煤礦輸料孔井下存裝運(yùn)料設(shè)計(jì)

武少鵬

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司 生產(chǎn)處，山西 長(zhǎng)治 046204)

1 問題的提出

山西高河能源有限公司下階段計(jì)劃南北兩翼同時(shí)開拓，并且回采工作面采用沿空留巷技術(shù)，使得井下對(duì)物料的需求量劇增，大大加重了副立井的運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。基于此，高河能源公司在小莊風(fēng)井場(chǎng)地設(shè)置了地面輸料孔(見圖1)，以緩解副立井輔助運(yùn)輸?shù)膲毫ΑＨ欢锪贤ㄟ^地面輸料孔進(jìn)入井下后，物料的儲(chǔ)存、裝載、運(yùn)輸?shù)瘸蔀殛P(guān)鍵，必須進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)，否則既影響物料輸送效率，也勢(shì)必埋下安全隱患。

圖1 小莊風(fēng)井地面輸料孔平面

2 物料儲(chǔ)存方式的選擇

2.1 物料儲(chǔ)存方式的種類

輸料孔井底儲(chǔ)存物料方式通常有兩種：堆積式和倉(cāng)儲(chