复杂地形条件下的长输送廊道选线设计_张立春.pdf

2023年第1期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）01-76-04【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.01.027复杂地形条件下的长输送廊道选线设计张立春（安徽海螺建材设计研究院有限责任公司，安徽芜湖241000）摘 要：胶带机是水泥行业最常使用的一种输送设备，长距离的胶带机输送廊道受周边环境、地方政策等影响比较大，因此其前期线路的选择尤为重要，可谓是项目成败的关键。本文以某水泥工厂灰岩输送廊道为例对廊道前期选线设计作简要的剖析包括平面选择，也包括剖面上的布置。关键词：胶带机廊道；选线；前期；复杂地形Route selection design of long conveying corridor under complex terrain conditionsZhang Lichun（Anhui Conch Building Materials Design and Research Institute Co.,Ltd.,Wuhu,241000 China）Abstract:The belt conveyor is one of the most commonly used conveying equipment in the cement industry,and the long-distance beltconveyor corridor is greatly affected by the surrounding environment and local policies,so the selection of its early route is particularlyimportant,which can be said to be the key to the success of the project.The selection of corridor route includes not only the plane selection,but also the layout on the section.In this paper,taking the limestone conveying corridor of a cement plant as an example,the preliminary route selection design of the corridor is briefly analyzed.Key words:belt conveyor gallery；line selection；early stage；complex terrain0前言胶带运输机又称为带式输送机，是一种连续运输的机械，其性能稳定可靠，目前被广泛应用于水泥、电厂、钢铁、煤矿等行业的生产线，其运输物料可为块状、粒状、粉状等，适应性强。胶带输送机仅为一种输送设备，通常在架空输送段需要设置检修通道等，该类检修通道与胶带机共同称之为输送廊道，简称廊道。廊道线路的选择对物料的输送效率及成本起着决定性作用，因此一个项目前期输送廊道的选线至关重要。本文以贵阳市某水泥工厂#2灰岩矿廊道选线设计为例，对长距离输送廊道的线路选择作简要的剖析。1水泥工厂简介1.1自然地理及气候本项目水泥工厂及配套的灰岩矿山地形属云贵高原中部低山地形，以低山、丘陵为主的岩溶峰丛丘陵洼地槽谷地貌。由近南北向的山脉组成。气候属于亚热带季风温和湿润气候,年平均气温14，年平均降雨量1186.7mm，降水量多集中在57月。1.2工厂简介本项目水泥工厂坐落于贵州省贵阳市清镇市循环经济园区，为34500t/d熟料水泥生产线，具有年产660万t水泥粉磨能力并配套39MW余热发电系统，是贵州省单一产能最大的工厂。生产的水泥广泛用于交通、工业、民用、建筑等工程，主要销往贵阳、毕节等贵州各地，为推动地方经济发展作出了突出贡献。1.3配套#2灰岩矿山简介本项目水泥工厂配套灰岩矿山2座，#1灰岩矿与水泥主厂区相连，矿山生产规模为600万t/a；#2灰岩矿位于主厂区北侧约5.5km处，矿山生产规模为200万t/a，目前通过载重汽车将矿石运输至主厂区水泥生产使用。#2灰岩矿位于清镇市北27km处，隶属于清镇市卫城镇金安村所辖。矿区为一近南北向的长方形，矿区西侧距004县级公路（清镇卫城）800m，矿区有简易公路与004县道相通，矿山至水泥厂直线运距约5.5 km，至清镇市运距约27km，至站街镇运距约9 km，交通十分方便。