布沼壩露天煤礦剝采半連續工藝破碎機選擇＊

吳東來才慶祥張天文陳樹召陳彥龍

(1.小龍潭礦務局,云南省開遠市,661601; 2.中國礦業大學礦業工程學院,江蘇省徐州市,221116)

★煤炭科技·開拓與開采 ★

布沼壩露天煤礦剝采半連續工藝破碎機選擇＊

吳東來1才慶祥2張天文1陳樹召2陳彥龍2

(1.小龍潭礦務局,云南省開遠市,661601; 2.中國礦業大學礦業工程學院,江蘇省徐州市,221116)

布沼壩露天煤礦五期擴建剝采方法采用半連續作業工藝。分析了礦山生產條件對破碎機的選型要求,認為錘式滾軸破碎機綜合了喂給式破碎機和錘式破碎機的優勢,投入快、布置靈活、移設方便,可適應該礦的物料特性和開采特點,認為布沼壩露天煤礦采煤半連續工藝采用錘式滾軸破碎機是合理的。

露天煤礦 采煤工藝 半連續工藝 錘式滾軸破碎機 選型

AbstractIn the fifth phase of expansion project of Buzhaoba open cast coal mine,a semicontinuous stripping and mining technique is adopted.This paper presents an analysis of the production conditions at the mine on the selection of crushers.It is taken for granted that hammerroller crusher is endowed with the advantages of both feeder type crusher and hammer type crusher,which is expressed by its fast feeding,versatile deployment and convenience in movement. These characteristics make the hammer-roller crusher more adapted to the material characteristics and the mining characters of this mine.It is therefore concluded that the determination of hammer-roller crusher,which is adapted to the semi-continuous stripping and mining technique selected for Buzhaoba open cast coal mine,is a rational choice.

Key wordsopen cast coal mine,coal mining technique,semi-continuous process,hammer -roller crusher,machine type selection

布沼壩露天煤礦五期工程擴建規模為13 Mt/a,擴建工程以現有生產工藝和技術裝備為基礎,采用單斗挖掘機—汽車—移動式破碎站—帶式輸送機半連續工藝,是一座先進、機械化程度高的現代化大型露天煤礦。根據布沼壩露天煤礦五期擴建需要,對新增剝采半連續工藝破碎設備進行了優化選型研究。

1 礦山生產條件

1.1 物料力學特征

小龍潭礦區水文地質、工程地質復雜,礦區內氣候濕潤,物料含水率高;所開采煤層為巨厚褐煤層,屬新第三系,且結構復雜,一般厚度60～120 m,最大厚度達222.96 m,煤層夾矸多為很薄的含炭粘土巖和含炭灰巖。主采煤層是布沼壩井田內巖石力學強度較大的一層。原煤及夾矸層的物料力學特征見表1。

1.2 破碎機選型原則

擴建煤礦設計確定采用鏟斗容積為8 m3的單斗挖掘機作為采裝設備,其允許采裝的最大煤巖塊單邊尺寸為1 m,因此破碎機允許入料塊度應大于1 m×1 m×1 m。

表1 巖石物理力學綜合指標

為保證生產連續性和破碎機供料穩定性,破碎站受料倉應具有存儲3～5車物料的容量。布沼壩露天煤礦所采用Terex3307系列礦用自卸卡車車廂最大堆裝容積為26 m3。計算破碎站受料倉容積Qs應保證:

布沼壩露天煤礦現有帶式輸送機中的大部分理論生產能力為2200 m3/h(松方),因此新增破碎站能力應為2200 m3/h(松方)左右。為保證系統安全運行,破碎機的排料粒度應不大于帶式輸送機帶寬 (1.2 m)的1/4,破碎機的排料粒度要求為:

2 破碎機選型

2.1 初步選擇

傳統的破碎機按其結構可分為錘式、反擊式、旋回式、顎式、輥式和喂給式破碎機等。各類破碎機的特點及適用條件見表2,布沼壩露天煤礦物料及生產條件對破碎機指標的要求分析見表3。

表2 傳統破碎機指標對比

表3 布沼壩露天煤礦對破碎機要求

由表3可以看出,根據布沼壩露天煤礦需要破碎物料的物理力學性質和所需的生產能力、破碎比等參數及破碎站形式,可排除顎式、旋回式和反擊式破碎機。

2.2 破碎機類型確定

結合布沼壩露天煤礦物料及工藝系統特點,分析了國內外礦山企業使用的和設備制造商生產的破碎機,認為錘式破碎機存在粉碎多、垂直給料導致物料轉運高度大等問題;喂給式破碎機雖然布置緊湊,適用于半固定、移動式破碎站,但霍林河等露天煤礦的應用經驗表明,該類型破碎機可靠性較低,易出現單向超限大塊情況;輥式破碎機在我國露天煤礦應用廣泛,但應用經驗和生產試驗表明,雙齒輥式破碎機在破碎濕度大、有粘性的物料時會出現物料粘齒等問題,影響系統正常運轉;生產試驗結果表明DBT公司生產的錘式滾軸破碎機可以適應幾乎所有硬度脆性巖石及微粘性巖石的破碎,且工作效率基本不受巖石硬度影響。

