長平煤業末煤快速裝車系統的改造設計

王浩淇

（山西晉城煤業集團勘察設計院有限公司，山西 晉城 048006）

1 項目建設的必要性分析

1.1 現有生產系統概況

長平煤業現有生產系統包括山上場地和山下場地。山上場地主要是長平煤業選煤廠部分，包括原煤儲煤場、溢流煤倉、分級車間、主廠房、轉載點及棧橋等；山下場地主要包括原煤倉、篩分破碎車間、塊煤產品倉、末煤產品倉、鐵路裝車站等設施。

礦井所產原煤經主井提升到地面，主井來煤經由幾條上山帶式輸送機轉載至山上原煤存儲及洗選系統，洗后的洗混塊、洗末、末煤等產品均通過同規格的幾條串聯的下山帶式輸送機分時段運至山下產品裝車倉。

山下塊煤裝車倉和末煤裝車倉內塊煤、末煤產品通過倉下皮帶轉載后給至5605裝車皮帶上，通過5605皮帶運至鐵路裝車站裝車。鐵路裝車站只有一條裝車線和一個裝車點，不能實現產品的同時裝車。現有裝車系統如圖1所示。

1.2 現有生產系統存在的問題

（1）外運系統能力不足

按照晉煤集團公司要求和長平公司發展規劃，長平煤業礦井2016年起生產能力達到10.0Mt/a，當僅塊煤系統排矸時，系統產品產量最大，此時產品產率約為90%，產品總共9.0Mt/a，相應的外運系統生產能力需要配套達到9.0Mt/a。現有山下鐵路外運系統裝車能力為4.9Mt/a，現有汽車外運系統主要擔負塊煤產品的外運，裝車能力1.5Mt/a。現有裝車系統存在2.6Mt/a的末煤裝車缺口，不能滿足礦井生產需求。

圖1 現有山下裝車系統圖

（2）現有汽運裝車場地裝車困難

現有汽車裝車場地狹小，不能實現多品種（塊煤、末煤）、多車型裝車。根據現場觀察，汽車自排隊結束至調整好位置準備裝車所需時間約為5min，掉頭困難且經常擁堵。

目前汽運利用三部溜子實現簡易裝車，裝車速度慢，效率低。裝車過程中汽車需要多次移動，容易出現撒煤現象，另外現有裝車場地排水不暢，地面上煤泥水橫流，有損廠容廠貌。

（3）裝車系統能力不足影響生產

現有生產系統汽運能力不足，生產中經常出現滿倉的現象，導致各個裝車倉頻繁倒運，出現煤損并且增加盤煤費用。

鑒于上述三點，現有生產系統外運能力不足，影響生產，因此新建末煤汽車裝車系統，提高汽運系統能力，進而提高整個外運系統能力。

2 方案的設計及優化

長平煤業山下場地現有3個Ф22m的末煤筒倉（如圖1所示），上、下煤倉均為末精煤倉，中倉為篩末煤倉。初步確定在現有篩末煤倉東側布置轉載皮帶及汽車快速裝車站，末原煤通過倉下帶式給煤機卸料，經轉載皮帶運至新建汽車裝車點裝車。

初步方案的流程如圖2所示，初步方案的布置如圖3所示。

圖2 初步方案流程圖

圖3 初步方案布置圖

初步確定方案后，從以下兩個方面對初步方案進行優化：

（1）增置配煤環節

由于山下3個筒倉存儲的煤產品不同，本次設計如果單純從篩末煤倉（中倉）進行接煤，系統的利用率較低。設計在中倉東側邊緣處新建一處轉載點，通過一條配煤皮帶將南側筒倉與轉載點相連，末精煤產品可以通過配煤皮帶運至轉載點，進而落到轉載皮帶上，然后運至裝車點裝車。方案布置如圖4所示。

多布置一跳配煤皮帶，不僅可以實現單獨的篩末煤產品裝車或者末精煤產品裝車，同時還可以通過調節兩個煤倉倉下帶式給煤機的出煤量，實現末原煤與末精煤產品的配比，得到不同質量要求的產品，大大提高了經濟效益。

