布沼坝露天煤矿剥采半连续工艺破碎机选择＊

吴东来才庆祥张天文陈树召陈彦龙

(1.小龙潭矿务局,云南省开远市,661601; 2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116)

★煤炭科技·开拓与开采 ★

布沼坝露天煤矿剥采半连续工艺破碎机选择＊

吴东来1才庆祥2张天文1陈树召2陈彦龙2

(1.小龙潭矿务局,云南省开远市,661601; 2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116)

布沼坝露天煤矿五期扩建剥采方法采用半连续作业工艺。分析了矿山生产条件对破碎机的选型要求,认为锤式滚轴破碎机综合了喂给式破碎机和锤式破碎机的优势,投入快、布置灵活、移设方便,可适应该矿的物料特性和开采特点,认为布沼坝露天煤矿采煤半连续工艺采用锤式滚轴破碎机是合理的。

露天煤矿 采煤工艺 半连续工艺 锤式滚轴破碎机 选型

AbstractIn the fifth phase of expansion project of Buzhaoba open cast coal mine,a semicontinuous stripping and mining technique is adopted.This paper presents an analysis of the production conditions at the mine on the selection of crushers.It is taken for granted that hammerroller crusher is endowed with the advantages of both feeder type crusher and hammer type crusher,which is expressed by its fast feeding,versatile deployment and convenience in movement. These characteristics make the hammer-roller crusher more adapted to the material characteristics and the mining characters of this mine.It is therefore concluded that the determination of hammer-roller crusher,which is adapted to the semi-continuous stripping and mining technique selected for Buzhaoba open cast coal mine,is a rational choice.

Key wordsopen cast coal mine,coal mining technique,semi-continuous process,hammer -roller crusher,machine type selection

布沼坝露天煤矿五期工程扩建规模为13 Mt/a,扩建工程以现有生产工艺和技术装备为基础,采用单斗挖掘机—汽车—移动式破碎站—带式输送机半连续工艺,是一座先进、机械化程度高的现代化大型露天煤矿。根据布沼坝露天煤矿五期扩建需要,对新增剥采半连续工艺破碎设备进行了优化选型研究。

1 矿山生产条件

1.1 物料力学特征

小龙潭矿区水文地质、工程地质复杂,矿区内气候湿润,物料含水率高;所开采煤层为巨厚褐煤层,属新第三系,且结构复杂,一般厚度60～120 m,最大厚度达222.96 m,煤层夹矸多为很薄的含炭粘土岩和含炭灰岩。主采煤层是布沼坝井田内岩石力学强度较大的一层。原煤及夹矸层的物料力学特征见表1。

1.2 破碎机选型原则

扩建煤矿设计确定采用铲斗容积为8 m3的单斗挖掘机作为采装设备,其允许采装的最大煤岩块单边尺寸为1 m,因此破碎机允许入料块度应大于1 m×1 m×1 m。

表1 岩石物理力学综合指标

为保证生产连续性和破碎机供料稳定性,破碎站受料仓应具有存储3～5车物料的容量。布沼坝露天煤矿所采用Terex3307系列矿用自卸卡车车厢最大堆装容积为26 m3。计算破碎站受料仓容积Qs应保证:

布沼坝露天煤矿现有带式输送机中的大部分理论生产能力为2200 m3/h(松方),因此新增破碎站能力应为2200 m3/h(松方)左右。为保证系统安全运行,破碎机的排料粒度应不大于带式输送机带宽 (1.2 m)的1/4,破碎机的排料粒度要求为:

2 破碎机选型

2.1 初步选择

传统的破碎机按其结构可分为锤式、反击式、旋回式、颚式、辊式和喂给式破碎机等。各类破碎机的特点及适用条件见表2,布沼坝露天煤矿物料及生产条件对破碎机指标的要求分析见表3。

表2 传统破碎机指标对比

表3 布沼坝露天煤矿对破碎机要求

由表3可以看出,根据布沼坝露天煤矿需要破碎物料的物理力学性质和所需的生产能力、破碎比等参数及破碎站形式,可排除颚式、旋回式和反击式破碎机。

2.2 破碎机类型确定

结合布沼坝露天煤矿物料及工艺系统特点,分析了国内外矿山企业使用的和设备制造商生产的破碎机,认为锤式破碎机存在粉碎多、垂直给料导致物料转运高度大等问题;喂给式破碎机虽然布置紧凑,适用于半固定、移动式破碎站,但霍林河等露天煤矿的应用经验表明,该类型破碎机可靠性较低,易出现单向超限大块情况;辊式破碎机在我国露天煤矿应用广泛,但应用经验和生产试验表明,双齿辊式破碎机在破碎湿度大、有粘性的物料时会出现物料粘齿等问题,影响系统正常运转;生产试验结果表明DBT公司生产的锤式滚轴破碎机可以适应几乎所有硬度脆性岩石及微粘性岩石的破碎,且工作效率基本不受岩石硬度影响。

