轮斗输送机连续工艺设备选型配套.docx

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轮斗输送机连续工艺设备选型配套

轮斗—输送机连续工艺设备选型配套

1.1.1.1轮斗挖掘机简介

轮斗挖掘机是多斗挖掘机的典型机型，它是以多个铲斗在动臂端部转轮上做圆周运动而连续挖掘岩土的多斗挖掘机，主要用于以上挖方式进行剥离和采矿作业、掘进堑沟、向排土场排卸岩土或向运输设备装置岩土。

可在环境温度为-40℃的情况下挖掘较软和中硬岩土或褐煤（中硬以上矿岩需爆破预松动）；可进行选别回采。

轮斗挖掘机的分类按用途可分为采矿型、建筑型和取料型，按卸料装置分为悬臂式和连接桥式（图2.11）。

表2.14是按生产能力的分类：

图2.1斗轮挖掘机组

表2.1轮斗挖掘机

分类

巨型

特大型

大型

中型

小型

生产能力/m³·h-1

1000~20000

5000~1000

2500~5000

1000~2500

60~1000

轮斗驱动功率/kW

1900~9200

1000~1900

500~1000

160~500

60~160

总功率/kW

8500~16500

4000~8500

3300~4000

360~3300

145~360

机重/t

8000~14000

2200~7500

850~2200

150~180

17~150

（1）轮斗挖掘机优点

轮斗挖掘机是连续开采工艺的典型设备，相比其他挖掘机械有以下优点：

1）在相同生产能力条件下，轮斗挖掘机的总重比比挖掘机轻；

2）轮斗挖掘机把完成挖掘的机构和运输物流的机构分开，两者同时连续工作，比间歇式作业的挖掘机效率高；

3）在相同生产能力条件下，所需电动机总功率比其他设备小；

4）由于连续作业，承受的外载荷比较稳定，冲击载荷小，设备寿命长；

5）卸载半径较大，尤其是带连接桥的大型设备，卸载距离可超过100m；

6）在同一水平上，机器可以进行上、下两水平的挖掘作业（但一般以上采为主）；

（2）轮斗挖掘机缺点

然而，由于结构和工艺限制，轮斗挖掘机在适用上仍存在一些不足，很多场合还需要其他挖掘设备来完成。

1）轮斗挖掘机与其配套的辅助比较复杂，使用物料硬度、气候条件方面有一定的局限性：

①自然含水量超过35%，容易产生粘着的粘土忌用；②土层中含有硬质夹石层或大块砾石时忌用；③挖掘冻土层忌用。

2）设备单机比较笨重，移运能力较差，灵活性差；

3）在岩块过大和过硬的岩层中，直接作业比较困难，一般不适于在硬岩中使用；

4）铲斗的构造和斗轮的直径对土层的厚度有一定要求要求，为了发挥效率，挖掘土层厚度不应小于斗轮直径之半；

5）设备投资费用较高。

6）移设时间较长，所需设备及人员较多。

（3）适用条件

由此可见，轮斗挖掘机的优势较为明显，尤其适合于大型露天矿土方剥离高效率地作业。

因此，在地质、气候及开采工艺等条件允许的条件下，应优先考虑采用轮斗挖掘机，并考虑以下条件。

1）开采物料的物理力学性质、含水率、切割阻力、承载力、硬岩或硬夹层的结构及分布；

2）当地气象资料，冬季低温及物料冻结强度试验；

3）地表形态及剥离层的倾斜程度，因为考虑到连续工艺设备的延伸、移设、行走、挖掘等需求，必须具备适宜的作业环境，否则难以发挥效率。

比如：

准格尔地表沟壑纵横，连续工艺设备的延伸、移设困难，另外剥离层分布不均、急倾斜分布时，则挖掘效率大大降低；

4）大型设备设计、制造所需的技术参数、结构及技术要求。

1.1.1.2选型计算

轮斗挖掘机的生产率是指在单位时间内从工作面上挖掘、装载到运输工具或排土场的矿物的总体积。

⏹技术生产率

式中

—技术生产率，m³/h；

—斗轮挖掘机的理论生产率，m³/h，按设计值计算；

、

、

—分别为铲斗装满系数、挖掘条件影响系数、物料的松散系数，其值见下表。

表2.2轮斗挖掘机的计算系数

物料性质

砂、砂土、小块砂石

1.0~1.05

1.0

1.20~1.30

煤、砂质粘土、砾石

1.0~0.95

0.95

1.30~1.40

坚硬砂黏土岩

0.90

0.80

1.40~1.50

坚硬黏土岩及页岩

0.85

0.70

1.50~1.60

⏹实际生产率

式中

—实际生产率，m³/h；

—斗轮挖掘机的利用系数，需综合考虑工作条件、现场组织工作的完善程度等影响，一般取0.70~0.85.

