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露天采矿技术 2 0 1 3 年第1 2 期 3 1 某露天煤矿排土机选型 王 鑫 中煤科工集团沈阳设计研 究院，辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 5 摘要 研 究排土机 的结构形式、 几何尺寸与其作业条件的依存关系； 排土机以上排 下排方式将剥离物 排放在最终位置 ， 其排弃高度和宽度决定着排土机 的几何尺寸 ， 这涉及到受料臂和排料臂的长度。排土台阶 的稳定性和倾角对排土机的尺寸也有一定的影响。此外， 生产效率、 机动灵活性和设备投资及可靠性也是排 土机的选型重要参考项目。 结合某露天煤矿的使用要求， 确定了适合该露天煤矿排土机的结构形式和基本几 何 尺寸 。 关键词 排土场 ； 排 土机 ； 结构形式 ； 几何尺寸 中图分类号 T D 4 2 2 ． 4 9 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 19 8 1 6 2 0 1 3 1 20 0 3 10 3 在露天采矿中，半连续工艺的剥离系统由不同 的采运设备组成 ， 排土机是这个系统的最后一环。 1 露天矿概况 该露天煤 矿位 于内蒙古 自治 区胜利煤 田的中 部 ， 距锡林浩特市约 1 0 k m。露天矿矿权境界东西长 7 ． 3 8 ． 0 k m， 南北宽 6 ． 1 ～ 6 ． 3 k m， 面积 4 9 ． 6 3 k m 2 ， 露 天开采最大深度 6 2 3 m。露天主采煤层有 3 层 ， 为 4 、 5 、 6号煤 ，平均厚度分别为 1 3 ． 0 0 m、 3 2 ． 9 3 m、 6 4 ． 7 0 m， 褐煤为主 ， 有局部长焰煤。露天开采资源储量为 5 3 1 8 ． 7 2 M t ， 平均剥采 比2 ． 9 3 m 3 ／ t 。 一期工程 1 0 M t ／ a 规模 2 0 1 0年 已建成， 二期工程设计能力 3 0 Mt ／ a 。 2 排土场介绍 南排土场位于露天煤矿南部，用于基建时期和 生产前期的卡车排土以及生产期间剥离半连续工艺 的排土机排土 ；北排土场距露天矿首采 区北部地表 境界 3 0 0 m，用于基建时期和生产期间的卡车排土 以及生产期 间剥离系统半连续工艺的排土机排土 。 露天矿外排土场参数见表 1 。 3 排土基本参数 北排土场设置 3条排土线 ，两条排土 能力 为 1 8 0 0 0 t／ h和一条排土能力为 9 0 0 0 t／ h ， 均采用组合 台阶作业方式， 下排台阶高度为 3 5 m， 上排台阶高 度为 1 5 r n 。南排场的 3条排土机排土线只安排下排 收稿日期 2 0 1 3 - o 7 - o 6 作者简介 王鑫 1 9 8 1 一 ， 男。 辽宁沈阳人， 工程师， 设 计员， 毕业于长安大学机械专业， 从事物料输送专业工作。 作业 ， 下排 台阶高度分别为 3 0 m、 3 2 m、 3 8 m。分别 如图 1 、 图 2 所示。图 1 、 图 2中的具体参数见表 2 。 4 排土机选型 4 ． I 排 土机 结构 形式确 定 排土机的结构形式主要有 塔架结构形式、 传统结 构形式和紧凑结构形式。 分别如图 3 、 图 4 、 图5所示。 以上 3 种结构形式排土机综合对比相比 见表3 。 图 1 排土机组合台阶排土作业图 图 2 排土机单一台阶排土作业图 表 1 外排土场参数表 3 2 露天采矿技术 2 0 1 3 年第1 2 期 表 2 各参数数值表 m 注 第一组数字为 1 8 o o o t ／ h排土机的， 第二组数字为 9 0 0 0 t ／ h 排 土 机的 。 图 3 塔架结构形式排土机 带转载皮带机 图4 传统结构形式排土机 配重在上 圈 5 紧凑结构形式排土机 配重在下 表 3 3种结构形式排土机综合对比表 带转载皮带机的排土机比受料臂直接搭接在卸 料车 的在生产使用上更为灵活，但造价要高一些且 需要 的操作人员更多。 考虑到设备的制造价格 ， 我矿 选用不带转载皮带机的排土机 。 传统结构形式和紧结构形式排土机对其工作面 带式输送机头站有要求 为低位式头站 ， 移设时 ， 头 站必须 留有足够的空间以满足排土机的走行 。 传统结构形式和紧凑结构形式相比 如 图 4 、 图 5 ， 后者的结构形式更为简单， 但紧凑结构形式排土 机 能力为 1 8 0 0 0 o h 技术不成熟 ， 在大型矿 山使用 只有 1 台。 而传统结构形式的排土机技术成熟 ， 在大 型矿山使用高效、 可靠。 排土机受料臂采用桥式结构 ， 支撑在卸料车上。 不采用吊挂式是因为悬臂架也需要配重 ，增加 了设 备 自重和造价 。 卸料车作为排土机的一个连接部件，可以安置 在铁路轨道上 ， 也可 以安置在履带底盘上。 前者的优 点是质量较轻， 而且依靠铁轨导向， 卸料车能自动地 与带式输送机保持共线运行 ；缺点是除有一条移设 用钢轨外， 在带式输送机的另一侧还需第二条钢轨， 承受卸料车的重量 ， 为此需加长 、 加密轨枕 ， 这给移 设带式输送机增加了难度，而且移设过程中卸料车 容易掉道。履带式的卸料车可以有效地解决以上缺 点， 并且整体造价与轨道式相当。 因此该矿选用排土机可以被描述为 传统结构 形式、带有支撑在卸料车上的可转动桥式结构的受 料臂和可转动的吊挂式卸料臂 用配重使其平衡 、 履带式的卸料车。 4 ． 2 排 土机 的几何 尺 寸 排土机的几何尺寸卸料臂架的长度 L m 。 当排弃到斜坡脚 时 ， 受到有效 排弃深度 D m 的限 制。 此外影响的参数还有排弃坡面角 ／ 3 ， 臂架的倾角 ，卸料胶带的带速 m ／ s ， 排土机走行线至排土 台 阶坡顶的安全距离 ．s m 。 最后是卸料臂架铰点的位 置 ， 它 由履带面以上 的高 m 和与臂架的水平 回 转中心距离 D e m 来决定。如图 6所示。 图 6 排土机几何尺寸 卸料臂架的长度 L的计算公式为 L 旦 璺 Q 星 一t ， CoS 、 ／ 互 D ta n 0 【 s 一 O c o tt 1 V g g 将 D、 、 O t 、 t ， 、 S 、 、 D e 等参数带人公式 1 中计 算 ， L与 D、 t ， 的函数关系见图 7 。 排土带宽度 计算如公式为