带式输送机在乌兹别克斯坦安格连露天煤矿的应用

韩太明

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳 110015）

带式输送机是连续输送机械的一个类别，是以输送带作为牵引构件和承载构件，利用托辊支撑，依靠传动滚筒与输送带之间摩擦力传递牵引力的连续运输设备。近年来，随着我国科学技术的不断进步，在带式输送机的设计研究及制造技术方面获得了很大进步，带式输送机逐渐成为了露天煤矿最理想的高效连续运输设备，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化、集中化控制[1-2]。自我国提出“一带一路”倡议以来，中国煤企持续输出国内先进的采煤技术，越来越多的国外煤矿在新建和改扩建过程中，开始频繁使用带式输送机作为物料的主要运输设备。地处中亚的乌兹别克斯坦拥有丰富的矿产资源，带式输送机的引入和发展为当地露天煤矿的开发创造了便利条件。

1 安格连露天煤矿概况

安格连露天煤矿位于乌兹别克斯坦共和国，属于典型大陆气候，夏季炎热，冬季温暖，降水集中在冬季和早春，年平均降雨为475 mm，煤层赋存条件较为简单，呈单斜构造，全煤层总厚度为50～90 m。该露天矿始建于1941 年，投产于1948 年，当时以铁道作为主要开采工艺。此后安格连露天煤矿的发展经历了2 个技术改造阶段：第1 阶段发生在1954—1965 年，这一时期露天矿首次使用前苏联产СЭ-3型挖掘机与跨步式电铲，引进了机械铲加长设备，推广了高效能的ВТО-2、УШВТ-М、СВБ-2、СБШ-250型钻机，同时兴建了新的排土场设施；第2 阶段发生在1978—1990 年，这一阶段引进并推广了ЭКГ-8И、ЭКГ-12.5、ЭКГ-15、ЭКГ-4У 新型挖掘机及高装载能力的牵引车及自卸卡车等设备。经历了上述2个阶段的发展后，1990 年安格连露天矿的采煤量达到577 万t，剥离量达到5 000 万m3[3]。

随着开采规模的不断扩大，安格连露天矿采用的单斗铁路、单斗卡车工艺已难以满足生产要求。这些工艺虽然有较好的灵活性，但由于设备陈旧，燃油、轮胎和备件的消耗量大，运营成本高，特别是深凹露天矿的物料提升高度和运距增加，导致安格连露天煤矿采矿成本急剧增加，乌国政府启动了新一轮的技术改造，引进了世界上先进的半连续开采工艺，应用带式输送机设备更新现有生产系统，采用以电代油，降低运营成本。2011—2016 年，安格连露天煤矿实施了第1 阶段的技术改造工程，采用单斗-移动式破碎机-带式输送机-排土机半连续开采工艺，其中的设备成套供货由中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司承担。

2 开采工艺的确定

安格连露天煤矿设备陈旧，根据此前开采工艺估算，剥离欠量高达10 000～12 000 万m3，该矿处于严重剥采失衡状态。老的开采工艺存在严重问题，首先是剥离系统，露天矿上部和中部采用单斗铁道工艺剥离基岩，矿田范围较大，工作线较长，深部为3.2 km，地表达到4.2 km，运输距离远，运输能力小，工作效率低，无法满足剥离运量的要求。露天矿下部采用吊斗铲倒堆间断开采工艺，由于岩层为砂岩、粉砂岩和灰黏土岩，雨季作业时卡车受到很大限制。此外，卡车运距远，当地柴油供应非常紧张，经常出现油荒现象，造成运营费极高，设备工作时间无法保障[4]。其次是采煤系统，采用单斗卡车配以简陋的格筛，输送能力已远不能满足开采规模扩大的需求，新一轮技术革命迫在眉睫。

通过比较露天煤矿的技术经济数据，乌兹别克斯坦政府批准安格连露天煤矿采用半连续开采工艺，半连续开采工艺是在间断开采工艺和连续开采工艺的基础上发展起来的，组合形式多种多样，安格连露天煤矿采用的是单斗-自移式破碎站-带式输送机-排土机[5]，其中挖掘设备是俄罗斯伊兹-卡尔丹克斯公司生产的ЭКГ-15 履带式挖掘机，破碎、转运和排土设备是德国FAM 公司制造的移动式破碎机、自行式胶带桥和带卸料车的排土机，运输设备采用由中国北方重工集团生产的带式输送机，取消了传统的铁路和卡车等运输设备。

3 带式输送机应用

安格连露天矿的物料极其特殊，既有非常坚硬的硬岩，又有黏性大的黄土类。安格连露天煤矿物料的物理和力学性能见表1。根据输送物料的主要特性，工程改造选择带式输送机作为主要运输设备，由剥离系统和煤系统2 部分组成。

3.1 剥离系统带式输送机

剥离系统带式输送机由剥离工作面带式输送机、转运带式输送机、主（干线）带式输送机、堆料带式输送机及堆料转载带式输送机组成。剥离工作面带式输送机为与带式输送机连接桥配合作业的剥离工作面双轨移置式带式输送机，转运带式输送机为端帮运输半固定式带式输送机，主（干线）带式输送机为用于转运3 个工作帮转载来的剥离物的半固定式带式输送机，堆料带式输送机为与排土机配合作业的双轨移置式带式输送机，堆料转载带式输送机则是用于转运选采工作面转载来的高龄岩的半固定式带式输送机。