2.3 锤式滚轴破碎机

锤式滚轴破碎机综合了喂给式破碎机和锤式破碎机的优势,它利用高速旋转的锤头冲击破碎物料,结构简单、破碎比大;同时具有喂给式破碎机布局紧凑、水平给料、耗电量低、过粉碎少的优势。另外,锤式滚轴破碎机采用一条输送机解决破碎站内待破物料的运输问题,结构较喂给式破碎机更简单。锤式滚轴破碎机主要由刮板输送机、破碎滚轴、支撑部分、电机和链条、监控系统等组成。

锤式滚轴破碎机的工作原理示意图见图1。实心焊接铸件滚轴内镶两排钢制破碎锤头,电机驱动滚轴高转速运转,将刮板输送机送进破碎腔的物料“砸碎”,然后由尾部排到破碎机自带的小卸料带式输送机或者外部主带式输送机上。由于锤式滚轴破碎机通过撞击破碎物料,所以适用于破碎脆性物料,且物料硬度范围较大。厂家考察结果表明,其破碎有一定粘性的物料时也能适应 (主轴转速达到250 r/min)。

图1 锤式滚轴破碎机工作原理示意图

2.4 锤式滚轴破碎机特点

(1)采用水平入料。水平入料可按入料块度设计破碎机,因而降低了设计难度;必要时可实现物料流的反向运输,避免设备被大块物料卡住。

(2)破碎机结构紧凑,可利用物料堆积形成天然料仓。布置方式如图2所示,在实体台阶上开挖形成沟槽,将破碎机布置于沟内,由台阶坡面和刮板输送机构成料仓;待破物料通过卡车从沟槽两侧的卸车台位倒入料仓,然后由布置于沟底的刮板输送机送入破碎机内。

图2 锤式滚轴破碎机典型布置

(3)可通过更换安装在破碎滚轴上的锤头使破碎机适应不同硬度的物料;另外,贯穿于整个滚轮直径的破碎齿调节技术可按锤头磨损程度调整滚轴尺寸,保证生产能力发挥。

结合布沼坝露天煤矿生产情况,锤式滚轴破碎机的安装时间短 (仅需8个月),且布置灵活,可实现快速投入,满足用户对露天矿扩建工期的要求(扩产期为2年);设备重量小,对工作面的要求低,移设方便 (可在1周内完成),满足坑口电厂对采煤系统作业连续性的要求,不仅可适应布沼坝露天煤矿缓倾斜煤层开采、延深快、边坡稳定性差的特点,而且可适应物料硬度变化和湿粘的物料条件,还可实现物料的自动退出和自动进入,避免破碎过程中物料堵塞和出现超限大块。

根据以上分析,锤式滚轴破碎机可满足布沼坝露天煤矿采煤半连续工艺生产要求,破碎机主要技术参数与矿方要求对比见表4,因此布沼坝露天煤矿五期扩建采用理论生产能力为2200 m3/h(松方)的锤式滚轴破碎机是最优选择。但应注意,针对不同物料特性,一要根据不同的物料性质选用不同强度的滚轴及破碎锤;二要根据物料粘性配制不同强度的刮板输送机。

表4 破碎机主要技术参数

3 结论

通过对布沼坝露天煤矿五期扩建新增采煤半连续工艺破碎设备进行研究,认为采用理论生产能力2200 m3/h(松方)的锤式滚轴破碎机可满足布沼坝露天煤矿采煤半连续工艺生产要求。其既能适应该矿物料湿度大、有一定粘性的特点,又能适应缓倾斜煤层开采、延深快、边坡稳定性差的开采条件;还可与露天矿现有带式输送机运输系统匹配,满足露天矿扩产要求;并可通过选用不同强度的滚轴及破碎锤配合不同强度的刮板输送机适应物料条件的变化。布沼坝露天煤矿2年的应用经验表明,该矿采煤半连续工艺应用锤式滚轴破碎机是成功的。

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[5]武旭彦,卫丽.锤式破碎机可靠性分析与改进 [J].煤矿机械,2009(5)

Selection of semi-continuous crusher for stripping and mining in Buzhaoba open-cast coal mine

Wu Donglai1,Cai Qingxiang2,Zhang Tianwen1,Chen Shuzhao2,Chen Yanlong2
(1.Xiaolongtan Coal Mining Administration,Kaiyuan,Yunnan province,661601,China; 2.School of Mining Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China)

TD 824.5

B

吴东来 (1959-),男,云南省宣威市人,高级工程师,云南省小龙潭矿务局政委。

(责任编辑 张毅玲)

十一五国家科技支撑项目(2006BAB16B00)。