1、前言
隨著我國國民經濟的持續發展和對煤炭的旺盛需求，平朔煤業有限責任公司將建設年產煤炭億噸的特大型礦區作為公司發展目標，其中安太堡露天礦年生產能力要求擴至25.00 Mt。安太堡露天煤礦原煤運輸系統改擴建前采用單斗一卡車運輸工藝，隨著開拓降深的循序發展，卡車運距日益增大，柴油消耗隨之提高，柴油價格大幅度上漲，運輸成本不斷提高，嚴重影響了企業的經濟效益；同時，卡車數量的激增對環境造成了更多的污染。
根據上述情況，首要問題就是縮短卡車運距，但若將原有鋼結構半固定破碎站布置在內排土場上，將會減少內排空間，增大外排工程量，不但占用大量土地，而且對環保、土地復墾均存在不利影響。為此安太堡露天礦對輸煤運輸系統進行了合理改造。為適應內排的要求，新設計的破碎站將布設于工作面端幫附近，結構必須簡單、易于移設，能夠滿足每年移設3～4次的要求，從而露天煤礦的原煤運輸將不再經過內排土場，實現真正意義的雙環內排。
為適應新的采煤工藝，與英國MMD公司一道依托國內外技術力量和科研機構，在現場技術人員的大力配合下，開發研制了一種適合平朔安太堡露天礦特點的新型破碎站，即簡約式破碎站。
2、簡約式破碎站的特點
破碎站由圓環鏈刮板給料機、MMD篩分
破碎機、電控及少量鋼結構4大模塊組成。大型自卸卡車CAT789C（或R190）直接向水平布置的圓環鏈刮板給料機的受料段卸載，水平段可設1至2個卸車位，物料經圓環鏈刮板給料機提升至一定高度后卸人MMD篩分破碎機。破碎后的物料通過導料溜槽進入帶式輸送機被運走。
簡約式破碎站主要特點：
(1)結構簡單。無傳統鋼結構料倉及其支撐，圓環鏈刮板給料機水平段兩側為敞開式結構一兩側無加高擋板，自卸卡車直接向給料機卸料。物料自然形成的料倉以及卸車平臺的高度可以人為地通過推土機控制，這也是新型簡約式破碎站的最大特點。
(2)無需擋土墻。現場土石方工程量很小，節省了用戶現場施工費用。此采煤工藝要求破碎站位于內排土場臺階和采煤工作面之間，破碎站的移設周期與排土場臺階的推進速度、采煤工作面的推進速度三者相適應，破碎站的移設周期為每年3—4次為宜，這就使得破碎站不適合有擋土墻，僅此一項每年可為公司節約上千萬元的費用。
(3)便于移設。采用模塊化設計，結構緊湊、重量輕。破碎機平臺作為整體模塊，便于平板車搬運；圓環鏈刮板給料機可分水平和爬坡兩部分分別移設，爬坡部分下有支撐滑撬可以拖曳移設；電控部分作為整體模塊搬移方便，另外控制及信號線外接部分采用插裝結構，便于拆裝，方便省時。
3、主要技術參數和結構特征
圓環鏈刮板給料機頭尾鏈輪中心距37.13 m，卸載高度3.1m，破碎機下方主皮帶下沉2.5 m。變頻電機，高壓6 kV雙變頻器驅動，SEW高性能減速器，高性能低速大扭矩聯軸器，破斷負荷達2 200 kN的高強度鏈條。其主要特征如下：
(1)無傳統鋼結構料倉及其支撐，圓環鏈刮板給料機水平段兩側為敞開式結構一兩側無加高擋板，自卸卡車直接向水平段卸料；
(2)圓環鏈刮板給料機用于大型露天礦并與大型自卸卡車匹配，在國內尚屬首次；
(3)采用雙變頻驅動。圓環鏈刮板給料機首次采用高壓雙變頻驅動，保證雙電機的同步運轉，保證設備能力與大型卡車運力的合理匹配；
(4)圓環鏈刮板給料機內槽寬1600mm，屬國內首次使用。采用高強度礦用鏈條，伸縮槽液壓緊鏈；
