銅礦峪礦主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機改造設(shè)計
1概述
北方銅業(yè)股份有限公司銅礦峪礦是目前國內(nèi)最大的地下非煤礦山，品位低、礦石儲量大，采用無底柱礦塊崩落法采礦，采礦直接成本是目前國內(nèi)坑下開采礦山最低的，規(guī)模效益顯著，因此，近年來，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大?？觾?nèi)的礦石經(jīng)過礦車倒運到1、2”長溜井，由溜井底部340水平的振動放礦機給礦，粗碎站5474旋回破碎粗碎后，再經(jīng)過297水平的振動放礦機給礦由水平膠帶機（簡稱U，膠帶機，其長度55m，膠帶寬度為1.4m，帶速V=2m/S）倒運到主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機（以下簡稱U2膠帶機），再由U2膠帶機運到706地表井口，然后經(jīng)地表膠帶運輸系統(tǒng)將礦石運至選廠或礦堆。設(shè)計年運輸能力600萬噸，實際生產(chǎn)能力700萬噸，這主要靠延長工作時間來實現(xiàn)，U2膠帶機滿負(fù)荷運行，給設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和生產(chǎn)組織管理帶來了一定難度，現(xiàn)在設(shè)計年運輸能力提高到840萬噸，靠U2膠帶機滿負(fù)荷運行已不能實現(xiàn)，這就要求對U2膠帶機進(jìn)行改造。
2存在的問題
U2膠帶機水平運距3236m，垂直高度為409m，帶寬1.2m，帶速為4.5m/s，小時運礦量1300噸，膠帶強度為ST4500N/mm；膠帶機采用雙滾筒三電機頭部驅(qū)動，功率為3×1120kW，驅(qū)動滾筒直徑為1630mm，變頻啟動，膠帶機采用尾部液壓絞車?yán)o。由于提升量增大，驅(qū)動裝置、制動裝置和運輸膠帶強度均不能滿足需求。
3改造方法
根據(jù)礦山膠帶提升運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合多次技術(shù)討論結(jié)果，按照盡可能減少改造設(shè)施的原則（如保證膠帶機帶寬、帶速等參數(shù)不變，膠帶機托輥、支架等重要部件不變），在330d/a和每天膠帶系統(tǒng)滿負(fù)荷工作時間不超過18h的工作制度下，提出以下幾點改造意見：
3.1適當(dāng)延長U2膠帶機的工作時間由于礦石塊度為0~1200mm，塊度大，礦石硬度高，坑下旋回破碎機遇到大塊礦石破碎效率降低，導(dǎo)致皮帶給礦不均衡性明顯，原設(shè)計U2膠帶機的工作時間為13.5h/d，提升高度409m，2011年3月，礦石膠帶運輸系統(tǒng)調(diào)試完成并投入運行，使用至今，基本掌握了該系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)律，將工作時間增加到16.5h/d，這樣每年可增加運輸量約120萬噸，年運輸量突破720萬噸，U2膠帶運輸機基本達(dá)到滿負(fù)荷作業(yè)，整機不需要改造。適當(dāng)延長U2膠帶機的工作時間雖然不能滿足年運輸能力840萬噸的生產(chǎn)要求，但可以降低驅(qū)動力的增加值。
3.2驅(qū)動裝置改造
驅(qū)動站是U2膠帶機的核心部分，它由雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒5、單出軸單電機驅(qū)動滾筒4、盤式制動器滾筒3、尾部改向滾筒1、驅(qū)動軸、軸承和軸承座、聯(lián)軸器、逆止器、制動器、減速器、液壓站、冷卻器、變頻器等部件組成。U2膠帶機改造前的布置簡圖如圖1所示。頭部驅(qū)動，分別由單出軸單電機驅(qū)動滾筒和雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒組成，三電機雙滾筒同時工作。同時，對滾筒4軸徑進(jìn)行了加粗。
1.尾部改向滾筒2.強度為ST4500N/mm鋼絲繩芯膠帶3.盤式制動器滾筒4.單出軸單電機驅(qū)動滾簡5.雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒
圖1主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機改造前布置簡圖
3.2.1增加驅(qū)動電機
