跨越S321、鳳凰大道、雙龍路，最后跨越沿江大道將礦產(chǎn)品轉載至碼頭儲料場。此方案線路總長度23.39 km，其中包含隧道1.448 km。

3）北段中線方案。輸送線路同樣自里山儲料場開始，向北跨越齊石公路，經(jīng)水塘湖東向東北轉彎，在經(jīng)過九華天池風景區(qū)外圍保護帶后進行轉載，轉載后向北穿越池黃高鐵，上跨318 國道之后下穿銅九鐵路、寧宜城際鐵路、滬渝高速后進行再次轉載，轉載后向西北下穿豐收圩河道轉入地下暗道，出地面跨越沿江大道后將礦產(chǎn)品轉載至碼頭儲料場。此方案線路總長度25.64 km，其中包含隧道2.355 km。

北段線路帶式輸送機運輸方案主要經(jīng)濟技術指標見表2。

表2 北段線褲帶式輸送機運輸方案主要經(jīng)濟技術指標

從表2 可知，3 個方案開始的路線走向一致，之后分別向東、西2 個方向運行。北段西線方案較北段東線方案總長度少5.31 km，拆遷多；上跨經(jīng)過滬渝高速；靠近牧之路、東外環(huán)路平行布置，降低對平天湖濕地保護區(qū)的影響，但仍在平天湖濕地保護區(qū)內(nèi)通過；受下穿寧宜城際鐵路和銅九鐵路既有橋梁位置的限制，在滬渝高速和寧宜城際鐵路之間有部分線路與白沙河呈平行交錯式布置。北段東線方案則避免了上述問題，但北段東線方案穿越池州市高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，對開發(fā)區(qū)整體規(guī)劃影響較大。北段中線方案則很好地解決了其它2 個方案出現(xiàn)的問題，避開了高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，以地下暗道形式穿越平天湖保護區(qū)邊緣和經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)邊緣，雖然6.55 km 的地下暗道使方案的工程造價提高，但該方案對池州市的環(huán)境、產(chǎn)業(yè)布局、未來空間的發(fā)展影響更小，同時具有承接青陽方向礦產(chǎn)品功能的優(yōu)勢，對池州市的經(jīng)濟和社會發(fā)展具有更深遠的意義。綜合分析比較，北段線路推薦采用北段中線方案。

2 帶式輸送機形式選擇

池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸系統(tǒng)屬于長距離輸送線路，對于長距離帶式輸送機輸送線路來說，為了增加系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的可靠度，通常采用加大單臺帶式輸送機的運輸長度的方法，以減少系統(tǒng)的轉載環(huán)節(jié)。由于受地形、地勢、障礙物等因素的影響，帶式輸送機很難布置成直線，一般采用輸送方向可變化的彎曲帶式輸送機來解決帶式輸送機轉彎問題。目前，輸送方向可變化的帶式輸送機有空間轉彎帶式輸送機和圓管帶式輸送機[5-6]。

2.1 空間轉彎帶式輸送機

為了使帶式輸送機順利實現(xiàn)空間轉彎，輸送線路在彎曲段需采取以下3 種措施：

1）轉彎處托輥設置安裝支撐角。在轉彎處使托輥軸線方向與轉彎曲線法線方向相不一致，而是成一個夾角，即托輥安裝支撐角φ。托輥安裝支撐角及摩擦力分析示意圖如圖2。從圖2 可知，分力T"是由于托輥安裝支撐角而對輸送帶產(chǎn)生的附加運行阻力，分力T 是托輥給予輸送帶離心方向的橫向推力，它的作用是平衡輸送帶張力F 和F+△F 產(chǎn)生的向心力，是保證輸送帶在彎曲段內(nèi)平穩(wěn)運行的重要因素。φ 一般設置為0.5°，最大不能超過1°。

