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摘要：本文就新疆黑山露天煤矿利用中煤平朔公司东露天煤矿自移式半连续系统，将原有半连续系统进行远距离移设、技术改造，以适应新环境下剥离半连续的需求。在此移设改造过程中，经过各方专家多次论证，实现了多项技术突破，为同类型剥离半连续系统的移设、改造和运输提供了宝贵经验，起到了很好的借鉴作用。

关键词：剥离半连续系统；远距离移设；技术改造

引言：

露天矿山的发展趋势是开采高度集中化、规模大型化、矿山智能化、工艺连续化，节能、环保、高效、经济是露天煤矿建设的基本要求；以带式输送机运输为基本特征的露天矿山半连续工艺被国际采矿界公认为“最有生命力”的露天开采工艺，能解决中、硬岩石和冬季冻结软岩的开采，实现矿岩运输的连续作业，兼具连续工艺和间断工艺的优势，适应性强、生产效率高、生产成本低，可实现智能化集中控制，特别是具有节能环保的优点，符合建设绿色生态矿区的技术条件的优点。

1露天煤矿剥离半连续开采工艺基本概念

露天矿是一种常见的采矿方式，它适用于开采地表下的各种矿石和矿砂。

露天煤矿剥离半连续开采工艺，即用单斗挖机和矿卡将矿坑爆破的土石方运抵破碎站，物料破碎后由输送机传送至排土机并堆排于排土场，破碎及排土装备是系统运行的关键环节。

该工艺具有开采强度大、生产效率高、运输成本低等优点，可有效解决中硬度岩矿超深长距开采运输难题，代表着露天煤矿生产方式升级趋势。半连续开采相较于完全连续开采，在矿石资源密度较低的区域，仍能保持较高的开采效率。同时，由于半连续开采中采矿设备的使用时间较短，相对于完全连续开采，其开采成本也较低。对于露天矿开采而言，表土剥离工艺的合理与否直接影响到采矿效率、环境影响及成本控制。因此，对于表土剥离半连续开采工艺的研究具有重要的意义。

2剥离半连续远距离移设改造技术主要研究内容

黑山露天矿剥离半连续系统组建模式为“单斗挖机-矿卡-固定式破碎站-带式输送机-排土机”，半固定式破碎站为国内露天煤矿生产领域最大型号破碎装备，料仓容积280m³，生产能力9000t/h；带式输送设备由5部半固定式胶带机组成，接续输运距离近6km；排土机受料臂和卸料臂长度均为50米，卸料尾车长45米，排料能力居露天煤矿装备首位。

本套系统利用中煤平朔东露天煤矿原半连续设备，充分结合黑山露天煤矿实际环境，采用模块化设计改造、拆除、远距离运输、创新性安装等技术让设备完全发挥作用，经改造后的半连续系统在国内国际露天剥采领域处于领先位置。系统投运后，半连续系统较传统剥离工艺提升效率30%-40%；减少运输环节作业人员155人、矿卡60台，人员装备压减成效显著；卡车司机全部置换为系统运维人员，运输环节安全风险大幅降低；皮带运输替代燃油车辆，生态环保效益可观。

3 剥离半连续系统远距离移设改造技术应用

3.1破碎站模块化设计改造

由于设备的适应性原因，原自移式破碎站在东露天煤矿使用时故障率较高、生产效率较低，此次移设改造，主要针对原自移式破碎站存在的问题进行研究，对破碎站进行模块化设计和改造，将容易出现故障的部件和缺陷进行提升改造。

3.1.1自移式破碎站设计参数：

额定生产能力：9000t/h；         （实际生产能力：≤6000t/h）

入料粒度：0-2.5m×2m×2m；      出料粒度：0-300mm；

料斗容积：280m3；               破碎物料硬度：0-120MPa。

主要改造的部件包括：底部支座设计为浮筒半固定式，满足快捷移设要求；调整收料斗角度、容量，提升处理能力等。

3.1.2改造后的破碎站主要技术参数如下：

装料设备：100t卡车；       生产能力：9000t/h；

出料粒度：0-400mm；    入料粒度：0-2.5m×2.5m×2m；

破碎物料硬度：0-120MPa；   破 碎 机：双齿辊式；

料斗形式：钢结构料仓；      料斗容积：＞400m3；

卸车车位：4个。

经过设计改造后破碎站整体布置图见下图3.1.2-1。

改造后的半移动破碎站，有选料灵活、入料粒度可控等优点，完全匹配黑山露天煤矿自卸卡车的需求，生产能力得到充分的保证；比较其它半移动破碎站，该破碎站整体形成模块化结构，具有结构紧凑、有效缩短移设时间、降低生产成本的特点；排料胶带机充分发挥回转和俯仰功能，使用更加灵活，设备在重新安装调试后，达到9000t/h的额定生产能力，完全满足工艺要求。

