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        提高基建礦井出矸效率的思考與實(shí)踐

        2014-12-26 05:43:22趙晉軍
        技術(shù)與市場(chǎng) 2014年12期
        關(guān)鍵詞:煤倉(cāng)立井礦車

        趙晉軍

        (晉城煤業(yè)集團(tuán) 胡底煤業(yè),山西 晉城048214)

        1 礦井概況與出矸系統(tǒng)現(xiàn)狀

        晉煤集團(tuán)沁水胡底煤業(yè)有限公司是晉煤集團(tuán)的控股子公司,為設(shè)計(jì)能力60 萬(wàn)噸/年單獨(dú)保留礦井。礦井是煤與瓦斯突出礦井,因此主要石門和井底硐室都布置在頂?shù)装鍘r層中,出矸是制約礦井建設(shè)的主要環(huán)節(jié)之一。胡底煤業(yè)基建初期,分三個(gè)區(qū)域組織生產(chǎn),分別為主斜井、副立井和蒲池風(fēng)井,井下各頭面掘進(jìn)過(guò)程中,采用國(guó)內(nèi)巖巷掘進(jìn)主要的掘進(jìn)工藝:鉆爆法爆破落矸、耙斗裝巖機(jī)配合礦車出矸[1],隨著礦井井巷距離的伸長(zhǎng)和掘進(jìn)頭面的增加,其因環(huán)節(jié)多、效率低對(duì)掘進(jìn)效率的制約日益突顯。

        2 出矸系統(tǒng)中存在的突出問(wèn)題

        1)工作面直接出矸至礦車,受到礦車供給的制約,不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸,生產(chǎn)效率不能有效釋放。隨著隨著礦井主要巷道的延伸,運(yùn)輸距離逐漸增長(zhǎng),運(yùn)輸工作量增大,對(duì)生產(chǎn)組織的制約更加嚴(yán)重。

        2)炮掘工作面主要使用耙矸機(jī)出矸工藝,存在以下缺點(diǎn):①需要定期移機(jī),每次移耙矸機(jī)影響生產(chǎn)3 d 左右。②出矸時(shí)鋼絲繩擺動(dòng)容易損壞工作面風(fēng)筒、探頭,造成意外事故。③鋼絲繩牽引容易產(chǎn)生摩擦火花,不適于高瓦斯、高突礦井使用。

        3)隨著礦井建設(shè)的逐步推進(jìn),井筒功能的逐漸實(shí)現(xiàn),原主斜井、副立井、蒲池風(fēng)井三個(gè)區(qū)域各自獨(dú)立生產(chǎn)的格局將被打破,逐漸形成副立井出矸、下料,主斜井出煤的永久生產(chǎn)系統(tǒng),副立井的提升能力將成為礦井建設(shè)的瓶頸。

        3 優(yōu)化胡底煤業(yè)出矸系統(tǒng)的主要做法

        1)要優(yōu)化出矸系統(tǒng),主要的思路是實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸。根據(jù)我公司以副立井提升矸石為主的現(xiàn)狀,規(guī)劃礦井出矸線路,從工作面式矸和主要線路出矸兩部分來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸。

        3.1 工作面出矸系統(tǒng)優(yōu)化

        扒渣機(jī)不僅可能快速地將工作面的矸連續(xù)的上皮帶,還可以方便地在臨時(shí)支護(hù)后安全快速的挖低工作面的矸堆,以滿足支護(hù)要求。它與其他出矸方式相比有以下優(yōu)點(diǎn)[2]:①安全性能好。扒渣機(jī)出矸作業(yè)完成靠機(jī)械臂來(lái)完成,工作面迎頭出矸時(shí),人可以在在離空頂較遠(yuǎn)的地方完成,而耙矸機(jī)出矸時(shí),當(dāng)工作面堆矸較高不能進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)時(shí),人員不得不在距空頂較近的地方將矸出低,再進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且安全系數(shù)小。②適用能力強(qiáng)。扒渣機(jī)自身重量較輕,接地比壓小于0.1 MPa(260 巖巷掘進(jìn)機(jī)接地比壓為0.2 MPa),同巖巷掘進(jìn)比相比對(duì)巷道底板的巖性要求低,適用范圍廣。③出矸效率高。耙矸機(jī)通過(guò)卸載臂搭接轉(zhuǎn)載機(jī)與巷道皮帶實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接,能快帶連續(xù)地將工作面的矸出至皮帶上,與側(cè)裝機(jī)相比,出矸時(shí)機(jī)身行走距離短,從而實(shí)現(xiàn)安全高速出矸;與耙矸機(jī)相比,減少了省去了周期性移機(jī)的時(shí)間,相對(duì)效率高。④現(xiàn)場(chǎng)管理優(yōu)。扒渣機(jī)能在每個(gè)循環(huán)將工作面的矸出凈,與耙矸機(jī)出矸相比,能保證巷道幫部支護(hù)及時(shí)到位,工作面標(biāo)準(zhǔn)化易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo),而且能夠推行正規(guī)循環(huán)作業(yè),提高巷道掘進(jìn)效率和工程質(zhì)量控制。

        圖1 優(yōu)化后工作面出矸系統(tǒng)

        3.2 主要出矸線路系統(tǒng)優(yōu)化

        在副立井車場(chǎng)裝矸實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸方面,采取了平矸倉(cāng)+耙矸機(jī)+水平車場(chǎng)的出矸系統(tǒng)。由于在副立井車場(chǎng)要裝矸至礦車,其效率在一定程度上受到礦車供給的影響,為滿足在礦車供應(yīng)不上時(shí)工作面不間斷出矸,在輔助運(yùn)輸石門設(shè)計(jì)了平矸倉(cāng),在沒(méi)有空車的情況下工作面出矸,先可通過(guò)矸倉(cāng)口耙矸機(jī)配合儲(chǔ)滿矸倉(cāng)。矸倉(cāng)寬3 m,深1.5 m,長(zhǎng)20 m,容積為90 方,能夠滿足主運(yùn)石門或輔運(yùn)石門一個(gè)循環(huán)的儲(chǔ)矸量。輔運(yùn)石門矸倉(cāng)處為“機(jī)軌合一”布置,矸倉(cāng)口安裝耙矸機(jī)時(shí),先用混凝土灌注0.3 m 左右的臺(tái)階,在耙矸機(jī)卸料口安裝導(dǎo)料槽,導(dǎo)料槽斜向矸倉(cāng)另一側(cè)的軌道,保證距軌面高不低于1.5 m。耙矸機(jī)出矸時(shí),在另一側(cè)的軌道上由電瓶車牽引一列車,逐個(gè)進(jìn)行裝矸,減少人工推車工作量,提高裝矸作業(yè)效率。

        圖2 改進(jìn)后平矸倉(cāng)出矸系統(tǒng)

        3.3 利用礦井主運(yùn)系統(tǒng)形成出矸線路

        圍繞形成連續(xù)出矸系統(tǒng)的思路,結(jié)合礦井建設(shè)期間出矸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出煤量的特點(diǎn),提出了利用礦井提煤的主運(yùn)煤系統(tǒng)出矸的思路,一方面緩減副立井提升能力的壓力,一方面提高礦井出矸的效率。但要將出煤系統(tǒng)改為出矸系統(tǒng),必須對(duì)井底煤倉(cāng)進(jìn)行改造。

        3.3.1 主斜井底矸倉(cāng)改造的原因

        在主斜井底設(shè)計(jì)有500 方的煤倉(cāng),煤倉(cāng)直徑8 m,垂直高度30 m,若直接用來(lái)儲(chǔ)矸出矸,存在兩個(gè)問(wèn)題:一是大塊矸石的沖擊將可能對(duì)煤倉(cāng)下口造成損壞;二是泥巖比煤更容易相互粘接而發(fā)生堵倉(cāng)事故,因此需要對(duì)煤倉(cāng)進(jìn)行改造。

