1、管帶機使用條件
    (1)物料運輸距離比較長、自然地形陡峭、復(fù)雜；膠帶機沿途需要多次進(jìn)行轉(zhuǎn)彎的復(fù)雜地形中布置。
    (2)輸送的物料對周圍環(huán)境具有一定污染性，如：煤炭、水泥、粉煤灰以及石灰石碎石等物料。
    (3)管帶機沿途環(huán)境要求比較高等。
2、管帶機特點
2.1優(yōu)點
    (1)可密閉輸送散狀物料
    物料在輸送過程中，不會灑落、泄漏：也不會產(chǎn)生粉塵。完全實現(xiàn)無污染輸送物料。
    (2)空間上可“任意”彎曲布置輸送線路
    管狀帶式運輸機可以實現(xiàn)小半徑、三維空間轉(zhuǎn)彎，可繞過各種障礙物及設(shè)施——公路、鐵路、河流、村莊等——無需設(shè)中間轉(zhuǎn)運站。
    (3)可提高輸送傾角
    管狀帶式運輸機的輸送傾角可以達(dá)30°以上．大大縮短物料的運輸距離、降低運輸成本。
    (4)無跑偏現(xiàn)象
    管狀帶式運輸機一般不會產(chǎn)生“跑偏”現(xiàn)象。
    (5)可雙向輸送物料
    管狀帶式運輸機在特殊的工藝要求下．其下分支也可輸送物料，實現(xiàn)雙向輸送物料的目的。
    (6)廊道占地面積少
    在同等運輸量的情況下．管狀帶式運輸機廊道約是普通運輸機的1/3，廊道占地面積少，設(shè)備安裝比較簡單。
2.2缺點
    管狀帶式運輸機單機造價略高：在帶速和帶寬相同的條件下，管狀帶式運輸機輸送能力較低：對物料瞬間過載的承受能力較低；存在輸送帶的扭轉(zhuǎn)問題，嚴(yán)重時會使輸送帶的邊緣進(jìn)入兩個托輥的間隙內(nèi)，造成輸送帶的損壞等。
3、青山寨石灰石礦山概況
    青山寨石灰石礦位于旬陽縣甘溪鎮(zhèn)。礦區(qū)地形中間高四周低，最高海拔標(biāo)高922.30m，最低標(biāo)高460m，地形坡角約300．地表溝谷呈樹枝狀．屬低山陡坡地形。植被較發(fā)育，溪流切割較深。
    石灰石破碎車間布置在礦山。破碎后的碎石運輸進(jìn)廠有三種方案可選：第一是汽車裝車后沿約15km的鄉(xiāng)村公路直接運輸進(jìn)廠。這條道路基本是沿旬河河岸輾轉(zhuǎn)。路面寬約4.Om左右，為泥結(jié)碎石路面。沿途要穿過旬陽北火車站、三個村莊、旬河、冷水河及一座隧道等設(shè)施，路況條件較差；生產(chǎn)安全無法保證；環(huán)境污染嚴(yán)重；同時礦車運輸成本很高，也不利于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。
    第二方案是用普通管帶機經(jīng)3個轉(zhuǎn)運站運輸進(jìn)廠。由于膠帶輸送機沿途溝谷錯綜復(fù)雜．自然地形起伏較大，地形坡度一般在300—40。，特別是在過冷水河處，溝兩側(cè)地形坡度平均在400左右，溝深約250m,溝寬90m上下。因此，膠帶輸送機輸送工況比較復(fù)雜。生產(chǎn)輸送環(huán)節(jié)多；管理比較復(fù)雜；膠帶機廊道開挖土石方工程量大：還要修建約920m的斜峒，施工難度較大、施工周期長；對環(huán)境影響也較大。
    第三種方案就是使用一條管帶機直接運碎石進(jìn)廠。這樣，其施工難度相對較�。荷�產(chǎn)管理也比較簡單，對周圍環(huán)境影響最小。但其基建投資較大，而且在國內(nèi)、外水泥工廠的石灰石礦山應(yīng)用更為少見實。
    鑒于本項目碎石輸送諸“第一”的特殊情況，經(jīng)過多次與堯柏水泥有限公司領(lǐng)導(dǎo)及國內(nèi)外設(shè)備廠家交流與溝通及調(diào)研后，業(yè)主最后堅定采用管帶機方案。
