安徽省池州市贵池区矿产品廊道运输工程方案设计

刘立波，周 啟

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）

安徽省池州市贵池区境内矿产资源丰富，是长江三角洲区域重要的有色金属矿、冶金辅助原料矿、化工原料非金属矿、建材及其他非金属矿的生产基地。但是，目前该区域内矿产品的运输仍然主要通过汽车运输，严重影响矿山产能的释放。汽车运输还会带来一系列问题，如交通拥堵、道路严重破坏、汽车尾汽排放、噪音及扬尘、严重污染环境和交通事故频发等。因此，该地区矿产品的运输方式亟待升级。针对矿产品从矿山至码头带式输送机的廊道布设方案，进行综合比较分析，已确定最优推荐方案[1-2]。

1 带式输送机运输线路

安徽省池州市贵池区矿产品廊道运输工程结合地形、地貌、矿山分布、河流、村庄等情况进行布置，矿产品总体运输方向为由南向北，以2 个储料场和码头作为分段点，将输送线路分为南段和北段[3-4]。南段：梅街储料场至里山储料场，布置了2 个方案，即南段东线方案和南段西线方案；北段：里山储料场至码头，布置了3 个方案，即北段东线方案、北段西线方案、北段中线方案。带式输送机输送系统平面布置示意图如图1。

图1 带式输送机输送系统平面布置示意图

1.1 南段线路

南段线路水系极为发达，白洋河横穿其中，河流两侧村庄较多，矿山主要集中在白洋河东岸的山区内，该区域内奇石公路在白洋河边蜿蜒经过，南段线路布置2 个方案：南段东线方案和南段西线方案。

1）南段东线方案。矿产品从梅街储料场开始，通过振动给料机装载到带式输送机廊道，运输廊道先后3 次跨越白洋河、3 次跨越齐石公路及3 次跨越县道，最后将矿产品卸载至北段输送子系统。此方案线路总长度为12.74 km，其中包含隧道4.897 km。

2）南段西线方案。矿产品从梅街储料场开始，通过振动给料机装载到带式输送机廊道，运输廊道先后5 次跨越白洋河、3 次跨越齐石公路及3 次跨越县道，中间进行1 次转载，最后将矿产品卸载至北段输送子系统。此方案线路总长度为13.42 km，其中包含隧道3.091 km。

南段线路带式输送机运输方案主要经济技术指标见表1。

表1 南段线路带式输送机运输方案主要经济技术指标

从表1 可以看出，南段东线方案除隧道较南段西线方案长外，其余指标均优于南段西线方案，南段西线方案线路长、占地多；先后5 次跨越白洋河，交叉角度小，跨度大，对白洋河造成一定影响；白洋河两侧村庄密集，拆迁量大，拆迁费用较高并且容易引起工期延误，具有较大风险和不确定性；综合分析比较，南段线路推荐采用东线方案。

1.2 北段线路

北段线路从里山储料场至码头，该段线路地貌多样复杂，东西两侧分别有九华天池风景区和平天湖风景名胜区，沿线水系较为发达，与多条高等级公路、铁路交叉，耕地与村庄分布也较为广泛。北段线路布置3 个方案，分别为北段东线方案、北段西线方案和北段中线方案。

1）北段东线方案。输送线路自里山储料场开始，向北跨越齐石公路，经水塘湖东向东北转弯，再经过九华天池风景区外围保护带后进行转载；转载后向北穿越池黄高铁，跨越318 国道，之后下穿铜九铁路和宁宜城际铁路，继续向北下穿沪渝高速，跨越迎宾大道、生态大道后再次进行转载，沿滨江大道向西南将矿产品转载至码头储料场。此方案线路总长度为28.70 km，其中包含隧道1.906 km。

2）北段西线方案。输送线路自里山储料场开始，向北跨越齐石公路，经水塘湖东后向北上跨318 国道改线，继续向北上跨沪渝高速、下穿池黄高铁、下穿铜九铁路和宁宜城际铁路，上跨陵阳大道后进行转载，转载后输送线路沿平天湖湿地公园边缘经过。输送线路继续向北跨越S321、凤凰大道、双龙路，最后跨越沿江大道将矿产品转载至码头储料场。此方案线路总长度23.39 km，其中包含隧道1.448 km。

3）北段中线方案。输送线路同样自里山储料场开始，向北跨越齐石公路，经水塘湖东向东北转弯，在经过九华天池风景区外围保护带后进行转载，转载后向北穿越池黄高铁，上跨318 国道之后下穿铜九铁路、宁宜城际铁路、沪渝高速后进行再次转载，转载后向西北下穿丰收圩河道转入地下暗道，出地面跨越沿江大道后将矿产品转载至码头储料场。此方案线路总长度25.64 km，其中包含隧道2.355 km。

北段线路带式输送机运输方案主要经济技术指标见表2。

表2 北段线裤带式输送机运输方案主要经济技术指标

从表2 可知，3 个方案开始的路线走向一致，之后分别向东、西2 个方向运行。北段西线方案较北段东线方案总长度少5.31 km，拆迁多；上跨经过沪渝高速；靠近牧之路、东外环路平行布置，降低对平天湖湿地保护区的影响，但仍在平天湖湿地保护区内通过；受下穿宁宜城际铁路和铜九铁路既有桥梁位置的限制，在沪渝高速和宁宜城际铁路之间有部分线路与白沙河呈平行交错式布置。北段东线方案则避免了上述问题，但北段东线方案穿越池州市高新技术产业开发区，对开发区整体规划影响较大。北段中线方案则很好地解决了其它2 个方案出现的问题，避开了高新技术产业开发区，以地下暗道形式穿越平天湖保护区边缘和经济技术开发区边缘，虽然6.55 km 的地下暗道使方案的工程造价提高，但该方案对池州市的环境、产业布局、未来空间的发展影响更小，同时具有承接青阳方向矿产品功能的优势，对池州市的经济和社会发展具有更深远的意义。综合分析比较，北段线路推荐采用北段中线方案。

