武建強(qiáng)， 陳曉斌

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心 礦山采掘裝備及智能制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西 太原 030024）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

非公路礦用自卸車卸料仿真分析比較及應(yīng)用★

武建強(qiáng)， 陳曉斌

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心 礦山采掘裝備及智能制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西 太原 030024）

介紹了國內(nèi)大型露天礦山半連續(xù)運(yùn)輸發(fā)展?fàn)顩r以及礦山開采工藝及其配套設(shè)備，通過對(duì)卸料過程進(jìn)行模擬仿真，得出了220 t級(jí)及360 t級(jí)兩種不同規(guī)格的重型礦用自卸車各自較為準(zhǔn)確的停車卸料位置，既實(shí)現(xiàn)了卸料過程的料砸料，又避免了物料直接砸在破碎機(jī)的橫梁上導(dǎo)致橫梁襯板的頻繁磨損，其對(duì)國內(nèi)礦山用戶礦用汽車的合理選型及與破碎站的配合設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。

半移動(dòng)破碎站 重型礦用自卸車 卸料過程仿真分析

1 國內(nèi)大型露天礦山半連續(xù)運(yùn)輸發(fā)展?fàn)顩r

隨著國際露天礦規(guī)模及產(chǎn)能擴(kuò)大化的需求，雖然非公路礦用自卸車具有機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、性能可靠、前期投資小、管理簡單等優(yōu)點(diǎn)。但單一的單斗挖掘機(jī)—卡車間斷開采工藝已難以提高開采的經(jīng)濟(jì)效益，且汽車自重能耗高、油料和輪胎消耗量大、維修費(fèi)用高、單位運(yùn)輸成本高，僅適用于較短距離的運(yùn)輸作業(yè)。隨著開采礦坑的加深，當(dāng)自身選定的排土場（或選礦堆場）距離采場比較遠(yuǎn)時(shí)，運(yùn)輸成本會(huì)迅速增加。經(jīng)論證比較，當(dāng)物料運(yùn)輸距離大于3～4 km時(shí)，采用汽車-破碎-膠帶機(jī)運(yùn)輸方案則更合理。例如國內(nèi)已投產(chǎn)多年的齊大山鐵礦、首鋼水廠鐵礦等礦山因運(yùn)距大均采用的是汽車-破碎-膠帶機(jī)的聯(lián)合運(yùn)輸方案。

露天礦汽車-破碎-膠帶機(jī)運(yùn)輸?shù)拈_采工藝環(huán)節(jié)包含兩個(gè)部分：前半段為間斷工藝環(huán)節(jié)，由單斗挖掘機(jī)和汽車運(yùn)輸環(huán)節(jié)組成；后半段為連續(xù)工藝環(huán)節(jié)，由破碎站和膠帶運(yùn)輸機(jī)等組成。關(guān)于前后兩個(gè)環(huán)節(jié)的能力匹配，間斷部分的能力應(yīng)略大于連續(xù)部分的能力，即汽車的給料能力應(yīng)能滿足破碎機(jī)腔體內(nèi)擠滿物料的連續(xù)破碎要求。

2 礦山開采工藝及配套設(shè)備

太原重工股份有限公司（以下簡稱公司）將為國內(nèi)某超大型露天銅多金屬礦山提供4套60-110E型旋回式半移動(dòng)破碎站，用于其礦石的初級(jí)破碎。礦山設(shè)計(jì)規(guī)模：原礦開采量300 kt/d，即90 000 kt/a，采場距離選礦堆場約8 km。根據(jù)上述指導(dǎo)原則，用戶最終確定了礦石開采采用半連續(xù)開采工藝系統(tǒng)：單斗挖掘機(jī)-汽車-破碎站-帶式輸送機(jī)-選礦堆廠。同時(shí)，配套了兩種不同規(guī)格自卸車分別為北方重汽的NTE260（220 t級(jí)）和美國Terex公司的MT5500（360 t級(jí)），國產(chǎn)與進(jìn)口產(chǎn)品相結(jié)合，在保持技術(shù)水平先進(jìn)的同時(shí)降低了設(shè)備采購成本。汽車與破碎站配套整體布局圖如圖1所示。

圖1 汽車與破碎站配套整體布局圖

3 汽車卸料仿真分析

由220 t級(jí)和360 t級(jí)兩種不同規(guī)格的重型礦用自卸車給破碎站給料，尤其360 t級(jí)超重型大汽車為國內(nèi)首次與旋回式半移動(dòng)破碎站配套使用，為防止車輛在卸料時(shí)將物料直接砸在旋回破碎機(jī)的橫梁上，而是將所卸物料先砸在受料倉內(nèi)部物料上，然后再滑至破碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行物料的破碎，對(duì)這兩種汽車卸料過程采用EDEM離散元分析軟件進(jìn)行仿真分析，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎站棧橋上汽車倒車時(shí)卸料車擋的精確定位。兩種規(guī)格汽車主參數(shù)分析比較見下頁表1。