2.3 錘式滾軸破碎機

錘式滾軸破碎機綜合了喂給式破碎機和錘式破碎機的優勢,它利用高速旋轉的錘頭沖擊破碎物料,結構簡單、破碎比大;同時具有喂給式破碎機布局緊湊、水平給料、耗電量低、過粉碎少的優勢。另外,錘式滾軸破碎機采用一條輸送機解決破碎站內待破物料的運輸問題,結構較喂給式破碎機更簡單。錘式滾軸破碎機主要由刮板輸送機、破碎滾軸、支撐部分、電機和鏈條、監控系統等組成。

錘式滾軸破碎機的工作原理示意圖見圖1。實心焊接鑄件滾軸內鑲兩排鋼制破碎錘頭,電機驅動滾軸高轉速運轉,將刮板輸送機送進破碎腔的物料“砸碎”,然后由尾部排到破碎機自帶的小卸料帶式輸送機或者外部主帶式輸送機上。由于錘式滾軸破碎機通過撞擊破碎物料,所以適用于破碎脆性物料,且物料硬度范圍較大。廠家考察結果表明,其破碎有一定粘性的物料時也能適應 (主軸轉速達到250 r/min)。

圖1 錘式滾軸破碎機工作原理示意圖

2.4 錘式滾軸破碎機特點

(1)采用水平入料。水平入料可按入料塊度設計破碎機,因而降低了設計難度;必要時可實現物料流的反向運輸,避免設備被大塊物料卡住。

(2)破碎機結構緊湊,可利用物料堆積形成天然料倉。布置方式如圖2所示,在實體臺階上開挖形成溝槽,將破碎機布置于溝內,由臺階坡面和刮板輸送機構成料倉;待破物料通過卡車從溝槽兩側的卸車臺位倒入料倉,然后由布置于溝底的刮板輸送機送入破碎機內。

圖2 錘式滾軸破碎機典型布置

(3)可通過更換安裝在破碎滾軸上的錘頭使破碎機適應不同硬度的物料;另外,貫穿于整個滾輪直徑的破碎齒調節技術可按錘頭磨損程度調整滾軸尺寸,保證生產能力發揮。

結合布沼壩露天煤礦生產情況,錘式滾軸破碎機的安裝時間短 (僅需8個月),且布置靈活,可實現快速投入,滿足用戶對露天礦擴建工期的要求(擴產期為2年);設備重量小,對工作面的要求低,移設方便 (可在1周內完成),滿足坑口電廠對采煤系統作業連續性的要求,不僅可適應布沼壩露天煤礦緩傾斜煤層開采、延深快、邊坡穩定性差的特點,而且可適應物料硬度變化和濕粘的物料條件,還可實現物料的自動退出和自動進入,避免破碎過程中物料堵塞和出現超限大塊。

根據以上分析,錘式滾軸破碎機可滿足布沼壩露天煤礦采煤半連續工藝生產要求,破碎機主要技術參數與礦方要求對比見表4,因此布沼壩露天煤礦五期擴建采用理論生產能力為2200 m3/h(松方)的錘式滾軸破碎機是最優選擇。但應注意,針對不同物料特性,一要根據不同的物料性質選用不同強度的滾軸及破碎錘;二要根據物料粘性配制不同強度的刮板輸送機。

表4 破碎機主要技術參數

3 結論

通過對布沼壩露天煤礦五期擴建新增采煤半連續工藝破碎設備進行研究,認為采用理論生產能力2200 m3/h(松方)的錘式滾軸破碎機可滿足布沼壩露天煤礦采煤半連續工藝生產要求。其既能適應該礦物料濕度大、有一定粘性的特點,又能適應緩傾斜煤層開采、延深快、邊坡穩定性差的開采條件;還可與露天礦現有帶式輸送機運輸系統匹配,滿足露天礦擴產要求;并可通過選用不同強度的滾軸及破碎錘配合不同強度的刮板輸送機適應物料條件的變化。布沼壩露天煤礦2年的應用經驗表明,該礦采煤半連續工藝應用錘式滾軸破碎機是成功的。

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[5]武旭彥,衛麗.錘式破碎機可靠性分析與改進 [J].煤礦機械,2009(5)

Selection of semi-continuous crusher for stripping and mining in Buzhaoba open-cast coal mine

Wu Donglai1,Cai Qingxiang2,Zhang Tianwen1,Chen Shuzhao2,Chen Yanlong2
(1.Xiaolongtan Coal Mining Administration,Kaiyuan,Yunnan province,661601,China; 2.School of Mining Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China)

TD 824.5

B

吳東來 (1959-),男,云南省宣威市人,高級工程師,云南省小龍潭礦務局政委。

(責任編輯 張毅玲)

十一五國家科技支撐項目(2006BAB16B00)。