表1 安格连露天煤矿物料的物理和力学性能

剥离物的挖掘由履带挖掘机完成，履带式挖掘机的生产能力不低于4 000 t/h，挖掘出的剥离物随后装载到移动式破碎机上，移动式破碎机的生产能力为4 000 t/h，由移动式破碎机完成剥离物的破碎，破碎后的剥离物由自行式胶带桥转载至工作面带式输送机上。剥离物的运输由工作面带式输送机完成，每台的生产能力4 000 t/h，随后转运至转载带式输送机上，由运输能力4 000 t/h 的转载带式输送机，运到生产能力为12 100 t/h 的主干线带式输送机上，再经过2 条排土带式输送机上，将剥离物运输至排土机从而形成内排土场。

剥离物选采工艺系统由单斗挖掘机、自卸卡车、带破碎机的刮板输送机和800 t/h 带式输送机组成，并转运至原有轮斗挖掘机系统带式输送机上。

3.2 煤系统带式输送机

煤系统带式输送机由转运带式输送机、主（干线）带式输送机及采煤工作面带式输送机组成。转运带式输送机为用于转运煤的半固定式带式输送机，主（干线）带式输送机为用于转运煤的采用中部局部固定结构的半固定式带式输送机，采煤工作面带式输送机为采煤工作面双轨移置式带式输送机。

煤的开采由履带挖掘机完成，挖掘机的生产能力不小于800 t/h，随后装载到带破碎机的刮板输送机上完成煤的破碎，煤的转载由履带式台阶间转载机完成，经台阶间转载机转载到工作面带式输送机上，由带式输送机运至储煤场储存或装车。安格连露天煤矿煤系统带式输送机技术参数见表2，安格连露天煤矿剥离系统带式输送机技术参数见表3。

表2 安格连露天煤矿煤系统带式输送机技术参数

表3 安格连露天煤矿剥离系统带式输送机技术参数

3.3 主要部件技术要求

1）电动机。满足机械性能和热容量要求，采用风冷方式，轴承温升不大于40 ℃，且轴承温度不超过80 ℃，具有失速过载等必要的保护功能和装置。选用武钢470 硅钢片，转子为铸铝转子，定子及轴承均带有铂热测温元件。

2）减速器。采用硬齿面齿轮，具有双向承载能力。减速器的额定机械功率不低于电动机额定功率的150%，减速器的热功率不低于滚筒轴功率。轴承温度不大于40 ℃，且不超过80 ℃，具有油温、油位等必要的保护功能和装置，具有油加热装置。

3）液力耦合器。液力耦合器采用加大侧辅腔、加长后腹腔的限矩型液力耦合器。

4）低速轴联轴器。部分带式输送机选用ZL 型弹性柱销齿式联轴器，其余带式输送机选用空心输出轴减速器带缩紧盘联接方式。

5）滚筒。滚筒轴为锻件，加工前进行超声波检查，加工后进行电磁介质或渗透性检查。滚筒采用铸焊结构，所有滚筒的滚筒轴与轮毂之间、轮毂与滚筒筒皮之间，采用连续焊接，不存在夹层、折叠、裂纹、结疤等焊接缺陷。焊接完成后，对所有焊缝进行超声波和X 光探伤检查，以确保焊接质量。焊接完成后，进行适当的热处理，以消除焊接应力和其它不良内应力。滚筒轴承选用双列球面滚子系列轴承，整体式轴承座，油嘴沟槽润滑。轴承温升不大于40 ℃，且轴承温度不超过80 ℃。

6）托辊组。承载托辊组采用槽形过渡托辊组、槽形托辊组、槽形前倾托辊组、槽形缓冲托辊组、槽形吊挂托辊组、槽形缓冲托辊组等。回程托辊组采用下平托辊组、V 形托辊组、V 形梳形托辊组、V 形梳形吊挂托辊组等。

7）钢结构件。机头站、机尾站和过度桥等重要受力构件，材质选用16Mn。滚筒支架、驱动装置底座、张紧装置、托辊支架、中间架、中间架支腿等一般受力构件，选用材质为Q235－A。所有钢结构件表面（机加工表面除外，机加工表面应涂防护油脂）进行喷丸处理，表面等级达到Sa21/2。

8）输送带。胶料选用优质烟片胶和优质氯丁胶，具有难燃、耐寒性能。输送带加设1 层抗纵向撕裂网，具有良好的耐磨性能。输送带采用硫化接头，胶带各层之间的粘合强度及胶带的外观质量等指标满足相应标准和规范的要求[6]。

4 带式输送机的优越性

1）占用空间少、减少工程量。安格连露天矿采掘深度比较大，均在百米以上。采用卡车或铁道运输，需要修建运输道路和铺设轨道，产生大量填挖方工程，应用带式输送机则可少占用空间，减少工程量。

2）提升角度大、降低运营成本。带式输送机安装在安格连露天矿采掘场南部端帮上，通过自行式皮带桥转载。提升角度加大，缩短了物料的运距，降低了运营成本。

3）以油代电、减少油耗。乌兹别克斯坦是缺油国家，应用带式输送机代替卡车，实际上是用电驱动设备代替了油驱动设备，以油代电，极大地减少了油耗，提高了经济效益[7]。

4）清洁生产、有利于环保。采用卡车运输，卡车在运行过程中会产生大量尾气和粉尘，对周围的环境造成污染，而应用带式输送机不会产生尾气，做到清洁生产，可满足环保要求[8]。

5 结语

安格连露天矿采用带式输送机系统后逐渐扭转剥采比失调问题，保障增加产量和提高经济效益，但该设备的应用也需要加强管理和提高操作水平，露天矿的硬岩和黏性物料等恶劣条件对带式输送机设备带来的难题需要总结经验，以充分发挥半连续工艺的优势。随着乌兹别克斯坦煤矿生产机械化水平的不断提高，带式输送机的应用也将变得越来越普遍，除了适用于露天采矿地面运输外，还可用于井下巷道的水平运输及倾斜运输，特别是在乌兹别克斯坦这样一个燃油供应紧张、依赖进口的国家，使带式输送机的应用范围更加广泛。