3.1當(dāng)?shù)貧庀髼l件
    本區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)型氣候。
    (1)氣溫
    年平均氣溫：15.4℃；
    極端最低氣溫：-9.6℃；
    極端最高氣溫：41.5℃。
    (2)濕度
    年平均相對濕度：80.00；
    日平均不大于：95%；
    月平均不大于：90%。
    (3)氣壓
    年平均氣壓：978.3MPa；
    年最高氣壓：980.8MPa;
    年最低氣壓：975.5MPa。
    (4)降雨量
    年平均降雨量：851.2mm．集中在7～9月份，8、9月份為汛期，常洪水成災(zāi)。
    日最大降雨量：122.5mm;
    年最大降雨量：1085.2mm。
    霜凍期10月至翌年3月。無霜期253天。
    (5)風(fēng)速、風(fēng)向
    年平均風(fēng)速：0.7m/s；
    最大風(fēng)速：16.0m/s：
    瞬間最大風(fēng)速：33.0m/s。
    (6)地震烈度
    地震烈度為Ⅵ度，地震波加速度：水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g。
3.2膠帶輸送機運輸物料特征
    石灰石礦山設(shè)計采礦能力175.4萬t/a，采用輪休工作制，年工作300天，每天2班，每班8h。
    物料：破碎后的石灰石碎石；
    物料粒度：0—75mm(占90%)；
    物料容重：1.45t/m3；
    抗壓強度：93.0-110.0MPa，平均為101.50MPa;
    物料溫度：常溫；
    物料濕度：1.0%。
3.3基本參數(shù)
    管徑：∮350；
    帶寬：1350mm;
    水平長度：6 895.18m；
    總長：7041.43m;
    提升高度：-383.7m;
    帶速：3.15m/s；
    額定輸送量：850t/h;
    最大輸送量：1 000t/h;
    電機功率：4x630kW(頭、尾均為雙變頻調(diào)速電機驅(qū)動)；
    驅(qū)動電壓：690V;
    拉緊方式：垂直重錘+液壓絞車組合拉緊（頭部布置）；
    平均填充率：57%，最大65%;
    鋼芯膠帶：帶強Srl2500_3.0( 8+6)；
    膠帶的總厚度：22mm;
    膠帶安全系數(shù)：8.23：
    驅(qū)動滾筒直徑（表面鑄膠）：1250mm；
    圍包角≥190。：
    拉緊滾簡直徑1000mm;
    圍包角≥180。：
    總投資：1.2億元。
3.4平面方向布置
    該管帶機在水平平面布置上．中間設(shè)有9個轉(zhuǎn)彎拐點（左6、右3），轉(zhuǎn)彎半徑350m~805m，水平轉(zhuǎn)角8.70~74.2a，曲線弧段長33.35m—632.83m。管帶機水平轉(zhuǎn)彎極為復(fù)雜的地段位于拐點“D6”．“JD9”組成的一個“S”型水平轉(zhuǎn)彎角度為63.40和74.20．即管帶機下行從西康鐵路（含二線）的橋下穿過進(jìn)入旬河后又提升跨過216國道（見圖1），之后要繞過幾戶居民區(qū)。管帶機這一段的水平布置是目前世界上管帶機第一次實現(xiàn)如此復(fù)雜、反向、大角度水平轉(zhuǎn)彎布置（見圖2）。
3.5垂直方向布置