由于運輸量的再次增加，U2膠帶機的運輸負(fù)荷加大，驅(qū)動力明顯不足，因此，增大驅(qū)動力，仍采用頭部驅(qū)動，分別將單出軸單電機驅(qū)動滾筒改為雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒，新增電機與原單出軸單電機功率相同，驅(qū)動部分變?yōu)樗碾姍C電機雙滾筒同時工作，相應(yīng)地增加其配套部件。U2膠帶機改造后的布置簡圖如圖2所示。
L廣42
AA點
1.尾部改向滾筒2.強度為ST5000N/mm鋼絲繩芯膠帶3.改進(jìn)后的盤式制器滾筒4.雙出軸雙電機驅(qū)動滾簡5.雙出軸雙電機驅(qū)動滾簡
圖2主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機改造后布置簡圖
U2膠帶機采用盤式液壓制動器，由于運輸負(fù)荷的增加，制動力矩增大，因此，我們將制動盤的直徑由1600增加到中1800，傳動軸直徑由260增加到280，制動盤另一側(cè)的逆止器直徑也相應(yīng)增大。同時，為保證設(shè)備安全運行，在改造后的雙出軸雙電機驅(qū)動滾筒4增加一臺DSN530-300逆止器。
3.3鋼絲繩芯膠帶的改造
3.3.1鋼絲繩芯膠帶的再利用
鋼絲繩芯膠帶是U2膠帶機的索引和承載構(gòu)件，它在坑下使用，工作環(huán)境基本保持室內(nèi)恒溫，再加上維護(hù)保養(yǎng)好，原有的鋼絲繩芯膠帶使用八年，狀況基本完好，由于運輸負(fù)荷增大，安全系數(shù)降低，其薄弱環(huán)節(jié)是接頭質(zhì)量。如果完全更換，約7000m鋼絲繩芯膠帶，幾百萬元的資產(chǎn)報廢，損失嚴(yán)重，且生產(chǎn)任務(wù)緊張，不可能長時間停產(chǎn)更換，只能在大爆破或U2膠帶機上游的其他設(shè)備（如旋回破碎機等）檢修期逐步更換。因此，我們能利用的膠帶盡量利用，磨損或破損嚴(yán)重的膠帶去掉，基本完好的部分重新硫化連接使用：為了保證生產(chǎn)安全，我們對硫化接頭作了強度實驗，接頭效率高于原新膠帶的理論效率。
同時，采用TCK弱磁檢測技術(shù)，可以完成對鋼絲繩芯輸送帶接頭抽動、繩芯斷裂、嚴(yán)重銹蝕等各種隱蔽性損傷高精度的定量和定位在線自動檢測，保證U2膠帶在改造過渡期的安全運行。
4應(yīng)用效果
3.3.2鋼絲繩芯膠帶的改造
由于鋼絲繩芯膠帶的負(fù)荷增加，膠帶運輸能力需提高到1667t/h，我們將強度為ST4500N/mm膠帶更換為ST5000N/
mm膠帶，為了便于和原有的鋼絲繩芯膠帶的對接，在不降低ST5000N/mm膠帶強度的條件下，將其膠帶鋼絲繩的直徑和數(shù)量及膠帶的規(guī)格尺寸與ST4500膠帶制作的相同（ST5000N/mm膠帶采用的是特高強度級鋼絲繩），并對新膠帶和新膠帶、新膠帶與舊膠帶的硫化接頭也作了強度實驗，接頭效率分別高于ST5000N/mm新膠帶和ST4500N/mm新膠帶的理論效率。
為了提高ST5000膠帶的坑下使用的安全性，將膠帶的阻燃等級由K2級提高到K3級標(biāo)準(zhǔn)，阻燃效果好了，但膠帶的磨耗量也大了，為了延長其使用壽命，將膠帶的上層厚度由10mm增加到11mm，下層的厚度由8mm減少到7mm。
3.4鋼結(jié)構(gòu)改造
為保證現(xiàn)有剛結(jié)構(gòu)部件與改造后的部件匹配，對相應(yīng)部位的傳動機架、支架等鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的改造加固：要求所有鋼材必須進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到Sa2-1/2級，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，符合強度、剛度和穩(wěn)定性要求，結(jié)構(gòu)的自振頻率應(yīng)避開自身或其他振源而產(chǎn)生共振。結(jié)構(gòu)件材料使用Q235-B。
4應(yīng)用效果
我們根據(jù)多年來使用主斜井鋼絲繩芯膠帶輸送機的經(jīng)驗，對其進(jìn)行科學(xué)改造，使得設(shè)備運行安全、平穩(wěn)、可靠，改造生產(chǎn)成本低，設(shè)備使用壽命長，年創(chuàng)造效益上億元。
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