回采工作面變坡點(diǎn)改運(yùn)煤系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

徐大連

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

深部礦井特別是資源緊張的礦井，提高煤炭資源回收率，延長工作面開采時(shí)間，對于緩解工作面接續(xù)緊張局面，合理有序推進(jìn)生產(chǎn)布局，延長礦井的開采年限具有重要的意義。與單一煤層相比，多煤層礦井普遍采用聯(lián)合布置方式，采區(qū)主要準(zhǔn)備巷道均布置在上下煤層中間，造成回采工作面兩道采區(qū)運(yùn)煤上山和軌道上山存在一定的高差，往往通過傾斜巖巷連通。工作面回采末期，由于巷道距離短，鄰近采區(qū)運(yùn)輸上山等準(zhǔn)備巷道調(diào)整運(yùn)煤系統(tǒng)較為困難，無法回采至設(shè)計(jì)的停采線，最終造成工作面提前結(jié)束，造成煤炭可采資源的浪費(fèi)，同時(shí)增加了工作面接續(xù)的緊張情況。本文以張雙樓煤礦93604 工作面回采末期運(yùn)輸機(jī)道運(yùn)煤系統(tǒng)改造為研究對象，通過不同改造運(yùn)輸系統(tǒng)方案進(jìn)行對比，分析各方案在效率、回收率、經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)缺點(diǎn)，以期找到最優(yōu)改造方案。

2 地質(zhì)概況

2.1 93604工作面基本情況

-1000m 水平西三采區(qū)，含煤煤層主要為7 煤、9 煤，層間距約50m 左右，布置有兩條上山巷道，分別為-1000m 西三運(yùn)輸上山和-1000m 西三軌道上山，位于7 煤、9 煤中間，距9 煤約25m。93604工作面位于-1000m 水平西三采區(qū)，所在煤層為9煤。煤層厚度1.0~5.8m，平均厚度約2.3m，煤層傾角19~35°，平均24°。工作面頂板為堅(jiān)硬細(xì)砂巖，底板為泥巖，設(shè)計(jì)回采長度1260m，面長172m，可采儲量64.86 萬t。

2.2 93604運(yùn)輸機(jī)道布置

93604 運(yùn)輸機(jī)道分為三個部分，里段為跟煤層頂板掘進(jìn)的煤巷，長度1290m；中間段為傾斜巖巷，長度96.5m，與里段形成約16°夾角的上山變坡點(diǎn)；外段為水平巖巷，長度40.5m，與-1000m 西三運(yùn)輸上山連通。93604 運(yùn)輸機(jī)道共布置四部SJ-2×75 型膠帶輸送機(jī)，分別長153m、458m、458m、375m。超前內(nèi)布置一部SZZ800/250 型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，長度36m。93604 運(yùn)輸機(jī)道外段和中間段為第一部膠帶輸送機(jī)，向里依次為第二、三、四部膠帶輸送機(jī)，第一部膠帶輸送機(jī)與第二部膠帶輸送機(jī)在變坡點(diǎn)搭接形成系統(tǒng)。93604 運(yùn)輸機(jī)道運(yùn)煤系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 93604 溜子機(jī)道運(yùn)輸系統(tǒng)

3 改運(yùn)煤系統(tǒng)方案

3.1 運(yùn)煤系統(tǒng)改造必要性

隨工作面回采，溜子機(jī)道膠帶輸送機(jī)長度不斷減小，直至不能維持正常運(yùn)行時(shí)必須改造運(yùn)煤系統(tǒng)。溜子道第二部膠帶輸送機(jī)保證正常運(yùn)行的長度最小為60m，刨除皮帶機(jī)尾與轉(zhuǎn)載搭接距離，此時(shí)工作面距變坡點(diǎn)90m。根據(jù)設(shè)計(jì)，工作面停采線距變坡點(diǎn)60m，兩者相差30m，此時(shí)停采造成煤炭損失1.83萬t。因此，必須改造運(yùn)輸系統(tǒng)，提高資源回收率。

3.2 運(yùn)煤系統(tǒng)改造方案

（1）方案一

當(dāng)工作面回采至距變坡點(diǎn)90m 時(shí)，拆除第二部膠帶輸送機(jī)，鋪設(shè)一部40T 溜子，長度為60m，轉(zhuǎn)載機(jī)與40T 溜子搭接形成運(yùn)煤系統(tǒng)。隨工作面回采，不斷拆除40T 溜子溜槽，保證轉(zhuǎn)載機(jī)能夠順利向前拉移。

（2）方案二

當(dāng)工作面回采至距變坡點(diǎn)90m 時(shí)，拆除第二部膠帶輸送機(jī)4 節(jié)儲藏架和2 節(jié)皮帶移動機(jī)尾，能夠余出15m 回采空間。當(dāng)工作面回采至距變坡點(diǎn)75m時(shí)，鋪設(shè)一部40T 溜子，長度為45m，轉(zhuǎn)載機(jī)與40T 溜子搭接形成運(yùn)煤系統(tǒng)。隨工作面回采，不斷拆除40T 溜子溜槽，保證轉(zhuǎn)載機(jī)能夠順利向前拉移。

（3）方案三

當(dāng)工作面回采至距變坡點(diǎn)90m 時(shí)，拆除第二部膠帶輸送機(jī)4 節(jié)儲藏架和2 節(jié)皮帶移動機(jī)尾，能夠余出15m 回采空間。當(dāng)工作面回采至距變坡點(diǎn)75m時(shí)，拆除第二部膠帶輸送機(jī)動力裝置，將一部、二部皮帶連成整體，利用原二部皮帶主滾筒、卸載滾筒導(dǎo)向，使上下皮帶能夠在變坡點(diǎn)改變方向。