圖4 優化后方案布置圖

（2）增設緩沖煤倉

裝車點主要實現末煤產品的裝車功能，上層為轉載皮帶，下層為汽車過道，汽車停好后，開啟轉運系統，來煤通過溜槽落至汽車車斗內，汽車裝車處下方為地磅，地磅檢測裝車達到要求后，轉運系統設備關閉，汽車駛出。

設計在裝車點中間設一個緩沖漏斗，如圖4所示。緩沖漏斗的存儲能力約為50t，可以有效地減少轉載系統的啟停次數，降低設備的故障率，節約電力消耗，提高經濟效益。

優化后的工藝為在現有末原煤倉東側布置新建的轉載點及汽車快速裝車站。末原煤倉（中倉）倉壁開孔改造，將倉下東南側卸料口原有振動給煤機拆除，安裝帶式給煤機，同時新增一條篩末煤倉至裝車點帶式輸送機（轉載皮帶）；末精煤倉（南倉）倉壁開孔改造，將倉下東北側卸料口原有振動給煤機拆除，安裝一臺加長的帶式給煤機，同時新增一條末精煤倉至轉載點帶式輸送機（配煤皮帶），配煤皮帶于轉載點處搭接到轉載皮帶上；產品煤經帶式輸送機向東運至新增的汽車快速裝車點裝車。優化后方案流程圖如圖5所示。

圖5 優化后方案流程圖

3 設計解決的技術難點

本次設計旨在保持原有地面裝車系統能力不變的情況下，新增2.6Mt/a的末煤汽車裝車外運能力，設計主要解決了以下技術難點：

（1）改造空間狹窄的問題

原有末煤筒倉直徑為22m，每個倉下有4個卸煤口，每個卸煤口安裝有1個斜板閘門及1臺振動給煤機。卸煤口正下方為皮帶，卸料處均有行人樓梯，筒倉內設備布置密集，改造難度大。

針對筒倉現狀，設計拆除煤倉下卸煤口處的斜板閘門和振動給料機，更換為平板閘門和加長型的帶式給料機[1]，帶式給料機高度較低，給料距離遠，而且可以調整給料量。由于帶式給料機可以實現上部吊裝，下面的空場地即可作為轉載皮帶和配煤皮帶機尾支架的安裝位置，這樣，筒倉即具備了新增產品汽運裝車系統的改造條件。

（2）配煤皮帶角度的問題

本工程是改造工程，以少占用場地為原則。轉載皮帶傾角為17.7°，為了使配煤皮帶搭接到轉載皮帶上，由于2個皮帶的機尾都在同一標高，這樣就需要配煤皮帶采用更大的角度。本次設計中配煤皮帶的角度為18.7°，超過了皮帶手冊中規定的18°[2]。

將長平筒倉內存儲的末精煤產品取出后作試驗，發現在傾角為19°的皮帶上運輸，末煤并沒有出現下滑的現象，故設計中調整配煤皮帶布置為18.7°的傾角，可以滿足本工程的配煤轉運要求。

（3）存在斜皮帶的問題

本項目設計和施工中的一大難點就是配煤皮帶的布置及定位。配煤皮帶在總平面上既非南北走向，也非東西走向，從末精煤倉（南倉）搭接至轉載點。

一般設計中設備的軸線與建筑的軸線平行或垂直，以建筑物的軸線作為設備的定位依據[3]。本次設計中配煤皮帶中心線及機頭機尾軸線即不與原有建筑物（筒倉）軸線平行或垂直，也不與新建單體建筑（轉載點及裝車點）軸線平行或垂直。

故在本次設計中，對配煤皮帶布置時均留有200mm左右的調整余地，以防安裝過程中由于誤差出現無法安裝的情形。截至本文編寫為止，本項目已投入試運轉，安裝過程中未出現任何問題。

4 總結

本文以晉煤集團長平煤業新建末煤汽車快速裝車系統為研究對象，在現有裝車系統維持不變的情況下，增加了末煤的汽車裝車系統，大大提高了總系統的外運能力。實踐效果表明，新建的末煤汽車快速裝車系統運行效果良好，基本上可以滿足末煤汽車外運裝車的要求，同時具有相當的經濟效益。

本設計采用在原有筒倉基礎上增設汽車外運系統的方法解決裝車能力不足的問題，為同類型礦井煤倉裝車系統改造設計提供了參考。