圖2 托輥安裝支撐角及摩擦力分析示意圖

2）構建內(nèi)曲線抬高角。通過在轉彎段內(nèi)設置特殊的托輥支架，使得托輥組的中間托輥與水平方向形成一個夾角γ0，以減小轉彎半徑。γ0越大轉彎半徑越小，但γ0過大會使物料向外滾出。γ0根據(jù)實際情況一般取0°～7°，轉彎半徑較大時取小值，轉彎半徑較小時取大值。內(nèi)曲線抬高角γ0與成槽角φ0的構成示意圖如圖3。

圖3 內(nèi)曲線抬高角γ0 與成槽角φ0 的構成示意圖

3）增大成槽角φ0。φ0是側托輥軸線與中間平托輥軸線形成的夾角。φ0增大不但使轉彎半徑減小，而且使輸送帶具有居中自動調節(jié)的能力。

2.2 圓管帶式輸送機

圓管帶式輸送機是將散狀物料全部密閉在由輸送帶橫向卷成的圓管內(nèi)，四周采用托輥支撐，輸送帶是承載件也是輸送件。由于輸送帶成管的特性，不僅使圓管帶式輸送機具有密閉環(huán)保的特性，同時具有減少物料的沿途損失，無灰塵飛揚等特點，是一種綠色環(huán)保的輸送設備，能實現(xiàn)三維方向輸送，可水平、垂直、空間3 個方向轉彎，適應地形能力強。

但是，當有大塊物料或物料量過多時，可能出現(xiàn)輸送帶成型時爆管、脹管、托輥及支架嚴重擠壓變形等問題[6]。另外，在實際工程中，圓管帶式輸送機經(jīng)常會出現(xiàn)輸送帶扭轉，嚴重時輸送帶邊緣插入托輥間隙中，導致輸送帶、托輥、結構架等部件的損壞，影響正常生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失[7]。設計時必須從結構上考慮一定的預防措施

2.3 帶式輸送機形式確定

空間轉彎帶式輸送機一般加有防雨罩，以免物料受雨淋或大風吹到物料表面產(chǎn)生揚塵，污染環(huán)境。

圓管帶式輸送機的環(huán)保性能好，但漲管、扭轉是其致命的弱點[8]，如果發(fā)生漲管，輸送帶與六邊形托輥產(chǎn)生的摩擦力將發(fā)生較大變化，輸送帶每經(jīng)過托輥組時，對托輥組產(chǎn)生較大的壓力，輸送機的振動增大，加速了結構支架和托輥的損壞。特別是輸送帶運行到機頭位置時，容易造成輸送帶的折疊或翻轉。另外圓管帶式輸送機在遇到下雨時，輸送帶膠面一面濕滑、一面干燥，更容易造成扭管，甚至會將輸送帶撕裂。

池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸工程運輸?shù)奈锪蠟槭沂蚪ú氖?，粒?0～30 mm。與圓管帶式輸送機相比，空間轉彎帶式輸送機加有防雨罩，礦產(chǎn)品在運輸過程中不會產(chǎn)生粉塵污染環(huán)境，且投資比圓管帶式輸送機大幅度降低。項目所在地為長江流域地區(qū)，雨水較多，圓管輸送機有出現(xiàn)扭管的可能性，一旦出現(xiàn)，糾偏調整難度大。因此，系統(tǒng)推薦采用空間轉彎帶式輸送機形式。

通過上述分析，池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸工程所采用的方案為：南段東線方案+北段中線方案，一共由5 條帶式輸送機組成，其中3 條為空間轉彎帶式輸送機、1 條為地下暗道帶式輸送機，輸送線路總長度38.38 km。

3 結語

礦產(chǎn)品運輸問題是池州地區(qū)礦山經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，針對池州市貴池區(qū)礦產(chǎn)品廊道運輸工程不同線路方案，從工藝布置、線路長度、帶式輸送機形式、環(huán)境保護、經(jīng)濟技術指標以及發(fā)展規(guī)劃等方面進行綜合分析比較，確定了南段東線方案+北段中線方案為系統(tǒng)的最優(yōu)推薦方案。該方案的實施，將改變池州地區(qū)礦產(chǎn)品的運輸方式，也是創(chuàng)建綠色礦山、改善生態(tài)環(huán)境的有力舉措，可以有效促進池州地區(qū)礦山經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。