铜矿峪矿主斜井钢丝绳芯胶带输送机改造设计

董水仓

（山西省中条山有色金属集团有限公司，山西 垣曲 043700）

1 概述

北方铜业股份有限公司铜矿峪矿是目前国内最大的地下非煤矿山，品位低、矿石储量大，采用无底柱矿块崩落法采矿，采矿直接成本是目前国内坑下开采矿山最低的，规模效益显著，因此，近年来，生产规模不断扩大。坑内的矿石经过矿车倒运到1#、2#长溜井，由溜井底部340水平的振动放矿机给矿，粗碎站5474旋回破碎粗碎后，再经过297水平的振动放矿机给矿由水平胶带机（简称U1胶带机，其长度55m，胶带宽度为1.4m，带速V=2m/S）倒运到主斜井钢丝绳芯胶带输送机（以下简称U2胶带机），再由U2胶带机运到706地表井口，然后经地表胶带运输系统将矿石运至选厂或矿堆。

设计年运输能力600万吨，实际生产能力700万吨，这主要靠延长工作时间来实现，U2胶带机满负荷运行，给设备维护保养和生产组织管理带来了一定难度，现在设计年运输能力提高到840万吨，靠U2胶带机满负荷运行已不能实现，这就要求对U2胶带机进行改造。

2 存在的问题

U2胶带机水平运距3236m，垂直高度为409m,带宽1.2m，带速为4.5m/s，小时运矿量1300吨，胶带强度为ST4500N/mm；胶带机采用双滚筒三电机头部驱动，功率为3×1120kW，驱动滚筒直径为φ1630mm，变频启动，胶带机采用尾部液压绞车拉紧。由于提升量增大，驱动装置、制动装置和运输胶带强度均不能满足需求。

3 改造方法

根据矿山胶带提升运输系统现状，结合多次技术讨论结果，按照尽可能减少改造设施的原则（如保证胶带机带宽、带速等参数不变，胶带机托辊、支架等重要部件不变），在330d/a和每天胶带系统满负荷工作时间不超过18h的工作制度下，提出以下几点改造意见：

3.1 适当延长U2胶带机的工作时间

由于矿石块度为0～1200mm，块度大，矿石硬度高，坑下旋回破碎机遇到大块矿石破碎效率降低，导致皮带给矿不均衡性明显，原设计U2胶带机的工作时间为13.5h/d,提升高度409m，2011年3月，矿石胶带运输系统调试完成并投入运行，使用至今，基本掌握了该系统的生产规律，将工作时间增加到16.5h/d，这样每年可增加运输量约120万吨，年运输量突破720万吨，U2胶带运输机基本达到满负荷作业，整机不需要改造。适当延长U2胶带机的工作时间虽然不能满足年运输能力840万吨的生产要求，但可以降低驱动力的增加值。

3.2 驱动装置改造

驱动站是U2胶带机的核心部分，它由双出轴双电机驱动滚筒5、单出轴单电机驱动滚筒4、盘式制动器滚筒3、尾部改向滚筒1、驱动轴、轴承和轴承座、联轴器、逆止器、制动器、减速器、液压站、冷却器、变频器等部件组成。U2胶带机改造前的布置简图如图1所示。头部驱动，分别由单出轴单电机驱动滚筒和双出轴双电机驱动滚筒组成，三电机双滚筒同时工作。同时，对滚筒4轴径进行了加粗。

图1 主斜井钢丝绳芯胶带输送机改造前布置简图

3.2.1 增加驱动电机

由于运输量的再次增加，U2胶带机的运输负荷加大，驱动力明显不足，因此，增大驱动力，仍采用头部驱动，分别将单出轴单电机驱动滚筒改为双出轴双电机驱动滚筒，新增电机与原单出轴单电机功率相同，驱动部分变为四电机电机双滚筒同时工作，相应地增加其配套部件。U2胶带机改造后的布置简图如图2所示。

图2 主斜井钢丝绳芯胶带输送机改造后布置简图

3.2.2 制动器改造

U2胶带机采用盘式液压制动器，由于运输负荷的增加，制动力矩增大，因此，我们将制动盘的直径由φ1600增加到φ1800，传动轴直径由φ260增加到φ280，制动盘另一侧的逆止器直径也相应增大。同时，为保证设备安全运行，在改造后的双出轴双电机驱动滚筒4增加一台DSN530-300逆止器。

3.3 钢丝绳芯胶带的改造

3.3.1 钢丝绳芯胶带的再利用

钢丝绳芯胶带是U2胶带机的索引和承载构件，它在坑下使用，工作环境基本保持室内恒温，再加上维护保养好，原有的钢丝绳芯胶带使用八年，状况基本完好，由于运输负荷增大，安全系数降低，其薄弱环节是接头质量。如果完全更换，约7000m钢丝绳芯胶带，几百万元的资产报废，损失严重，且生产任务紧张，不可能长时间停产更换，只能在大爆破或U2胶带机上游的其他设备（如旋回破碎机等）检修期逐步更换。因此，我们能利用的胶带尽量利用，磨损或破损严重的胶带去掉，基本完好的部分重新硫化连接使用；为了保证生产安全，我们对硫化接头作了强度实验，接头效率高于原新胶带的理论效率。

同时，采用TCK弱磁检测技术，可以完成对钢丝绳芯输送带接头抽动、绳芯断裂、严重锈蚀等各种隐蔽性损伤高精度的定量和定位在线自动检测，保证U2胶带在改造过渡期的安全运行。

3.3.2 钢丝绳芯胶带的改造

由于钢丝绳芯胶带的负荷增加，胶带运输能力需提高到1667t/h，我们将强度为ST4500N/mm胶带更换为ST5000N/mm胶带，为了便于和原有的钢丝绳芯胶带的对接，在不降低ST5000N/mm胶带强度的条件下，将其胶带钢丝绳的直径和数量及胶带的规格尺寸与ST4500胶带制作的相同（ST5000N/mm胶带采用的是特高强度级钢丝绳），并对新胶带和新胶带、新胶带与旧胶带的硫化接头也作了强度实验，接头效率分别高于ST5000N/mm新胶带和ST4500N/mm新胶带的理论效率。

为了提高ST5000胶带的坑下使用的安全性，将胶带的阻燃等级由K2级提高到K3级标准，阻燃效果好了，但胶带的磨耗量也大了，为了延长其使用寿命，将胶带的上层厚度由10mm增加到11mm，下层的厚度由8mm减少到7mm。

3.4 钢结构改造

为保证现有刚结构部件与改造后的部件匹配，对相应部位的传动机架、支架等钢结构进行了相应的改造加固。要求所有钢材必须进行预处理，达到Sa2-1/2级，钢结构设计合理，符合强度、刚度和稳定性要求，结构的自振频率应避开自身或其他振源而产生共振。结构件材料使用Q235-B。

4 应用效果

我们根据多年来使用主斜井钢丝绳芯胶带输送机的经验，对其进行科学改造，使得设备运行安全、平稳、可靠，改造生产成本低，设备使用寿命长，年创造效益上亿元。