2 带式输送机形式选择

池州市贵池区矿产品廊道运输系统属于长距离输送线路，对于长距离带式输送机输送线路来说，为了增加系统运行的稳定性，提高系统的可靠度，通常采用加大单台带式输送机的运输长度的方法，以减少系统的转载环节。由于受地形、地势、障碍物等因素的影响，带式输送机很难布置成直线，一般采用输送方向可变化的弯曲带式输送机来解决带式输送机转弯问题。目前，输送方向可变化的带式输送机有空间转弯带式输送机和圆管带式输送机[5-6]。

2.1 空间转弯带式输送机

为了使带式输送机顺利实现空间转弯，输送线路在弯曲段需采取以下3 种措施：

1）转弯处托辊设置安装支撑角。在转弯处使托辊轴线方向与转弯曲线法线方向相不一致，而是成一个夹角，即托辊安装支撑角φ。托辊安装支撑角及摩擦力分析示意图如图2。从图2 可知，分力T"是由于托辊安装支撑角而对输送带产生的附加运行阻力，分力T 是托辊给予输送带离心方向的横向推力，它的作用是平衡输送带张力F 和F+△F 产生的向心力，是保证输送带在弯曲段内平稳运行的重要因素。φ 一般设置为0.5°，最大不能超过1°。

图2 托辊安装支撑角及摩擦力分析示意图

2）构建内曲线抬高角。通过在转弯段内设置特殊的托辊支架，使得托辊组的中间托辊与水平方向形成一个夹角γ0，以减小转弯半径。γ0越大转弯半径越小，但γ0过大会使物料向外滚出。γ0根据实际情况一般取0°～7°，转弯半径较大时取小值，转弯半径较小时取大值。内曲线抬高角γ0与成槽角φ0的构成示意图如图3。

图3 内曲线抬高角γ0 与成槽角φ0 的构成示意图

3）增大成槽角φ0。φ0是侧托辊轴线与中间平托辊轴线形成的夹角。φ0增大不但使转弯半径减小，而且使输送带具有居中自动调节的能力。

2.2 圆管带式输送机

圆管带式输送机是将散状物料全部密闭在由输送带横向卷成的圆管内，四周采用托辊支撑，输送带是承载件也是输送件。由于输送带成管的特性，不仅使圆管带式输送机具有密闭环保的特性，同时具有减少物料的沿途损失，无灰尘飞扬等特点，是一种绿色环保的输送设备，能实现三维方向输送，可水平、垂直、空间3 个方向转弯，适应地形能力强。

但是，当有大块物料或物料量过多时，可能出现输送带成型时爆管、胀管、托辊及支架严重挤压变形等问题[6]。另外，在实际工程中，圆管带式输送机经常会出现输送带扭转，严重时输送带边缘插入托辊间隙中，导致输送带、托辊、结构架等部件的损坏，影响正常生产，造成经济损失[7]。设计时必须从结构上考虑一定的预防措施

2.3 带式输送机形式确定

空间转弯带式输送机一般加有防雨罩，以免物料受雨淋或大风吹到物料表面产生扬尘，污染环境。

圆管带式输送机的环保性能好，但涨管、扭转是其致命的弱点[8]，如果发生涨管，输送带与六边形托辊产生的摩擦力将发生较大变化，输送带每经过托辊组时，对托辊组产生较大的压力，输送机的振动增大，加速了结构支架和托辊的损坏。特别是输送带运行到机头位置时，容易造成输送带的折叠或翻转。另外圆管带式输送机在遇到下雨时，输送带胶面一面湿滑、一面干燥，更容易造成扭管，甚至会将输送带撕裂。

池州市贵池区矿产品廊道运输工程运输的物料为石灰石或建材石子，粒度10～30 mm。与圆管带式输送机相比，空间转弯带式输送机加有防雨罩，矿产品在运输过程中不会产生粉尘污染环境，且投资比圆管带式输送机大幅度降低。项目所在地为长江流域地区，雨水较多，圆管输送机有出现扭管的可能性，一旦出现，纠偏调整难度大。因此，系统推荐采用空间转弯带式输送机形式。

通过上述分析，池州市贵池区矿产品廊道运输工程所采用的方案为：南段东线方案+北段中线方案，一共由5 条带式输送机组成，其中3 条为空间转弯带式输送机、1 条为地下暗道带式输送机，输送线路总长度38.38 km。

3 结语

矿产品运输问题是池州地区矿山经济发展的瓶颈，针对池州市贵池区矿产品廊道运输工程不同线路方案，从工艺布置、线路长度、带式输送机形式、环境保护、经济技术指标以及发展规划等方面进行综合分析比较，确定了南段东线方案+北段中线方案为系统的最优推荐方案。该方案的实施，将改变池州地区矿产品的运输方式，也是创建绿色矿山、改善生态环境的有力举措，可以有效促进池州地区矿山经济与生态环境和谐发展。