某大型露天矿山排土系统转场方案设计与施工

卢和勇 徐云富 关晓锋

(首钢集团有限公司矿业公司水厂铁矿)

近年来，胶带运输机—胶带排土机排土工艺在国内外深露天矿的应用日益广泛。汽车将废石运至固定或移动式破碎站进行粗破碎，破碎后的废石卸入胶带运输机，运至废石场，再转入胶带排土机进行排卸。当一个排土区域排满后，将排土机转场至下一排土区域进行排土。排土机的转场主要发生在排土区域之间的转换，根据作业水平可分为同水平排土机转场和不同水平排土机移设[1]。结合生产实践对同水平不同排土区间排土机的转场进行研究，对排土机转场工程进行系统化设计及施工，以实现胶带运输系统的效率、效益最优，为当前大型排土场的稳定运行提供理论与实践支撑。

1 工程概况

某大型露天矿山始建于60年代，主要有2个在用排土场，1997年10月、2006年6月先后建成西部、东部胶带运输系统，并分别于2014年、2016年实施东部胶带系统、西部胶带系统排土机同水平不同区间转场工程。

西部排土场分4个排土作业水平[2-3]，分别为220，265,310,350 m，项目开展期间排土机在265 m水平排土作业，其中265 m水平设计分2个区域排土，设计排土为12 670万t，平均排土范围长2 200 m,宽700 m。按照排土场结存情况，计划2016年安排排土机转场至第二排土区域作业。西部排土场265 m水平排土整体规划见图1。

图1 西部排土场265 m水平排土规划

2 排土系统转场方案设计与施工

2.1 新增3-1#胶带机系统布置

在265 m水平第一排土区域新增加一条长1 100 m 的3-1#胶带机运输系统作为土场第一排土区域与第二排土区域的衔接。

(1)按照排土场整体规划，土场在完成265 m水平排土后，需要升段至310 m水平，并形成4#胶带路基，结合后期排土机升段情况，新增胶带机与4#胶带路基放坡线预留15 m安全距离。

(2)结合排土场现状及第二排土区域整体排土安排，为实现转场后简化第二排土区域排土施工，最大程度减少移置机偏移次数，通过多方案对比，设计新增胶带机与3#胶带机夹角为122°。

(3)综合考虑现有设备驱动能力，避免出现第二排土区域移置机驱动增容，设计新增胶带长度为1 100 m。

2.2 新移置机布置

综合考虑排土场整体排土现状、已完成后第一排土区域情况，实现排土机排土完整无“死区”，避免土场空间浪费，转场后第二排土区域初始移置机胶带设计长度为256 m，与3-1#胶带机夹角为48°。

新移置机、3-1#胶带机均布设在265 m水平已形成平台上。具体布置见图2。

图2 3-1#胶带机与新移置机平面工艺布置

2.3 排土机转场设计

设计转场工程整体分为3个部分：排土机由目前的第一排土区域转场到第二排土区域，行走1 549 m,铺设1 549 m铁路；在265 m水平增加3-1#胶带机，设计全长1 100 m；移置机由第一排土区域搬迁至第二排土区域，胶带机初始长度设计256 m，最终达到1 100 m。

2.3.1 排土机转场方案

西部排土机于2004年11月投入生产，设备总长142.35 m，宽15 m，高25.19 m，总质量为700 t，排土机主要由履带行走机构、上部回转机构、受料胶带机、排料胶带机、卸料车等组成。依据实际施工经验，本次排土机转场采用排土机与卸料车整体开车的方式。

2.3.2 排土机行走道路及铁路设计方案

排土机行走道路设计全长1 549 m，宽35 m，道路最小承载力为110 kN/m2，道路两边土挡高度不低于1.5 m，排土机轨板距边坡边缘不小于6 m。

铁路设计长1 549 m，轨距为3 600 mm，其中，直线段为993 m，弯道段为556 m，铁路弯道曲线设计半径不低于120 m；轻枕间距不得大于1 200 mm；铁路轨距最大允许误差为±10 mm，每米最大变化量不超5 mm；铁路横向倾角不大于1∶40。

用于排土机卸料车行走铁路需要制作150 m，其中轻枕150件，50 kg钢轨600 m，工程完工后可用在下次转场和移置机的延长工程使用。

2.3.3 排土机转场施工方案

排土机转场施工分为2个阶段：

(1)设备停机前施工准备30 d，平整排土机行走道路1 549 m，安排工期20 d；铺设铁路690 m，直线段铁路铺设300 m，进入新移置机路段铺设390 m弯道，安排工期10 d。

(2)设备停机后排土机开车安排4 d，第一、第二天将移置机铁路断开与提前铺设的铁路连接；第三天排土机开车1 018 m，到新移置机弯道处；第四天排土机开车进入移置机铁路。

