胶带运输在露天金属矿山中的应用

栾福佳

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663700）

金属矿产资源是多种工业生产中的重要物质，我国目前金属矿产资源品种较为齐全，金属矿山分布较为广泛，且主要为露天金属矿山。随着我国工业的不断进步与发展，在一定程度上对露天金属矿山开采与运输等作业提出了新要求，需要对运输系统进行全面、深入分析，找出运输系统应用中存在的不足与缺陷，并及时采取相应的处理措施，才能为我国露天金属矿山开采的顺利进行提供一定保障，促进我国工业积极发展。

1 胶带运输在露天金属矿山中的重要作用

胶带运输也就是胶带运输开拓，主要是指运用胶带运输系统构建适应矿岩运输通道的一种开拓方式，该种方式可以在很大程度上节省露天金属矿开采中的运输成本，同时还具有较好的运输能力，有着生产能力大、升坡能力强、运输距离短、运输成本低等较好技术优势，目前已经被广泛运用到我国各大金属露天矿山、煤矿中[1-3]。

1.1 满足改扩建需求

目前还未对建（构）筑物所在地的工程地质进行勘查和评价，场区是否有不良工程地质现象存在尚不清楚，因工程地质情况不详，目前无法准确的确定建筑物的基础合理形式，现阶段按一般天然地基考虑，未考虑不良地质情况的影响。而胶带运输系统整体结构搭建比较简单，在操作、维修以及管理等方面均具有较好优势，可以在很大程度上满足金属矿山改扩建需求。

1.2 可节省能源

（1）根据现场地形情况，适合本项目的废石运输方式为汽车运输和胶带输送机运输。新建南加排土场与露天采场间的公路运输距离约7.85km，超过汽车运输的合理经济运距近5km。采用胶带输送机运输方式运行费用仅1.0元/t，相比汽车运输方式1.5元/（t·km）的运输费用大幅度节约了废石运输成本。

（2）根据矿山生产需要在南加排土场上游建设南加尾矿库，尾矿坝共分四期建设，需要废石量共计2214×104m3。通过胶带输送机将采场剥离废石运至尾矿坝附近来修筑尾矿坝，避免了在尾矿坝附近取料对周边环境的破坏，同时也减少了排土场占地面积。

（3）胶带输送机均为下行布置，下运胶带在启动、无功负荷和输送负荷较少时，变频器从供电回路取电后给电动机供电，此时电机做正功与一般的变频调速系统完全相同；当负荷达到一定量时，负载在惯性作用下，产生向下驱动力，电机做负功，处于发电状态。采用四象限运行的有源整流/回馈柜+逆变器控制系统。在速度控制及需要减速制动时，实现再生回馈制动功能，并通过IGBT实现网侧换流，将再生能量回馈电网,胶带输送机运行时，将物料产生的势能转变为电能，并通过变频器将产生的电能回馈电网。水平输送长度约2km，垂直落差214m,经过估算，胶带输送机前期可发电约535×104kwh/a，产生直接经济效益241万元/a。

（4）铜街—曼家寨矿段，是以锌、锡、铟为主，伴生有铜、银、镉、硫、铁、萤石、滑石等多种可回收的有益共、伴生组分的矿床，矿石价值高，每吨矿石可产生约200元利润。为避免废石剥离过程中混入矿石直接丢弃造成的资源浪费，在1#胶带输送机与2#胶带输送机转载仓处预留了后期增加LPPC生产系统的位置，为后期矿石回收做了充分准备。

1.3 可减少开采运输成本

华联锌铟南加排土场一号破碎站及胶带运输系统初步设计概算总投资为23836万元，其中工程费用为18247万元，工程建设其他费用3621万元，预备费用为1968万元。本项目废石处理能力为1350×104t/a（4.5×104t/d）。生产期内废石破碎及输送制造成本为2541万元/a～3248万元/a，其中经营成本为1126万元/a～1470万元/a，折合单位废石制造成本为1.88元/t～2.41元/t，折合单位经营成本为0.83元/t～1.09元/t，低于矿山现在废石破碎及输送成本，因此南加排土场一号破碎站及胶带输送系统建设是完全必要的，也是经济可行的。