    在垂直方向上．管帶機整體運輸高度-382.7m(其中，總提升高度259.8m，總下運高度642.5m)，上坡坡度0~18.00；下坡坡度-3.9—-19.5°，共設(shè)有26條弧段（凹弧段14條、凸曲線12條），凹弧段半徑350.0—805.0m．弧長20.5～196.9m．凸弧段半徑350.0一805.0m．弧長21.5~219.6m；弧段之間的直線距離3.9~418.9m。尤其在穿冷水河段設(shè)計比較困難：管帶機先從高處以-18.0。/530.0m(坡度，水平長度，下同)下行，之后0.00/280.0m水平運行后又以18.00/260.0m上行后穿0.030/430.0m平峒(平峒長320.0m)。
    為了克服管帶機穿冷水河處的困難、降低鋼結(jié)構(gòu)的高度，設(shè)計時，管帶機中心線斜交自然地形線，從而加長了管帶機的水平長度，避免出現(xiàn)管帶機廊道土石方大挖或過多的高支腿出現(xiàn)，有利地改善了管帶機的工況，避免了管帶機在此處出現(xiàn)“爆管”現(xiàn)象見圖3。
3.6膠帶機廊道
    管帶機露天布置，采用單側(cè)檢修通廊（在跨越公路、鐵路和河流及頭尾段時，采用雙側(cè)走道）。膠帶機鋼結(jié)構(gòu)廊道寬206m．平臺及露天棧橋兩側(cè)設(shè)有欄桿。鋼桁架頂部全程采用大波紋壓型彩板密封，彩板下面布置電纜橋架。立柱采用混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)面高出地面30cm，共設(shè)立柱295根（組），最大棧橋跨度63m(跨216國道)．最大鋼支柱高度68m多（過冷水河處）。
3.7主要部件
    (1)托輥
    管帶機管狀段采用雙三變形專用托輥組，在膠帶機的頭尾及轉(zhuǎn)彎段設(shè)置角度可調(diào)的導(dǎo)向托輥和糾偏托輥。托輥外徑∮=133mm．軸承4G306。
    (2)清掃裝置
    工作面清掃器采用聚胺脂復(fù)合材料的新型結(jié)構(gòu)清掃器，其磨擦系數(shù)低、防腐蝕、防斷裂、不會傷及皮帶，有利于保護(hù)鋼繩芯膠帶，具有安全性。并在頭部設(shè)置了轉(zhuǎn)刷清掃器，進(jìn)一步提高清掃質(zhì)量。
    非工作面清掃器同樣采用采用聚胺脂復(fù)合材料的二級V型清掃器，為了防止拉緊滾筒粘結(jié)，在其前設(shè)一級V型非工作面清掃器。
    (3)拉緊裝置
    拉緊裝置采用垂直重錘+液壓絞車組合拉緊，布置在膠帶機的頭部附近。
    (4)保護(hù)裝置
    本輸送機保護(hù)裝置包括：地址編碼型拉繩開關(guān)、地址編碼型跑偏開關(guān)、溜槽堵塞檢測器、縱向撕裂檢測器、料流檢測器、聲光報警裝置和帶式輸送機綜合保護(hù)儀等，它們承擔(dān)著本輸送機及上下游設(shè)備整個系統(tǒng)的現(xiàn)場信號采集和檢測任務(wù)，通過光纖傳輸信號和沿線8組Rl0箱．保證了其采集和檢測信號的正確．性和靈敏度，并切實提高了監(jiān)控系統(tǒng)的自動化水平。啟動前．沿線每隔200m的聲光報警裝置發(fā)出啟動信號30s，提醒沿線檢修人員注意即將啟動：運行后如發(fā)現(xiàn)異常情況，沿線任意位置地址編碼型拉繩開關(guān)或跑偏開關(guān)動作動作，中控室即刻就知道動作位置和故障發(fā)生地點。
    管帶機全程采用防雨防護(hù)。頂面設(shè)置罩、底面過公路和鐵路部分設(shè)置截料板，防止物料飛濺造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。
    (5)防腐與油漆