        3.3.2 煤倉(cāng)增加緩沖橫梁

        通過(guò)計(jì)算煤倉(cāng)上口皮帶往煤倉(cāng)內(nèi)落矸的曲線,在煤倉(cāng)下鎖口部上方,在倉(cāng)壁上留設(shè)預(yù)留孔,搭設(shè)兩組40 號(hào)工字鋼做橫,使矸石落下后先砸在橫梁上再反彈到煤倉(cāng)下口,減小對(duì)煤倉(cāng)下鎖口的直接沖擊。

        3.3.3 煤倉(cāng)安裝給煤機(jī)

        為減少煤倉(cāng)出矸時(shí)的堵倉(cāng)事故,對(duì)煤倉(cāng)做了雙給煤機(jī)設(shè)計(jì)。兩個(gè)給煤機(jī)前后并排布置,后面的給煤機(jī)通過(guò)加裝導(dǎo)料槽上主斜井皮帶。在出矸過(guò)程中,主要使用前面的主給煤機(jī)出矸,再發(fā)生堵倉(cāng)事故時(shí),開(kāi)啟后面的給煤機(jī)出矸,在煤倉(cāng)內(nèi)矸石放空后,便可能很輕松地處理處理堵倉(cāng)事故。

        3.3.4 煤倉(cāng)上口改造

        為防止大矸塊進(jìn)入煤倉(cāng)對(duì)煤倉(cāng)造成沖擊和發(fā)生堵倉(cāng)事故,通過(guò)加裝導(dǎo)料槽和改裝上口,使上口只能夠通過(guò)0.3 m 以下的矸石,對(duì)大矸塊做到嚴(yán)格限制。

        4 取得的效果

        1)通過(guò)在輔助運(yùn)輸石門使用扒渣機(jī),工作面的單進(jìn)水平由50 m/月提升至80 m/月,提升了60%。

        2)通過(guò)在主運(yùn)石門、輔運(yùn)石門使用水平矸倉(cāng)+巷道皮帶的連續(xù)出矸方式,有效地提高了礦井出矸效率,最大日出矸量450車,滿足了巷道掘進(jìn)要求。

        3)對(duì)主斜井底煤倉(cāng)改造后,大大地提高了礦井出矸能力,并且使出矸系統(tǒng)連續(xù)順暢,保證了各頭面的正常掘進(jìn)。

        5 結(jié)語(yǔ)

        出矸工藝是巖巷掘進(jìn)的關(guān)鍵工序之一,是決定巖巷掘進(jìn)效率的主要因素之一,高突高瓦斯礦井石門及盤區(qū)大巷以巖巷布置為主,在礦井進(jìn)入二期工程后,必須形成連續(xù)的工作面裝矸和主要線路出矸的連續(xù)排矸系統(tǒng)。通過(guò)扒渣機(jī)出矸工藝與皮帶運(yùn)輸加矸倉(cāng)形成的連續(xù)出矸方式,可能大大地提高礦井矸石排放能力,提高掘進(jìn)效率;并且礦井在建設(shè)期間,通過(guò)對(duì)煤倉(cāng)的改造,可能利用礦井主運(yùn)系統(tǒng)先臨時(shí)用于矸石排放,優(yōu)化礦井出矸線路,簡(jiǎn)化排矸工藝,從而礦井進(jìn)尺水平,加快礦井建設(shè)。

        [1] 楊曉,楊永興,楊淼. 巖巷掘進(jìn)連續(xù)排矸系統(tǒng)的應(yīng)用與分析[J].煤礦機(jī)電,2012(5).

        [2] 平永生.挖斗式裝巖機(jī)在井巷工程中的使用[G]//2007年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2007.

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