2 胶带运输系统在露天金属矿山中的运用

为满足矿山生产需要，需在露天采场东南侧约2.5km处新建南加尾矿库和南加排土场。南加尾矿库位于南加排土场上游，采用废石筑坝。用于筑坝的废石和排土场排放的废石均通过新建的南加排土场一号破碎站及胶带运输系统运至南加排土场。输送系统能力为3000t/h，其中，2400t/h的废石通过主胶带输送机尾部的粗碎站给料，600t/h的废石从拟建的废石综合回收厂通过上料胶带输送机直接给料到主胶带输送机中部位置。根据矿山整体布局情况和地形条件，结合现有露天采场废石量和大露天采场东帮废石量，将废石破碎站设在露天采场东南侧最终境界外约500m处，汽车卸载平台标高为1065m。将废石破碎站设在此处可减少废石的反向运输，同时兼顾现有露天采场的大部分废石处于合理运距范围内。胶带输送机转载站的位置靠近南加尾矿库和南加排土场的结合处。为避免胶带输送机与尾矿设施发生干涉，并考虑南加排土场的厂址情况及后续胶带的设置要求，将转载站设在标高840m。

2.1 废石运输系统

根据昆明有色冶金研究院股份公司编制的《云南华联锌铟股份有限公司南加排土场可行性研究》，大露天采场内废石量为31594.00×104m3，其中露天采场西帮废石量为18359.70×104m3，占总量的58.11%；露天采场东帮废石量为13234.30×104m3，占总量的41.89%。设计的南加排土场库容为22620.86×104m3，可堆存实方17400.66×104m3，可供排废16年左右。东部排土场扩容后库容量15300×104m3，可堆存实方11769.23×104m3。另外，露天采场后期可内排废石约3000×104m3，增加库容量约3900×104m3。三处废石排放场地可堆存实方32169.89×104m3，可满足大露天境界内废石排废需求。东部排土场临近露天采场东部，采用汽车排土方式；南加排土场位于露天采场的东南侧，距离较远，采用胶带+排土机排土方式。按照最初设想，露天采场东帮废石就近运往东部排土场堆存，露天采场西帮废石运往南加排土场堆存。但受采矿生产约束，露天采场西帮前期不具备废石剥离的条件，同时，受南加排土场地形限制，初期也难实现采用排土机进行大规模排土作业，需要通过汽车排土为后续采用胶带+排土机排土创造条件。另外，还要考虑前期修筑南加尾矿库初期坝的要求。因此，需要先形成东帮一号破碎站及胶带运输系统，该系统的功能定位主要是完成南加尾矿坝初期坝的修筑以及为西帮系统后续采用胶带+排土机排土创造条件。另外，根据采矿生产进度计划，露天采场西帮废石排放量大于南加排土场的废石堆存量。因此，东帮过来的废石不宜太多，当完成既定目标后应就近排往东部排土场，以免挤占南加排土场过多库容，导致西帮系统排废成本增加。根据露天初步生产计划，前4年东帮一号破碎站及胶带运输系统每年排至南加排土场废石量为410×104m3，第5年西帮系统建成后每年向南加排土场排废量为955.14×104m3。从第5年开始，东、西帮系统每年可向南加排土场排废1365.14×104m3。

2.2 胶带运输系统

2.2.1 系统

本次设计的胶带输送线路从新建废石破碎站至南加排土场。地形复杂，周边设施繁多，沿途要穿越东部排土场，在线路东北侧有即将建设的废石综合回收厂，西南侧有万龙山尾矿库和即将建设的南加尾矿库。设计充分考虑了胶带输送线路穿越位置的原始地形情况以及现有生产设施、道路的情况，共布置3条胶带输送机接力将破碎后的废石从破碎站运往排土场。胶带机接力顺序：1#胶带输送机2#胶带输送机3#胶带输送机。

