礦井煤倉結構設計優化

劉永生

（國投新集劉莊礦業股份有限公司總工辦，安徽 潁上 236200）

1 概況

國投新集劉莊煤礦井田位于安徽省淮南新集礦區口孜-劉莊區的東段，其東以F5斷層與謝橋煤礦接壤，西以F12斷層與口孜東井田毗鄰，南自F1斷層和原地系統內17-1煤層-1000m底板等高線的地面垂直投影線，北至1煤層隱伏露頭。全井田東西走向長16.0km，南北傾斜寬3.5～8.0km，面積約82.21km2。礦井設計生產能力一期為3.0Mt/a，二期工程為8.0Mt/a，2012年通過安徽省經信委產能核定為 1140Mt/a。一水平開采深度為-762m，計劃二水平深度為-1000m。

礦井采用綜合機械化回采，日均回采原煤3.8萬噸。為完成設計產能，必須保證煤炭運輸系統的安全穩定，否則將難以完成工作任務，因此除了機電故障影響以外，膠帶運輸機是否正常運轉、煤倉結構是否安全可靠是影響任務完成的另一個主要因素。為此，如何保障膠帶運輸機安裝運行與煤倉結構穩定成為設計過程中必須考慮的問題之一。

2 礦井煤倉施工與安裝膠帶運輸機安裝現狀及存在問題

2.1 礦井煤倉類型及煤倉施工

目前采用立井布置方式的大型礦井中，生產過程中的煤炭主要臨時存儲在井下煤倉中，井下煤倉根據服務對象的不同分為兩種：主井煤倉和采區煤倉。主井煤倉主要作用是臨時存儲全礦井下生產的原煤，采區煤倉主要作用是存儲相應采區或區段生產的原煤。

采區煤倉服務年限在6年以上，主井煤倉服用年限與礦井服務年限相同，長達幾十年。因此煤倉施工質量必須保證，盡量避免修復煤倉。為保證煤倉結構穩定，目前煤倉設計均采用鋼筋混凝土結構，混凝土強度不低于C40，混凝土厚度不低于650mm。

2.2 膠帶運輸機安裝現狀及存在問題

劉莊煤礦工作面煤炭主要運輸方式為：工作面采出的煤炭通過膠帶運輸機運輸到采區煤倉，再通過采區煤倉下口的膠帶運輸機運輸到主井煤倉，主井煤倉的煤通過主井內箕斗提升到地面。顯而易見，綜合機械化回采礦井煤炭運輸主要采用強力膠帶運輸機設備。根據膠帶運輸機結構特點，安裝時需在煤倉倉冒位置施工膠帶運輸機地腳螺栓基礎。基礎位置與煤倉倉冒位置有重疊區域，然而煤倉倉冒采用鋼筋混凝土澆筑，混凝土強度不低于C40。傳統施工順序是先施工煤倉，后施工膠帶運輸機基礎。施工膠帶運輸機基礎過程中，為避免破壞倉冒結構，主要采取改造膠帶運輸機卸載架長度。改造后膠帶運輸機經常會出現變形、開焊現象，造成膠帶運輸機不斷更換零部件或燒焊作業，不僅影響正常運輸生產，而且存在安全隱患。

3 優化前后方案的對比

3.1 優化前方案

煤倉施工時，倉冒施工采用一次澆筑成型，未預留膠帶運輸機固定螺栓孔。倉冒澆筑過程中，不增加鋼筋，采用素混凝土結構，混凝土整體強度有限。后期安裝膠帶運輸機時，膠帶運輸機固定螺栓分布在煤倉倉冒位置，固定螺栓孔下方為煤倉倉體，不具備承載能力，所有壓力均分布在倉冒上；同時安裝膠帶運輸機時，需要根據膠帶運輸機型號重新施工膠帶運輸機固定螺栓孔。開挖混凝土時引起煤倉倉冒結構的破壞，同時在生產過程中，由于膠帶基礎受力和震動較大，進一步加大對倉冒的破壞，由于倉冒采用混凝土結構，混凝土內部破壞后外表不易被發現，因此存在不易被發現的安全隱患。

3.2 優化后方案

煤倉設計過程中，根據劉莊煤礦現有膠帶運輸機型號及固定螺栓位置分布情況，膠帶運輸機固定螺栓預留孔位置基本一致。設計期間，將膠帶運輸機基礎與煤倉基礎一次性施工完成，并提前預留好膠帶運輸機固定螺栓孔，安裝皮帶后再二次澆筑成整體（具體見圖1）。

圖1 優化前后方案對比

4 優化后效果分析

4.1 煤倉穩定性得到提高

優化后，膠帶運輸機安裝過程中，不再人為破壞煤倉倉冒混凝土結構，膠帶運輸基礎施工過程中，采用鋼筋混凝土結構，增加了倉冒混凝土強度，煤倉穩定性得到提高。

4.2 膠帶運輸機安全性得到保障

優化后，避免了人為因素對膠帶運輸機的改造，膠帶運輸機結構強度得到保障，更換膠帶運輸機部件數量和燒焊次數明顯較低，實現了連續運輸生產，更好得滿足安全生產需要。

4.3 經濟效益顯著

鋼筋可采用作業過程中產生的廢舊錨桿，增加了廢舊物資的回收利用，節省材料成本的同時增加了混凝土強度。

4.4 可實現多方向運輸

根據采面布置情況，可能出現煤倉四周不同方向均需安裝一部膠帶運輸機，此時可根據需要安裝膠帶運輸機的位置和方向，通過設計優化煤倉倉冒鎖口的布置形式，提前預留每一部膠帶運輸機的固定螺栓孔，保證煤倉結構的穩定性，避免后期人為破壞煤倉，實現多方向運輸。

5 結語

通過優化設計以后，目前采用優化后方案施工的煤倉已經投入使用，根據現場具體安裝使用情況，膠帶運輸機的安裝工期可以提前近一周，安裝期間的安全得到保障，同時避免了人為改造膠帶運輸機，膠帶運輸機的使用壽命得以延長。

通過優化設計，將治理安全隱患關口前移，將隱患消滅在萌芽狀態，降低了后期治理安全隱患的成本，實現了經濟效益的最大化。

[1]張榮立,何國緯,李鐸.采礦工程設計手冊[M].煤炭工業出版社,2005.