1.1.1.3带式运输机

带式输送机是一种连续式运输设备，该运输方式的主要优点是生产能力高，爬坡能力大，劳动条件好，易于实现自动控制，经济效果好。

我国大中型露天矿山的开拓运输以卡车运输为主。

据统计，目前我国大型深凹露天矿的矿山成本中，运输费用约占40%~60%；随着开采深度增加，运输距离加大，导致矿物运输成本不断加大，露天矿经济效益降低。

因此，推广应用高强度带式输送机对于我国露天矿山的发展具有十分重要的意义。

带式输送机在采场内常作为联合运输的一部分，与卡车运输组成间断—连续运输工艺系统（电铲—自卸卡车—半固定破碎机—带式运输机），也可作为露天矿的单一运输方式，将矿物直接从工作面运至选煤厂或排土场，形成连续运输工艺。

矿石运输距离较长，运量较大，当采用带式输送机时，均选用高强度带式输送机（钢绳芯带式输送机或钢绳牵引带式输送机）。

制成移动式的高强度带式输送机，可用于采场内部，与其他装载、破碎、运输设备联合使用，可组成半连续运输，连续运输系统，这也是露天矿开拓运输发展方向之一。

矿用带式输送机按外形分为如下几种：

1）平形和槽形带式输送机。

2）夹带式带式输送机。

该机实际上是两个槽型链式输送机相扣在一起，即在普通槽形带式输送机上再加一条压带各有一套驱动装置驱动，或者共用一套。

一般可达到大倾角和垂直90°提升的需要。

3）波纹挡边斗式输送机。

4）波纹挡边式输送机。

5）吊装式蛋管形带式输送机。

6）固定式圆管形带式输送机。

以上各型中，第一种最为普遍，用量也最大。

（2）带式输送机优点

实现了运输的连续化。

具有输送能力大，爬坡性强，操作简单，安全程度，自动化高，设备卫华检修容易，与卡车、铁路运输相比，可缩短运距，降低成本，减少能耗。

在开采深度大，运输距离长，矿岩运量大的矿山，高强度带式输送机是一种较为理想的运输工具。

经过实际对比表明，水平运距在10km以下时，虽然带式输送机的设备投资大于卡车运输的设备投资，但运转费用（不论运距长短），都比卡车运输低26%~46%。

（3）带式输送机的缺点：

胶带接头比较困难和复杂：

一般采用硫化接头，需要较多的辅助设备，而且笨重，工艺复杂；接头施工要求有较大的空间。

（4）适用范围

1）广泛用于露天采场工作面矿石、废石运输；增设有关装置和保护措施后，还可用于运送人员；适用于凹凸不平的各种地形条件。

2）适用于距离长、运量大、倾角大的矿岩及其他物料的运输。

3）优先选用钢绳芯带式输送机。

4）高强度带式输送机适用于水平和倾斜运输，倾斜的角度依矿岩等物料性质不同和输送带表面形状不同而异。

1.1.1.4带式输送机设计选型

（1）设计依据

①矿山设计年产量。

②矿山服务年限、工作制度。

③矿石物理机械特性：

矿石最大块度和大块率、系数、粘度和含水情况。

④运输环境情况最高、最低气温，降雨量，大风及风沙情况；考虑运输机设置在露天或需加通廊。

⑤运输距离，起终点高差，运输机倾角及坡度变化情况。

⑥装载点数目、位置，装载方式和设备卸载点布置型式；运输矿石的种类和分卸装置。

⑦运输机是否兼运人员。

⑧运输系统供电情况。

（2）选型原则

⏹结构型式

带式输送机的结构型式，应根据露天矿开采工艺、带式输送机设置地点及服务年限等工作条件进行选择，并符合下列规定：

1）采掘工作面，排土工作面及需经常移设的带式输送机应为移动式；

2）露天煤矿端帮及需定期移设的带式输送机可为半固定式；

3）工作位置固定或固定年限较长的带式输送机可为固定式；

4）对于同一条系统，当输送机不同类别的物料并需进行分流时，宜采用分流带式输送机。

⏹输送能力和功率匹配

带式输送机的输送能力应与破碎站、给料机等供料设备能力相适应。

连续开采工艺的带式输送机输送能力，应根据采掘物料的性质、带式输送机长度及轮斗挖掘机的理论能力进行确定。

通常可按轮斗挖掘机1.0~1.2倍理论生产能力确定输送机理论输送能力（或称最大断面通过能力），按轮斗挖掘机0.8~1.0倍理论生产能力进行输送机功率计算。

⏹输送胶带

输送带，应根据输送机长度、输送能力、输送带张力、物料性质、受料条件、工作环境等因素确定：

1）大运量、高带速、长距离输送机宜采用钢丝绳芯输送带；

2）工作环境温度低于-25℃时，应选用耐寒输送带；

3）输送带覆盖层，应根据输送物料堆积密度、粒度尺寸、磨耗性、受料高度等因素确定。

输送岩石剥离物时，宜采用“H”级，一般剥离物可采用“L”级；输送原煤时可采用“L”级；

4）橡胶输送带接头，宜采用硫化法胶接。