1#胶带输送机设计带宽B=2.0m，带速v=2.0m/s，运量Q=3000t/h。头部设除铁器，起保护后续胶带作用。胶带输送机水平输送长度L=153m，头部滚筒标高1046.6m，尾部滚筒标高1032m，提升高度H=14.6m。采用头部单滚筒单电机驱动，电机功率355kW。采用EP-200×5(10+6)聚酯帆布阻燃输送带。

为方便现场生产运营，提高系统可靠性，考虑在1#胶带输送机与2#胶带输送机之间设置废石转载仓。转载仓高约20m，直径φ18m，有效容积约1700m3，可满足1个半小时左右的废石储存量，降低采场来料不均衡时对运输系统产生的不利影响。在转载仓下部设1台BZOK2400-7型板式给料机为胶带输送机喂料，给料机采用变频电机传动，可调整输送速度，控制给料量，使之与胶带输送机运输能力相匹配。转载仓内设料位计控制仓内废石的储存量，并与上下游设备实现联锁控制。

2#胶带输送机设计带宽B=1.2m，带速v=4.5m/s，运量Q=3000t/h。水平输送长度L=1517m，头部滚筒标高848m，尾部滚筒标高1014.63m，下放高度H=-166.63m。尾部布置在转载仓底部，出转载仓后先沿地表敷设跨越东部排土场，再穿过地下巷道后沿地表通廊至南加排土场外840m转载站。其中，穿排土场处标高1000m，跨越排土场长度350m。

3#胶带输送机设计带宽B=1.2m，带速v=4.5m/s，运量Q=3000t/h。水平输送长度L=531.5m，头部滚筒标高784m，尾部滚筒标高842m，下放高度H=-58m。尾部布置在840m转载站底部，出转载站后沿地表敷设至排土场内的740m堆场，胶带输送机头部采用悬挑结构，架空高度约40m。在料堆底部设装矿硐室，经汽车倒运进行尾矿库初级坝修筑和排土场初期排放。

根据排土计划，南加排土场服务年限16年。根据现场地形和生产实际情况，到排废第7年，740m标高以下的排土任务完成，此时拆除740m堆场设施和3#胶带输送机，并在900m标高建堆场设施和3A#胶带输送机，服务至排土场结束。

2.2.2 路线

路线制定主要考虑方案的技术可行性和经济性、系统生产管理和维护方便、穿越东部排土场的胶带输送机结构形式、胶带输送机输送的部分物料来自于废石综合回收厂（废石综合回收厂处理后的废石需通过该厂胶带输送机给到主胶带输送机上）、胶带输送机输送线路穿越位置的原始地形情况以及现有生产设施以及道路情况方面。主要按照确定的废石破碎站和840m转载站的位置布置胶带输送机输送线路，共设计三条输送线路方案：方案一为一段胶带输送机直线布置方案，方案二为高标高两段胶带输送机转运布置方案，方案三为低标高两段胶带输送机转运布置方案。

2.3 胶带运输系统设备部件

2.3.1 胶带

采用B=1200mm胶带，2#胶带输送机选用ST2500钢绳芯阻燃输送带，上覆盖胶厚度10mm，下覆盖胶厚度6mm；3#胶带输送机选用ST1250钢绳芯输送带，上覆盖胶厚度10mm，下覆盖胶厚度6mm。