根据#2灰岩矿 2021年度矿山储量年报，截止2021年12月31日，矿山在+1370m+1230m标高范围内目前保有资源量5275.82万t，按年开采200万t计算，该矿山可服务约26年。1.4现有矿石运输系统简介由于#2灰岩矿距主厂区约 5.5km，矿山脚下距开采工作面的运矿道路长约2km，目前该矿山所生产的矿石全部通过外委民用载重汽车运输至主厂区石灰石破碎站处进行破碎加工，该破碎站距省道距离约2.5 km，因此#2灰岩矿生产的矿石需通过汽车运输约 10 km 方可破碎加工。该运输距离相对较远，运输成本及风险相对较大。2廊道选线设计2.1新建廊道缘由工程建设张立：复杂地形条件下的长输送廊道选线设计-762023年第1期考虑#2灰岩矿矿石汽车运输距离约10 km，吨运输成本约5.8元，相对较高。汽车运输需经过约5.5 km社会公路（铝城大道），该道路两侧居民较多，且附近农田较多，存在安全、环保等一系列问题。为避免车辆行驶过程中的不可预测风险，同时响应国家环保部门的要求，提出使用胶带输送廊道的方案，经细致研讨、经济比选，发现该方案前期投入成本较大，建设周期较长，但项目建成后的运营成本较低，且能够满足安全、环保等要求，因此#2灰岩矿山至水泥工厂间拟增设胶带输送机廊道。另，胶带机廊道的建设需配套建设破碎系统，破碎系统拟选位置位于#2灰岩矿山西南侧脚下。2.2新增廊道选线设计目前常用胶带输送机主要为普通胶带机、曲线胶带机和管状胶带机三种，优缺点及适用范围对比见表1。结合上表中不同类型胶带机的特点，经现场踏勘，#2灰岩矿至水泥工厂主厂区间地形和环境均较为复杂，包含高山、深谷、农田、村庄、工厂、水塘、树林、坟地等，因此对廊道选线影响较大。由图1可看出，#2灰岩矿山至水泥工厂主厂区间环境较为复杂，建设胶带机输送廊道选线难度较大，且廊道建设期间不得影响水泥工厂现有#1灰岩矿的采矿作业，因此需要精准的选择廊道走向及胶带机类型方可。通过观察和分析图2，不难得出，铝城大道与林地范围之间有一定的空间可用于廊道的贯穿使用，但该区基本农田较为密布，因此方案实施的可行性基本为零，予以否决。根据贵阳市相关政策，林地范围可予以调规，但调规难度较大、调规时间较长，因此本次廊道选线需避开农田、林地范围及#1灰岩矿矿权范围等影响因素。基于以上问题，本次设计胶带机廊道选线本着尽量少占地的原则，采用转折或转弯+隧道形式较为合理，因此主要方案如下：方案一：全部采用普通胶带机；类型普通胶带机曲线胶带机管状胶带机优点1.设备简单、成熟，运行较好，设备故障率低2.投资成本低1.设备简单、成熟，运行较好，设备故障率低2.能够平面曲线布置，满足一定的使用要求1.设备适应能力强，能够满足复杂环境下的运输条件2.平面转弯处曲率半径相对较小，可小于1000m3.胶带机爬坡能力大缺点1.仅能够平面上直线布置，不得转弯，受环境影响较大2.胶带机爬坡一般不超过141.曲率半径较大2.对施工、安装及控制系统要求较高3.胶带机爬坡一般不超过141.对施工、安装及控制系统要求较高2.设备成本相对较高，且钢材使用量较大，且运输能力相对较小3.运行时噪音相对较大适用范围周边环境简单处周边环境中等复杂处周边环境较为复杂且地形变化较大处表1不同胶带输送机对比图1矿山与厂区位置影像图2矿山与厂区间林地范围工程建设张立：复杂地形条件下的长输送廊道选线设计-772023年第1期方案二：采用普通胶带机+曲线胶带机；方案三：采用管状胶带机+曲线胶带机；不同胶带输送机对比见表 1。根据图 3 或图 4，方案一与方案二的第一、二段布置相同，为普通胶带机廊道；方案二与方案三后半段布置相同，均为曲线胶带机布置廊道；方案三前半段为管状胶带机廊道；所有方案最后一段廊道均为普通胶带机廊道，该段廊道将物料输送至水泥工厂现有输送廊道上。以下简要对三个方案进行定性比选分析，不同方案参数对比见表2，经济造价对比见表3。方案一：该方案第一段廊道途径山体、村庄、农田边缘、坟墓等，环境复杂；第二段廊道主要经过山体和山谷，工程量偏大；第三段廊道需与林业部门协调，进行林地规划调整。沿该方案廊道中心线绘制廊道纵向剖面图进行详细布置，发现该方案前两段廊道工程量均较大，高开挖和高支架位置较多，拆迁工程量较大，因此前期的基建、拆迁费用较高；第三段廊道为避免占用林地和影响沿线的工厂等，需采用地下隧道方案，但整段廊道约90%为隧道，投资成本较高，性价比较低。目前环保要求越来越高，采用普通胶带机廊道虽运行稳定、施工简单、维护方便，但无形中增加了转运点数量，即扬尘点和安全隐患点数量增加，对运行管理不利。方案方案一方案二方案三胶带机类型普通胶带机普通胶带机+曲线胶带机管状胶带机+曲线胶带机参数第一段长约1095m；第二段长约500m；第三段长约2905m，其中隧道段长约2600m；第四段长约565m。转运站4座第一段长约1095m；第二段长约500m；第三段长约2910m，其中隧道段长约2600m；第四段长约565m。