3.2 模块化拆解的施工要点和远距离模块化拆装运输

该破碎站设备总重约1000吨；从平朔东露天煤矿到黑山露天煤矿全程约2630公里，需拉运常规件10车，超常件27车，超常件中单件重量最大的约114吨，单件最长约20.5米，单件最宽约5.3米，单件最高约3.7米。为解决从平朔东露天煤矿到黑山露天煤矿全程约2630公里的远距离运输问题，需要从破碎机拆改阶段进行详细的规划，确保拆除后的设备在安装时能够保证安装精度，经过多轮次方案探讨以及现场踏勘，制定了破碎站模块化的拆装运输技术。

主要包括两个方面内容：一明确确定破碎机模块化的拆解方案和各模块装运顺序，二是解决设备到场后的如何就位安装问题。

3.2.1模块化拆解

破碎站拆除时，首先进行结构分析，根据部件的结构功能和运输要求尺寸、重量等参数，将整台破碎站模块化拆解成大部件，各个大部件保持结构功能上相对完整性和独立性，确保设备再组装时的精度和质量。

在进行模块化拆解前，提前掌握运输线路上设备的最大允许尺寸，如最宽、最高、最重等数据，在进行模块化拆除时，使这些部件的尺寸不超过规划线路的最大尺寸，确保破碎机的部件在运输时可以安全的通过桥梁、隧道、收费站、矿坑等特殊路况。

3.2.2模块化安装施工工艺流程

根据破碎站的整体结构制定施工工艺流程：卸车平台整体规划→安装前准备→现场三通一平检查验收（临时设施、水、电、路通、场地平整）→现场场地平整度验收→破碎站基础检查验收→现场拼装场地测量放线→大型机械进场、吊车、叉车等相应设备按现场需要就位→验收电缆、各种管线及其他→前臂卸料输送机拼装→主梁验收、卸车、安装→下部调整组件安装（水平输送带）→下部溜槽组件→调整组件安装→破碎站支撑结构安装→破碎机外壳安装→破碎机主轴安装→破碎机主减速机安装→破碎机电动机安装→料仓支撑结构安装→板式给料机安装→料仓分层分片安装→磁轭组件安装→破碎站一层平台安装→变压器、润滑泵站安装→电气控制室安装→二层钢结构、走台安装→司机室、起重机安装→三层平台扶手安装→破碎站前门架安装→支撑结构安装→前臂整体安装→平台、走台、爬梯、栏杆安装，焊接打磨→液压千斤顶安装（左右摆动、上下俯仰）→配管安装→电缆桥架安装→电缆电线放线安装→防腐补油漆→配合甲方调试。

3.3 卸车平台整体规划及“宝石型”卸车车位布置

根据黑山露天煤矿自卸卡车的实际情况以及整条系统工艺要求，破碎站受料卡车选择为载重100t自卸卡车，每辆卡车作业时间按2.5min计算，每个车位每小时卸载量为（60÷2.5）×100=2400t，需要4个车位方能达到9000t/h能力要求。4个卸车车位的布置方式，常采用的有两侧对给布置、L形布置，由于破碎站是在既有自移破的基础上进行改造成半固定式，两侧对给布置无法实现，L形布置时每侧的两个卸车车位距离过近，对实际卸车要求较高。

经过方案论证和现场实际需求，对卸车平台车流线路进行整体模拟和规划，确定采用一种既能满足现场平盘要求，又能满足生产能力的“宝石型”布置卸车技术，此卸车技术车位间距较大，卸车时相互影响较小，能够完全满足生产需求。

3.4底部支撑系统改造技术

改造后破碎机为半移动式，原破碎站履带行走机构将被拆除，底部采用4浮筒支撑破碎站重量，4托架置于浮筒上支撑两根横梁，料斗支架采用U型结构，焊接在两根大梁尾部，用于支撑后部料斗重量。浮筒结构和上部结构采用销轴连接，螺栓定位。原车架尾部进行改造，切削后满足基坑90度形状。