2.3.2 承载托辊

采用三辊式槽型托辊，槽角35°，辊子直径Φ159mm，承载托辊间距为1.0m。

2.3.3 回程托辊

采用二辊式V型托辊，槽角10°，辊子直径Φ159mm，承载托辊间距为3.0m。

2.3.4 传动滚筒

传动滚筒规格Φ1250mm×1400mm，表面采用人字型铸胶。

2.3.5 改向滚筒

改向滚筒规格包括Φ1250mm×1400mm、Φ1000mm×1400mm、Φ800mm×1400mm，表面采用光面铸胶。

2.3.6 拉紧装置

采用自动液压绞车拉紧装置，拉紧装置包括拉紧绞车、拉紧小车、测力计、液压缸等[4]。胶带输送机拉紧装置位于头部，最大拉紧力45kN。

2.3.7 驱动装置

选择尾部滚筒+电机+减速器驱动方式，变频调速控制[5]；减速器与电机之间的高速轴采用蛇形弹簧联轴器；减速器与滚筒之间的低速轴设蛇形弹簧联轴器和盘式制动器。为保证系统安全，选用的制动器要能实现恒减速制动，同时要一用一备[6]。

2.3.8 清扫器

头部滚筒处安装一级、二级刮板清扫器；尾部滚筒回程胶带上表面装有犁式清扫器。

2.3.9 其他辅助设施

胶带输送机物料转载点设溜槽堵塞检测；胶带输送线路上设拉绳开关、跑偏保护装置、纵向撕裂保护装置、打滑保护装置等保护设施；胶带输送机沿线设电话、扬声器、声光报警装置及火灾自动报警装置；胶带输送机头尾滚筒、物料转载点、拉紧装置处安装摄像头，监视滚筒处胶带是否打滑、转载处物料是否堵塞、拉紧装置是否运行正常；1#胶带输送机尾部装载点附近安装电子皮带秤，对物料的瞬时输送量以及累计输送量进行自动计量；1#胶带输送机头部设除铁器，防止下游胶带被铁器撕裂；胶带输送机物料转载点设收尘设施或喷雾降尘设施；钢绳芯胶带在线监测系统对胶带输送机的胶带状况进行实时监控[7]。

3 总结

胶带运输在露天金属矿山采矿操作中有着重要作用，需要重视胶带运输系统在实际操作中的运用，及时发现运行过程中存在的不足与缺陷，查找相关影响因素，并采取相应的处理措施，让胶带运输系统可以更好地服务于露天金属矿采工作，保证运行安全性，降低安全事故风险，进而将运输成本控制在合理范围，增加企业收益，为作业人员生命安全提供一定保障。

（1）破碎站场地与原有运废道路相连，原有运废道路宽约11m，需扩建，采用露天矿山二级道路标准，汽车荷载汽-110级，路面宽15m，路肩宽2m。场地及道路做法由上到下为：30mm-40mm砂砾磨耗层、250mm厚泥结碎砾石面层、350mm厚混铺块碎石基层。

（2）料堆设高、低料位计，同时设高低料位报警，并与长距离胶带设备连锁控制。料堆外部设小型控制室，对每辆汽车装料情况进行高、低料位检测，并与振动放矿机进行连锁控制，在控制室能够实现自动控制。

（3）胶带排土系统流程单一且自动化程度较高，关键设备重要参数通过中控DCS系统进行监控，作业现场关键点安装视频进行监控。由于流程单一设备的唯一性，导致流程中单台设备故障将影响整个流程的停产，所以确保设备完好就显得尤为重要。

（4）为实现本质化安全，胶带系统已经基本实现了人机隔离和远程视频监控。结合胶带系统实际运转情况，同时提高设备的完好率和运转率显得尤为重要，因此，需要加强设备、电气的点巡检、预防性维修保养工作，减少事后维修频次。

（5）胶带运输系统所有设备的日常维修维护保养时间与生产相互制约，时间较短不能完成区域设备的维修维护工作，同时修理人员较少、技能不强，维修人员缺乏是目前制约胶带系统高效生产的主要因素，因此对岗位进行优化维修人员势在必行。

（6）实现工艺流程本质化安全，DCS系统已实现设备状态及运行参数实时在线监测，中控室具备在线观测的条件，视频监控系统已实现重点区域设备设施实时监控功能，胶带运行区域实行封闭管控，运行期间所有人员不得进出。