    為了防止鋼結(jié)構(gòu)等生銹、腐蝕，鋼結(jié)構(gòu)焊接為成品后，首先采用噴砂預(yù)處理，其除銹質(zhì)量必須達(dá)到Sa2 1/2級。為確保表面處理的質(zhì)量和提高漆膜的附著力．用作表面處理的鋼球或砂粒的直徑不得大于1mm，以保證處理后的表面既有一定的粗糙度，但粗糙度又不大于100。底漆采用環(huán)氧富鋅底漆，中間層采用環(huán)氧云母氧化鐵，面漆為氯化橡膠樹脂漆。每層漆噴一到三遍，保證環(huán)氧富鋅底漆厚度60um．環(huán)氧云母氧化鐵厚度80um，氯化橡膠樹脂漆厚度80um。漆膜總厚度不小于220um。
3.8  電氣控制、監(jiān)控系統(tǒng)
    本管帶機總長比較長，采用多臺變頻電機頭、尾(頭2、尾2)聯(lián)合驅(qū)動。
    驅(qū)動系統(tǒng)采用“S”形曲線啟動，保證膠帶機啟動更平穩(wěn)；同時，膠帶機的停車過程將通過變頻器可控停車。啟動時間不小于90s。
    電氣控制系統(tǒng)采用的是工業(yè)以太網(wǎng)及其光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)及ROFIBUS DPP現(xiàn)場總線及其光纖網(wǎng)絡(luò)。
    (1)控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)具有良好的開放性、互連性�？刂葡到y(tǒng)及綜合安全保護(hù)裝置對膠帶機運行過程進(jìn)行故障自動監(jiān)測、報警等控制功能。
    (2)監(jiān)控系統(tǒng)
    監(jiān)控系統(tǒng)采用中央控制級(CCL)、現(xiàn)地控制單元(LCU)和遠(yuǎn)程I/O單元(RIO)三級分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.9設(shè)計原則
    由于本輸送機水平線路和斷面線路十分復(fù)雜，為防止膠帶運行過程中出現(xiàn)爆管、撒料和超過許可的扭曲、扁管、塌帶等現(xiàn)象出現(xiàn)，在管帶機平面和立面線路中，應(yīng)遵循以下設(shè)計原則：
    (1)在系統(tǒng)總體布置設(shè)計上，盡量加大水平轉(zhuǎn)彎半徑，減少轉(zhuǎn)彎角度，同時對稱布置水平轉(zhuǎn)彎弧段，保證總體上管帶左右兩側(cè)的張力基本相等：
    (2)對于特殊復(fù)雜地形，上述條件不能滿足時，盡量使大轉(zhuǎn)彎角度的水平轉(zhuǎn)彎弧段遠(yuǎn)離頭部，盡量使大轉(zhuǎn)彎角度的水平轉(zhuǎn)彎弧段為單一弧段：
    (3)以上條件不能滿足，必須布置復(fù)合轉(zhuǎn)彎弧段時，使凸弧段包含在水平轉(zhuǎn)彎弧段中，凹弧段可不受限制；
    (4)在復(fù)雜地形布置情況下，盡量在接近頭部位置采用一段凹弧段，以利膠帶的穩(wěn)定和糾正扭曲。
    (5)在水平轉(zhuǎn)彎弧段，布置平底和尖底組合的六邊形托輥組：
    (6)在水平轉(zhuǎn)彎弧段，布置擋邊專用輥子：
    (7)在長距離、大運量管帶機膠帶、功率選型時，以盡量選用低強度、低橫向剛度膠帶為宜。
3.10設(shè)計中幾個難點