转运站4座。第一段长约1970m；第二段长约2352m，其中隧道段长约2021m；第三段长约565m。转运站3座方案方案一方案二方案三胶带机类型普通胶带机普通胶带机+曲线胶带机管状胶带机+曲线胶带机主要参数普通胶带机总长约5 065m，其中廊道段长约2 465m，隧道段长约20600m；转运站4座普通胶带机总长约2160m，曲线胶带机总长约209100m；廊道段长约204700m，隧道段长约206000m；转运站4座普通胶带机总长约5650m，曲线胶带机总长约203520m，管状胶带机总长约109700m；廊道段长约208660m，隧道段长约200210m；转运站3座投资造价/万元设备费用2 7332 7353 086施工费用5 8265 8455 303安装费用273274309合计8 8328 8548 698图3方案布置图（一）图4方案布置图（二）表2不同方案参数对比表3不同方案经济造价对比输送廊道输送廊道工程建设张立：复杂地形条件下的长输送廊道选线设计-782023年第1期方案二：该方案第一段和第二段廊道与方案一相同；第三段廊道采用曲线胶带机，人为调整廊道的输送方向，避开林地范围界线。该方案相比于方案一最大的优点在于输送方向的灵活性，可根据实际需要进行调整，能够避免许多用地方面的问题，一定程度上对方案一的第三段廊道选线进行了优化设计，但隧道长度基本无变化。该方案前两段廊道与方案一有着同样的缺陷，总体性价比不高。方案三：该方案采用管状胶带机取代方案一、二中的第一段和第二段廊道，由于管状胶带机为圆筒状，可在空间上任意方向的转弯运行，且爬坡能力较大，因此在地形条件允许的情况下尽可能的减少基建工程量、拆迁费用，降低对周边环境的影响。通过使用管状胶带机，可至少减少1个转运站，考虑该类型胶带机设备的成本相对较高，约为普通胶带机价格的1.5倍，因此本着节约投资的理念，该方案未能全部使用该类型胶带机，而是在靠近林地边缘处设置转运站，下游胶带机与方案二的第三段基本相同，采用曲线胶带机。通过对本方案胶带机廊道中心线剖面的绘制，不断地调整胶带机的纵向布置，力求达到最优化布置。在优化第二段曲线胶带机廊道时，沿胶带机运行方向布置三段隧道，三段隧道的长度根据周边环境及胶带机运行的坡度确定。由于第三段隧道位于#1灰岩矿区内部，考虑#2灰岩矿山的服务年限（胶带机廊道的寿命），结合#1灰岩矿矿权位置、终了开采边坡及该区域矿石的品位等因素，第三段隧道需下行至#1灰岩矿最低开采标高以下，以确保矿山开采和廊道施工相互无影响。2.3方案经济比较由于本项目目前属于前期阶段，廊道所经之处总体位置相差较小，因此项目方案经济比选仅需考虑设备费用、施工费用（含隧道施工费用）及安装费用即可。设备购置费用：参照同规模其他工程的实际订输送廊道输送廊道隧道1439420隧道2隧道31 162原始地形线矿权范围矿权范围矿权范围最低开采按标高+1 2401002003004005006007008009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024000110012001300110012001300货合同价及部分设备制造厂的报价计算，普通胶带机设备综合单价约5 000元/m，曲线胶带机设备综合单价约 5 000 元/m，管状胶带机设备综合单价约70500元/m。转运站设备费用50万/座。施工工程费用：建筑工程费用参照国内现行类似工程建设项目造价水平，结合贵阳市人工单价水平，按本方案所提供的工程内容进行估算，普通胶带机土建施工（包括混凝土或钢结构支架、钢行架、廊道封闭等）综合单价约70000元/m，曲线胶带机土建施工综合单价约70500元/m，管状胶带机设备综合单价约70500元/m，隧道施工费用约150000元/m。转运站土建施工费用暂按50万/座计算。安装工程费用：采用类似工程概算指标进行计算，约为设备购置费用的10%。根据上表得知，方案一、二投资造价高于方案三。通过对三个方案进行比较，结合本项目周边环境的实际情况，方案三优于方案一、二，因此本项目廊道的选线建议采用管状胶带机+曲线胶带机的结合方式，廊道平面布置总体按图4进行微调、细化设计即可。3结论胶带机廊道在水泥行业用处比较广泛，属常用的输送设备，在进行长输送廊道前期线路比选时，应进行比较细致的调研、收集现场实际材料，方案设计时应综合考虑多种潜在影响因素，如地形、高差、周边环境、地方政策等，择中取优，实现最合理的选线方案。参考文献1 马彦飞，尤利剑.浅谈胶带机走廊空间整体模型的分析设计J.煤炭工程,2011,1（8）:11-13.（编辑：于欢）（收稿日期：2022-08-30）图5输送廊道第二段剖面图工程建设张立：复杂地形条件下的长输送廊道选线设计-79