3.3 方案比較

改造運(yùn)煤系統(tǒng)方案的選擇主要受改造成本的影響，改造成本主要包括設(shè)備費(fèi)用、人工費(fèi)用等。拆除皮帶大架及皮帶機(jī)尾等工作，利用每天早班檢修時(shí)間施工，不需要額外施工時(shí)間。拆除皮帶大架并安裝一套40T 溜子，需一個原班時(shí)間，安裝一部40T 溜子，需費(fèi)用17 萬元，此外每天租賃費(fèi)用約0.3萬元，原班支付人工費(fèi)約3.5 萬元。正常回采期間，原班出煤6 刀，采用40T 溜子出煤時(shí)，原班出煤4 刀。

（1）方案一增加了設(shè)備費(fèi)用、鋪設(shè)40T 溜子人工費(fèi)及改系統(tǒng)后人工費(fèi)。方案一改造運(yùn)煤系統(tǒng)成本為：

式中：

E-設(shè)備費(fèi)用，萬元；

L-人工費(fèi)用，萬元；

E0-設(shè)備基礎(chǔ)費(fèi)用，取17 萬元；

E1-設(shè)備單日租賃費(fèi)，取0.3 萬元；

S-回采距離，取30m；

n-單日回采刀數(shù)，取4 刀；

L2-單日人工成本，取3.5 萬元；

t1-設(shè)備安裝時(shí)間，取1d。

（2）方案二分為兩個階段，第一階段正常回采，第二階段鋪設(shè)40T 溜子，增加了設(shè)備費(fèi)用、鋪設(shè)40T 溜子人工費(fèi)及改系統(tǒng)后人工費(fèi)。方案二改造運(yùn)煤系統(tǒng)成本為：

式中：

E-設(shè)備費(fèi)用，萬元；

L-人工費(fèi)用，萬元；

E0-設(shè)備基礎(chǔ)費(fèi)用，取17 萬元；

E1-設(shè)備單日租賃費(fèi)，取0.3 萬元；

S1-第一階段回采距離，取15m；

S2-第二階段回采距離，取15m；

n1-第一階段單日回采刀數(shù)，取6 刀；

n2-第二階段單日回采刀數(shù)，取4 刀；

L2-單日人工成本，取3.5 萬元；

t1-設(shè)備安裝時(shí)間，取1d。

（3）方案三分為兩個階段，取消了40T 溜子，延長回采時(shí)間增加人工費(fèi)。方案三改造運(yùn)煤系統(tǒng)成本為：

式中：

S-回采距離，取30m；

n-單日回采刀數(shù)，取6 刀；

L-單日人工成本，取3.5 萬元。

根據(jù)計(jì)算，方案三總費(fèi)用29.16 萬元，較方案二節(jié)省費(fèi)用29.94 萬元，較方案一節(jié)省費(fèi)用39.14萬元，經(jīng)濟(jì)效益最好。且方案三回采時(shí)間8.3d，小于方案二回采時(shí)間11.5d、方案一回采時(shí)間13.5d，因此，選用方案三。三種方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 三種方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 工程實(shí)踐

根據(jù)改造系統(tǒng)方案比較，選取方案三進(jìn)行工程應(yīng)用。當(dāng)工作面回采至距邊坡點(diǎn)90m 時(shí)，拆除2 節(jié)皮帶移動機(jī)尾合4 節(jié)儲藏架，并鋪設(shè)H 架，形成系統(tǒng)。工作面繼續(xù)回采，當(dāng)工作面距變坡點(diǎn)75m 時(shí)，再次改造系統(tǒng)，拆除第二部膠帶輸送機(jī)動力裝置和后方5 節(jié)大架，二部皮帶上皮帶繞過卸載滾筒后通過二部皮帶第一臺主滾筒導(dǎo)向后與一部皮帶上皮帶連成一體，二部皮帶下皮帶繞過壓帶滾筒后通過一部機(jī)尾滾筒導(dǎo)向后與一部皮帶下皮帶連成一體，通過一部皮帶裝置張緊后形成運(yùn)煤系統(tǒng)，如圖2 所示。

圖2 改運(yùn)煤系統(tǒng)示意圖

運(yùn)煤系統(tǒng)改造分步進(jìn)行，拆除皮帶大架等工作利用早班檢修時(shí)間進(jìn)行，工作量較小，避免了大規(guī)模改造系統(tǒng)造成生產(chǎn)的中斷和待回設(shè)備堆積，確保了生產(chǎn)平穩(wěn)。與此同時(shí)，減少了鋪設(shè)40T 溜子，避免了回采過程中不斷拆除溜槽工序，提高了作業(yè)安全性，加快了回采進(jìn)度。

5 結(jié) 語

回采工作面運(yùn)輸機(jī)道邊坡點(diǎn)的存在使傳統(tǒng)改造運(yùn)煤系統(tǒng)方案無法實(shí)施，本文提出鋪設(shè)40T 溜子、利用皮帶滾筒導(dǎo)向等方式優(yōu)化改造運(yùn)煤系統(tǒng)，利用經(jīng)濟(jì)效益方式對比分析，選定最終方案，并進(jìn)行工程應(yīng)用，應(yīng)用效果良好，提高了資源回收效率，加快了回采進(jìn)度。