管狀帶式輸送機在煤炭運輸系統的應用

李戰鵬

(平頂山平煤設計院有限公司，平頂山 467000)

0 引 言

目前國內外大、中型礦井煤炭外運方式較常見的有三種方式，即汽車運輸、鐵路運輸和帶式輸送機運輸。

(1)汽車運輸

汽車在運輸煤炭時存在著揚塵嚴重、尾氣排放、交通擁堵等眾多問題。隨著國家新的環保政策要求越來越嚴格及人民環保意識的增強，汽車運輸煤炭的方式已經不能滿足當前環保形勢的要求。

(2)鐵路運輸

鐵路運輸相比汽車運輸而言，由于行駛路線固定，雖然環保性較高，但在運輸時由于運煤列車高速行駛，車輛無頂蓋，煤炭裸露，行駛產生的空氣流動和自然界的大風吹揚作用，仍會出現沿途揚塵的現象，而且鐵路運輸費用較高。

(3)帶式輸送機運輸

帶式輸送機運輸可分為普通帶式輸送機、水平轉彎帶式輸送機和管狀帶式輸送機三種形式。普通帶式輸送機常用于運輸距離較短且直線布置的條件下；水平轉彎帶式輸送機雖然能滿足長距離運輸且需要轉彎的條件下，但投資較高，且土地占用面積較大；而管狀帶式輸送機特別適合長距離的運輸，對輸送物料基本沒有限制，可實現水平、空間上的轉彎，適應性較強，而且可實現封閉式輸送物料，環保性能出眾。

1 管狀帶式輸送機概述

管狀帶式輸送機技術最早起源于日本管狀帶式輸送機公司(JPC)，于1979年底成功地制造出第1臺管狀帶式輸送機。近年來，隨著國內機械行業的迅速發展，該技術逐漸被國內機械設備廠家開發出自己的技術，例如四川自貢運輸機械廠、華電重工、北方重工、福建龍凈環保、焦作科瑞森等機械制造企業，管狀帶式輸送機已然成為一項非常成熟的技術。

1.1 管狀帶式輸送機結構及工作原理

管狀帶式輸送機是在普通帶式輸送機基礎上發展起來的，由尾部成管段、中部成型段、頭部展開段組成。其工作原理與普通帶式輸送機基本相同，工作過程分成三部分完成。首先從尾部滾筒至膠帶形成圓管狀這段距離為尾部成管段，受料口也設在該段，在此過渡段內膠帶由平形變為槽型，最后與物料一起被卷成密封管狀向前運行。其次為中間成型段(承載段和回程段)，該段膠帶被六邊形布置的托輥組迫使卷成管狀，承載段中物料在管內隨膠帶穩定運行，回程段管內無物料空載運行。最后為頭部展開段，當將要到達頭部卸料點時，膠帶同物料一起由管狀過渡為槽型并在頭部滾筒處變為平形卸料。總之，管狀帶式輸送機是以展開受料、封閉運輸及再展開卸料后又封閉返回的依次循環不間斷的工作過程。管狀帶式輸送機結構詳如圖1所示。

圖1 管狀帶式輸送機結構圖

1.2 產品規格及參數選擇

(1)管徑(不同管徑對應的帶寬、斷面積和許用塊度)

(2)輸送能力(不同管徑、帶速對應的輸送量)

1.3 管狀帶式輸送機主要優點

(1)可防止外部雜物混入輸送物料，也能防止物料受到雨淋或日曬等的損害，并可實現承載段和回程段完全封閉輸送，避免了在輸送過程中漏料、灑料等，可滿足環保要求。

(2)可實現柔性布置設計，實現小半徑三維空間轉彎，避免了中間轉運站的設立和相應輔助設施的投資和維護費用，特別適合于空間比較狹小或者有障礙物等復雜環境下的輸送線路建設。

(3)可實現大傾角輸送，普通槽型帶式輸送機提升角度最大不超過18°，而管狀帶式輸送機由于輸送帶將物料包在管內輸送，增大了物料與輸送帶之間的摩擦力，輸送角度可以進一步提高。