    (1)在平面線路布置設(shè)計中，在距頭部3km位置，管帶機需斜跨200m寬的漢江，并同肘下穿西康鐵路橋和正在建設(shè)的鐵路復(fù)線，剛過漢江，又需盡快提升并跨過216國道，之后再繞過幾戶居民區(qū)，這一段工況相當(dāng)復(fù)雜，不可避免地出現(xiàn)60.43°與74°組合的的“S”轉(zhuǎn)彎，同時與立面-18°~14°上下行出現(xiàn)的大角度凹凸弧組合，對管帶機的穩(wěn)定運行十分不利。設(shè)計時，根據(jù)前述的設(shè)計原則，盡量對稱布置水平轉(zhuǎn)彎，盡量加大轉(zhuǎn)彎半徑，此位置采用了水平轉(zhuǎn)彎半徑350～805m．立面轉(zhuǎn)彎也采用了350-805m的轉(zhuǎn)彎半徑，同時適當(dāng)減少了托輥間距．保證了在此段膠帶的穩(wěn)定運行。
    (2)在膠帶機的縱平面設(shè)計中，過冷水河段的工況最為惡劣。該處溝深約250m。膠帶機以-180的坡度下行經(jīng)冷水河一段平段后就又以180坡度上行。由于膠帶機坡度比較陡，同時上、下行坡長又比較長而中間平段卻很短。因此，膠帶機最有可能在此段發(fā)生“爆管”情況。為了改善膠帶機的工作工況，設(shè)計肘，特意提高了膠帶機設(shè)計標(biāo)高（此處的鋼桁架跨度分別為30.7m和45.0m，土建基礎(chǔ)為5m左右，鋼支柱的高度達(dá)68.5m。由于此鋼支柱很重，需要的大型起吊設(shè)備進(jìn)入此段現(xiàn)場難度很大。在設(shè)備安裝時，此處所需工期最長。
    (3)在在尾部膠帶成形5組托輥開始就出現(xiàn)了39.47。的水平轉(zhuǎn)彎，并同時伴隨-19.50的下運．膠帶極易發(fā)生扭曲，并導(dǎo)致回程帶進(jìn)入展開段時發(fā)生嚴(yán)重跑偏，甚至膠帶無法展開。為此在布置托輥組時，有意使托輥組安裝板向膠帶扭曲相反方向傾斜．并在展開段設(shè)置展帶輥組，引導(dǎo)回程膠帶跑正。
4、結(jié)語
    經(jīng)過天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司、四川自貢運輸機械有限公司以及堯柏特種水泥有限公司的所有參建工程技術(shù)人員的大量辛勤工作，這條總投資12億元、“目前世界上輸送量最大、運輸工況最為復(fù)雜、亞潮第一長度”的管狀帶式運輸機，經(jīng)歷了18個月的緊張施工，終于在2009年11月11日一次性重載試車成功。
    經(jīng)過近一年多的生產(chǎn)運行，整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)、安全可靠、效率高、噪音低、無揚塵、不擾民、無污染，各項指標(biāo)均達(dá)到合同的規(guī)定——滿足生產(chǎn)實際需要。
    4000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的管帶機的正常投入使用，標(biāo)志著我國管帶機從線路定線、設(shè)計理念、設(shè)備制造、電氣控制、現(xiàn)場施工、安裝水平達(dá)到了一個新的水平，也奠定了我國在管帶機領(lǐng)域在世界上占有一席之地。
    管帶機特別適宜自然地形條件十分復(fù)雜、環(huán)境條件要求特別苛刻的碎物料輸送：前期投入可能稍大些（也不是絕對的，投資會因項目的具體情況而定），但可以大大降低生產(chǎn)運輸成本、可以美化運輸環(huán)境、減少運輸廊道占地面積。目前其投資水平基本能夠適宜中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，尤其是國家在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排、創(chuàng)造和諧社會的大背景下其發(fā)展前景會更力光明。特別是跟公司這條“世界級“管帶機的投產(chǎn)使用更是為我國長距離碎物料的運輸提供了一條新的途徑。