⏹安全系数和安全装置

输送带安全系数，应根据输送带类型、接头效率、输送机起制动性能等因素确定，并应符合下列规定：

1）织物芯输送带，可采用8~10；

2）钢丝绳芯输送带，可采用7~9.5；

3）采用软启动或起动平稳的输送机，可取较小的安全系数值。

对发生逆转的上运带式输送机，应装设防逆转的安全装置。

下运输送机应装设防止超速的安全保护装置。

⏹输送机的倾角

输送机的最大倾角，应根据输送的物料性质、作业环境条件、输送带速及给料方式等因素确定。

当输送原煤及一般剥离物时，输送机最大倾角应符合下列规定：

1）上运输送机，当在水平段或缓倾斜段给料时，其最大倾角不宜大于16°；

2）寒冷地区露天设置的输送机，当工作条件较差时，上运输送机倾角不宜大于14°，下运输送机倾角不宜大于12°；

3）输送的物料流动性较大时，应相应减少输送机倾角。

（3）主要参数选取

⏹胶带宽度的选择

胶带宽度的计算

式中

—小时输送量（t/h），根据矿山年产量和工作制度确定；

—物料动安息角（°），

（

为物料静安息角）；

V—初选胶带速度（m/s）；

—物料松散容重（t/m³）；

—输送机倾斜系数，胶带机倾角

=0~10°时，

，

=10°~18°时，

；

—胶带槽形系数，

=1.25~2，一般取1.5.如使胶带有更大富余能力，亦可不计入该系数。

带宽下表中选择：

表2.3带宽系列

带宽

300、400、500、650、800、1000、1200、1400、1500、1600、1800、2000、2200、2400、2600、280

名义带速符合下表规定：

表2.4带速

带速

0.2、0.25、0.315、0.4、0.5、0.63、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、3.55、4.0、4.5、5.0、5.6、6.3、7.1

带式输送机带宽，除根据输送能力确定外，还应考虑物料的粒度。

带宽与输送物料的允许粒度应符合下列规定：

1）输送机允许输送的物料最大粒度尺寸，可按下表规定进行选择：

2）当没有可靠的物料粒度组成数据时，可按下列公式校核带宽：

1未经筛分的散状物料

2经过筛分的散状物料

式中

—物料的最大粒度尺寸（m）。

表2.5输送机允许物料的最大粒度尺寸（mm）

大块的含量

（质量百分率%）

5

10

20

50

80

90

100

带

宽

（mm）

500

200

160

150

120

100

90

90

650

270

220

200

160

140

130

120

800

350

300

250

220

200

170

160

1000

450

360

350

300

350

220

200

1200

500

450

400

300

250

220

200

1400

600

500

450

400

350

330

300

1600

650

550

500

450

400

350

320

1800

700

600

550

500

450

400

350

2000

750

650

600

550

500

450

400

2200

750

650

600

550

500

450

400

≥2400

800

700

650

600

550

500

450

⏹胶带速度的选择

胶带速度实际是指牵引钢绳的速度，有运矿、运人和验绳三种基本速度。

运人速度要适合人员上下，一般取1.25m/s，最大不超过1．6m/s。

验绳速度要考虑验绳方法，系列设计定为0.63m/s。

运矿速度主要决定于对输送机生产串的要求，在选择带宽B时，就应与带速V同时试选计算。

输送机小时生产率由前式可得：

式中B——带宽（m）；

其余符号意义同前。

在选择带速时还应考虑以下因素

1）矿石的物理机械性质，输送机运行中的振动情况以及对胶带寿命的影响；矿石的块度和有无磨损性。

2）应尽量减轻输送机设备重量，采用最大运矿速度，提高经济效果。

3）输送机越长，带速相应越高；倾角越大，运矿速度应选低些。

4）向下运输的带速应低于向上运输的带速，根据试验为：

其比例关系式

式中

—向下、向上的运输速度（m/s）；

—速度比例系数，其值按下图去查。

图2.2速度比例系数分值图