表1 兩種規(guī)格汽車主參數(shù)分析比較表

汽車裝料時(shí)模擬采用35立方鏟斗從其正上方落料，汽車堆裝部分物料按2∶1進(jìn)行堆裝，物料嚴(yán)格按破碎機(jī)給料粒度進(jìn)行配比（圖2為物料分布曲線圖），從而達(dá)到與實(shí)際汽車裝載接近的效果，圖3為汽車裝滿物料的效果圖。

圖2 物料分布曲線圖

圖3 汽車裝完物料的效果圖

物料主要參數(shù)：破碎機(jī)給料粒度1 000～1 400 mm為9%，400～1 000mm為31%，0～400mm為60%；物料松散容重1.753 t/m3，自然安息角38°,物料內(nèi)摩擦角37°～42°。

模擬過程中，分別選取了汽車車斗舉升結(jié)束的車斗卸料點(diǎn)末端與受料倉內(nèi)壁對(duì)齊時(shí)至汽車卸料位相對(duì)后移350mm、500mm、700mm、1000mm時(shí)的4個(gè)位置，對(duì)兩種規(guī)格的汽車卸料采用EDEM軟件做了模擬分析（圖4為汽車卸料過程仿真效果圖）。另外我們通常會(huì)認(rèn)為大物料會(huì)拋的距離比較近，而小的物料會(huì)拋的比較遠(yuǎn)，因此特意裝500～1 000mm大顆粒物料進(jìn)行卸料曲線的模擬分析（圖5為汽車裝載大顆粒物料卸料效果圖）。

圖4 汽車卸料過程仿真效果圖

圖5 汽車裝載500～1 000mm大顆粒物料卸料效果圖

4 結(jié)論

1）通過比較得出大汽車NTE260和MT5500裝載物料噸位及容積差主要明顯區(qū)別在車斗寬度上。另外NTE260的卸料速度大于MT5500卸料速度，通過EDEM軟件分析得出NTE260的卸料點(diǎn)位置最遠(yuǎn)處略大于MT5500的卸料點(diǎn)位置最遠(yuǎn)處。

2）通過對(duì)大汽車在各種卸料位的數(shù)據(jù)分析比較，NTE260大汽車在車斗舉升結(jié)束的末端距離受料倉內(nèi)側(cè)面700mm卸料時(shí)，物料砸在了受料倉內(nèi)自然形成的料堆上，而不會(huì)直接砸在破碎機(jī)橫梁上；再選取大汽車MT5500，舉升結(jié)束的末端距離受料倉內(nèi)側(cè)面700mm時(shí)卸料，同樣物料不會(huì)直接砸在破碎機(jī)橫梁上。

3）分別選取大汽車NTE260和MT5500車斗舉升結(jié)束的末端距離受料倉內(nèi)側(cè)面700mm時(shí)，假設(shè)均在其車斗中堆裝有500～1 000mm大顆粒物料，計(jì)算結(jié)果表明其卸料拋物線形狀與裝有標(biāo)準(zhǔn)配比給料粒度的物料在卸料時(shí)的形狀是基本一致的，受物料形狀影響較小。

4）最后結(jié)合分析結(jié)果、汽車外形尺寸及輪胎尺寸等設(shè)計(jì)出適合兩種規(guī)格汽車的車擋結(jié)構(gòu)及在破碎站兩個(gè)棧橋上的具體安裝位置。

上述結(jié)論僅是針對(duì)到目前為止國內(nèi)配套使用仍較少、載重量巨大的兩種特定規(guī)格的汽車卸料過程進(jìn)行的仿真分析，得出了各自較為準(zhǔn)確的停車卸料位置，既實(shí)現(xiàn)了卸料過程的料砸料，又避免了物料直接砸在破碎機(jī)的橫梁上導(dǎo)致橫梁襯板的頻繁磨損，其對(duì)國內(nèi)礦山用戶礦用汽車的合理選型及與破碎站的配合設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。

Com parison and App lication of Simulation Analysis for M ining Truck Discharge

W u Jianqiang,Chen Xiaobin
（Technology Center of Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,State Key Laboratory of M ining Equipment and Intelligent M anufacturing,Taiyuan Shanxi030024）

The semi-continuous transportation developmentof domestic large open pitmine and mining technology and equipment are introduced.Through the simulation of the unloading process,accurate parking and unloading positions for 220 t and 360 t heavy dump truck are got,namely thematerial smashing in unloading process,which avoids the frequentwear of lining board of the beam caused bymaterial fall directly on beam of crusher,providing reference for reasonable selection ofmine truck for domestic users and the design of crushing station.

semi-mobile crushing station；heavymining truck；simulation analysis of discharge

TH123

A

1672-1152（2017）05-0102-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.39

2017-08-18

礦山采掘裝備及智能制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室配套經(jīng)費(fèi)（201605D111008-02）

武建強(qiáng)（1979—），男，本科，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)就職于太原重工股份有限公司技術(shù)中心，主要從事露天礦山半連續(xù)開采機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。

（編輯：王瑾）