(5)選用目前世界上最先進的破碎機-MMD1150系列強力篩分破碎機，處理能力可達4 500 t/h；
(6)采用180 L標準油桶的篩分破碎機集中潤滑系統，使得潤滑油更換周期延長，并且整桶潤滑脂更換，相比小桶減少了因外露環境加潤滑脂的二次污染。
4、存在問題及解決措施
簡約式破碎站在安太堡露天礦試運行初期出現的若干問題。
(1)驅動電機出現過載。當CAT789C（或R190）大型自卸卡車（載煤量110 t）在10—15 s的時間內將整車物料傾卸至給料機水平受料段上，出現壓溜現象；
(2)煤堆層過厚。厚達Im以上的煤層造成后續膠帶機嚴重溢料，破碎機不時出現堵停現象。
解決上述問題的關鍵在于：
(1)保證卡車工況不變的前提下，降低作用在給料機受料段槽體上的載荷；
(2)通過調整壓煤厚度，使其達到合理值，實現均勻帶量；
(3)在實現上述兩目標的前提下，保證不大于1.6 m的物料能被正常運走，不出現卡堵現象。
通過對以上問題的認真分析研究，多次計算、試驗和論證，最終發現一種簡單但又切實可行的方法—調整給料機水平段受料槽體的受料口寬度。論證如下：
(1)當給料機水平段保持原有受料口寬度1400一（即槽體上翼板間距離），采用載煤量上百噸的自卸卡車直接將物料傾倒進給料機，對給料機的沖擊和靜壓力很大，如果要實現重載啟動，并滿足運輸過程中煤厚達1m以上的要求，給料機的裝機功率需達到1400 kW。通過理論計算和現場試驗，將受料口調整至合理寬度（現場調至800 mm），這樣垂直壓在受料槽體上的物料僅占卡車卸料的29%，也就是說物料作用在受料槽體上的正壓力相比調整前降低了42%，達到了降低載荷的目的。
(2)在運輸過程中，由于煤與煤之間存在摩擦力，因此大塊物料在刮板的推動作用下，其方向會發生變化，隨煤流一起前行，不會出現大塊物料卡堵的現象。
(3)受料口徑的縮小能使輸送段物料達到合理的厚度。轉載機是由上槽刮板施力于被運送的煤，克其運行阻力，推動煤同刮板鏈同步運行，當受料段裝煤高度大于刮板高度時，刮板推煤阻力隨裝煤高度近乎線性增長，即刮板間煤重與受料段煤厚度成正比關系，刮板推煤阻力隨煤的堆高增長速度低于兩刮板間煤運行阻力增長速度。刮板在煤中前行對，刮板以上的煤運行速度沿高度方向成遞減趨勢，刮板帶出的煤能保證相對穩定的厚度。
通過以上改進，簡約式破碎站于2011年7月18號成功帶煤運轉，運行正常，平均運量2 800 t/h（峰值3 500 t/h），可以滿足2輛R190自卸卡車同時卸料的工況。新型破碎站的投入運行可實現年出煤量1200—1 500萬t．達到了預期的目標。
5、結論
簡約式破碎站自投入運行以來，設備運行良好，滿足設計要求。這種設備對露天現場布置條件要求低，土方工程量小，附加費用低，相比傳統鋼結構破碎站節省鋼材幾百噸，每4個月左右即可根據礦區系統現狀進行移設，非常方便。無論是大型露天煤礦，還是中型露天煤礦均可選用該種破碎站，均可研究優化破碎站的布設位置，以降低卡車運距和減．少卡車的使用數量，能夠為建設集約型礦山、綠色環保型礦山出一份力，具有良好的應用前景。
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