(4)機架寬度小，管狀帶式輸送機采用圓形截面輸送物料，以較低的帶寬，獲得了同樣大小的有效輸送面積。從而降低了安裝時的空間要求，減少了鋼材等結構材料的消耗。

2 管狀帶式輸送機的應用

2.1 在平煤集團香山礦原煤外運系統的應用

(1)滿足當前環保政策的要求：香山礦生產能力120萬t/年，每天產出原煤約4 000 t。由于該礦沒有鐵路運輸線路，目前主要采用汽車運煤，平均日運煤車輛約90輛車次進出香山礦，運煤高峰時運煤車輛可達100輛車次，對周邊環境及交通造成嚴重影響。2019年以來隨著國家環保治理力度的加大，香山礦原煤外運幾度中斷，導致香山礦原煤大量長期堆放，銷售收入銳減，生產經營非常困難。因此，為適應環保政策的要求，急需建設一條環保型全封閉運煤系統，來保證礦井的正常生產。根據香山礦周邊鐵路交通狀況，可將礦井生產出的原煤運至附近鐵路網線上，通過火車進行外運。而距香山礦較近的鐵路裝車站為平煤集團十一礦裝車站，且該站點屬于集團公司內部鐵路裝車點，故可通過鋪設管狀帶式輸送機的方式將香山礦的原煤運至十一礦裝車站外運。項目建成后可永久性解決香山礦原煤運輸難題，可以保證礦井持續安全高效生產、和諧穩定發展。

(2)經濟上可節約運行成本。目前香山礦生產出的原煤主要通過汽車外運的方式運至需求地，輸送距離約20公里，運費約為30元/t(按當地運費價格)，香山礦按年產量為120萬t/年計算，每年需支出運費約3 600萬元。項目建成后，可將香山礦的原煤通過管狀帶式輸送機運至十一礦裝車站，然后再由火車運至需求地。經計算，管狀帶式輸送機年運行成本約357.47萬元，火車運費每年約1 651.20萬元(按當地運費價格)，年運行成本合計2 008.67萬元。每年可節約運行成本約1 591.33萬元。

該管狀帶式輸送機項目的應用是因礦井現有生產系統內無鐵路裝車外運系統，而管狀帶式輸送機所具備的特點正好能滿足長距離運輸至附近鐵路裝車站。因此，該項目的應用在現有煤礦生產企業具有一定的推廣意義。

2.2 在平煤集團粱北二井煤炭外運系統的應用

(1)節約建設資金，工期較短。平煤集團粱北二井屬于新建礦井，設計生產能力1.20 Mt/a，服務年限為50.6年，原礦井初步設計中煤炭外運方式為鐵路運輸，即鋪設一條礦井鐵路專用線，然后與現有國鐵接軌后裝車外運，區間線路長4.8 km，總投資約24 488.61萬元(含鐵路裝車倉及裝車設備等)，建設工期約1.5年。由于鐵路建設費用較高，工期較長，結合礦井煤質情況，為充分體現該礦煤炭的使用價值，經分析比較，將粱北二井生產出的煤炭先由管狀帶式輸送機輸送至附近現有地方鐵路網線內，然后新建裝車系統運回集團內部使用。管狀帶式輸送機線路總長約6.5 km，總投資約17 429.82萬元，建設工期約10個月。相比建設鐵路運輸方案，管狀帶式輸送機運輸投資較少，工期較短。

(2)年運行成本較低。設礦井設計生產能力1.20 Mt/a，按當地鐵路運輸價格計算，若采用鐵路運輸的方式將煤炭外運，每年運行成本約7 014.40萬元。若采用管狀帶式輸送機+地方鐵路運輸的方式，每年運行成本約4 468.90萬元。每年可節省運行費用2 545.5萬元。

該管狀帶式輸送機項目的應用是因礦井新鋪設鐵路運輸線路投資較大、工期較長。而管狀帶式輸送機所具備的特點正好能滿足減少礦井初期投資、建設工期緊張的需求。因此，該項目的應用在新建煤礦生產企業具有一定的推廣意義。

3 結束語

隨著我國環境保護事業的發展，散狀物料環保輸送技術將越來越受到重視，作為綠色環保的管狀帶式輸送機，應用前景也越來越廣泛。