排土机转场示意见图3。

图3 排土机转场示意

2.4 3-1#胶带机初步设计及施工方案

经过多年不断的改造和完善，胶带排土系统装备水平得到了全面的提升，实现了胶带排土系统经济高效运行，因此，新增3-1#胶带机设计采用现有胶带机的驱动方式、软启动方式、液压拉紧装置、滚筒、电机等，不仅技术上成熟可靠，同时和西部胶带系统其他胶带机备件具有互换性，减少倒修备件的储备。3-1#胶带机设计运输能力为3 500 t/h，全长1 100 m，提升高度为5 m，胶带机驱动功率为1 104 kW,采用三驱方案，每台电机为450 kW。

3-1#胶带机施工分为2个阶段：

(1)设备停机前安排施工4个月，完成胶带机驱动站土建基础施工及胶带机驱动站钢结构、3个驱动单元、液压拉紧装置、中间架、托辊、箱变的安装。

(2)设备停机后安排施工12 d，完成胶带机机尾中间架安装，控制线路、自动化安装调试，2 400 m胶带安装、硫化等。

胶带全长1 100 m，机头30 m挖基坑，待转载站基建施工完成后平整，机尾50 m路基宽21 m，中心线距南侧6 m，北侧15 m。施工过程中，要求行走道路横向倾角小于1∶40，纵向倾角小于1∶25。铺设位置路基倾角不大于1∶40。

2.5 移置机搬迁及施工方案

移置机在265 m水平由第一排土区域搬迁到第二排土区域，搬迁距离为1 100 m，胶带机初始设计长度为256 m，最终达到1 100 m。胶带机的驱动单元、中间架、胶带、托辊、箱变等全部利旧，只有移置机箱变进线电缆需要延长至3-1#胶带转运站和制作偏移机构。

胶带初始设计长度为256 m，运输能力为3 500 t/h，速度为2.85 m/s，由SEW减速机、偶合器、电机组成，采用单滚筒两电机驱动。YRKK450-6型电机额定功率为450 kW，转速为980 r/min；3KCT500NE型减速机速比为22.197；偶合器为YOXY866型；胶带型号为1600×8-17/9 ST3150。

移置机施工分为2个阶段：

(1)设备停机前安排施工准备3个月，完成胶带机箱变、避雷塔、高压电缆支架土建基础施工及胶带机机尾导料槽、中间架、电缆安装工作。

(2)设备停机后安排施工12 d，完成胶带机2个驱动单元、中间架及轨道安装调试，箱变、控制线路、自动化安装调试，600 m胶带安装、硫化等。

移置机机道设计长256 m，宽6 m(沿中心线两侧各3 m)。移置机机道高低差不应大于5‰，机道中心线的直线度偏差在任意25 m长度内不应大于5 mm。驱动站中心线与胶带纵向中心线应重合，其偏差不应大于3 mm。胶带机机道按照图纸技术要求测点、标中心线。作业平台要求横向倾角小于1∶40，纵向倾角小于1∶25。铺设位置路基倾角不大于1∶40。

2016年7月23日，西部排土机转场工程顺利完工。停机前土建施工、钢结构安装施工55 d；停机后3-1#胶带安装、移植机胶带安装、排土机转场9 d，停机后施工比原计划提前3 d，实现了轻重负荷、连锁开机一次成功。现场施工见图4。

图4 现场施工

3 转场后西部胶带系统运行情况

转场完成后，排土机在265 m水平第二排土区域按照规范设计排土，降尘洒水等辅助功能运行正常，充分发挥胶带运输机低能耗、低成本、高效率的优势，降低安全隐患，减少社会资源浪费，优化生产模式，第二排土区域空间充足，实现排土生产稳定运行。

设备运行过程中，3-1#胶带、移置机胶带系统运行稳定，达到西部排土机转场工程设计要求，为确保排土机稳定生产奠定了坚实的基础。

4 项目建设经验

(1)充分做好检修前各项准备工作。针对检修施工项目，现场做好测量核实工作，重点对安装尺寸、空间位置等进行现场测量，对现场预计出现问题点位提前制定预案；将检修施工所需材料、备件提前准备到位，并现场核实，杜绝出现材料备件不匹配的问题；严把检修质量关，特别是胶带接口硫化等关键性施工点位，检修前对硫化器材全面试验。

(2)做好与施工单位沟通互动。检修前与施工单位现场共同研究制定具体施工方案，提出施工标准及要求，共同制定相应措施；在检修施工过程中，对现场临时出现的问题积极进行沟通解决，保证检修施工正常进行。

(3)认真做好施工过程控制及施工后验收工作。按照施工项目情况，制定具体详细施工标准；在施工过程前，下发至施工单位，要求施工单位严格执行，并要求现场岗位按照标准做好过程控制。施工完成后，按照检修施工标准对现场施工情况、安全设备恢复情况等进行检查验收，对存在的问题进行整改完善，确保设备稳定运行。

5 结 语

通过合理规划转场工程，将排土机由265 m水平第一排土区域转场至第二排土区域，实现排土机连续作业，避免由于排土机排土到界对主流程排土生产造成影响，确保生产稳定。经过近2 a的运转，排土机排土作业规范，各项辅助系统运行正常，土场受料稳定，未出现安全隐患，充分发挥了排土机低能耗、低成本、高效率的优势，实现安全、稳定、高效、环保排土作业，为胶带系统的经济合理运行创造条件，为后期排土机转场积累经验。