所有支撑和承载改造部分均采用Q345E材料钢板焊接制作而成，抗扭抗压，满足工作状态。三点浮筒支撑布置完成后，通过多轮平板将上部结构运输到位，设备准确的落在支撑浮筒上方，销轴固定即可。

3.5料仓改造以及雷达料位自动化检测

根据破碎站的料仓和卸车位设计关系，采用近似4.5倍车载立方考虑；同时考虑到卡车卸载能力、板式给料机负荷、下部钢结构支持强度等因素，选择卸料高度为9.9米的料仓壁高度。从原有料仓壁增高到9.9米不仅仅是扩大斗容的需要，更多的是从自移式破碎站结合电铲中部卸料转移到半移动站料仓壁部分接受自卸卡车卸料的需要。料仓壁不仅仅是原先容积物料为主的需要，而且导料入仓底的功能需要被增强。改造后料仓的有效容积为400立方。

改造料仓与水平面呈55°夹角，保证土石料从自卸卡车倾斜而下先接触料斗斜面，然后依靠惯性滑入板式给料机内；料斗仓壁增加13片，外侧钢板厚度25mm，材质Q345E；内侧为耐磨衬板，厚度25mm，材质HardoX450，容积400m3，增加高频雷达液位计。

该设计特点：一是该料仓满足四个矿用宽体车同时卸车的容积以及位置；二是料仓容积增大，卸料高度低于10米，合理的料仓壁和衬板布置，缓解物料对料仓及重板的冲击，在入料粒度小于1500mm情况下，小于平朔东露天物料对料仓及重板的冲击；三是料仓内部加装NM400或等同的耐磨衬板，衬板大小易于更换。

3.6可拆卸式钢结构拉杆挡土墙安装

破碎站在初始基坑内就位安装后，周边安装与卸车平台等高的钢结构挡土墙。主钢结构挡土墙总长约60米，包括4个卸车位的长度和卸车位两侧延长线。钢制挡墙采用地脚预埋固定和上部锚固拉杆固定，钢挡墙在破碎站移设时可以便捷拆卸，重复利用。

顶部采用车档连接钢制车位的一体结构。这样的车位不仅仅可以保证地面平整，防止破损进而导致回填土部位台阶垮塌。而且可以通过一体结构利用卡车的自重消解卡车车轮作用在车档上产生的冲击力，并消减该冲击力通过车档基础作用到台阶回填土地面，有效的保证了车档的耐冲击能力及对地面的保护。

3.7破碎站全封闭无动力除尘安装

卸车位上方建防尘棚，降低卸车时产生粉尘。排料胶带机头部和下游设备受料口间也采用密封防尘结构。

防尘棚主体结构主要分为两个部分，给料机上方为五立柱高防尘棚，空出4个卸料车位，卸车位封闭采用悬挂防尘胶帘，顶部密封采用彩钢板；破碎机上方为两根主横梁，和高防尘棚相连接，密封采用3mm钢板全密封，防止破碎机破碎石料飞溅，实现破碎站在卸料期间无动力除尘。

防尘棚外每个进车口都设有红绿交通控制灯。卸车位有车和料仓料位超高自动显示红灯，暂停进车。

4剥离半连续系统远距离移设改造技术研究价值及推广价值

剥离半连续系统远距离移设改造技术适用于露天矿山采剥领域，所应用技术，科学合理，工艺先进，可靠性高；对于此类设备的安装或改造有些非常好的参考作用；在国内外尚未见同类技术相关报道，本综合技术达到国际领先水平，具有很高的经济效益和社会效益。

剥离半连续系统远距离移设改造技术技术成果与传统技术相比具有安全可靠、操作性强等优点，在国内煤矿大型机械设备移设工程中属于首创。国内外尚未见同类技术相关报道，本综合技术达到国内领先水平，随着我国大型煤矿及其他大型矿山等建设不断增多，该项技术的推广应用前景将十分广阔。

结论

通过应用剥离半连续系统远距离移设改造技术，将自移式破碎站改造成半移动破碎站后，由于有选料灵活，入料粒度可控等优点，避免了原来破碎站使用时不成功的制约因素。比较其它半移动破碎站，该破碎站保留了原来破碎站整体结构，具有结构紧凑、移设简单方便，时间短、成本低的特点；排料胶带机仍具有回转和俯仰功能，使用更加灵活；设备在黑山露天矿重新安装调试后，较短时间内可以达到9000t/h的额定产能，超过了在中煤平朔东露天煤矿的平均表现能力，也达到了黑山半连续的设计能力要求。

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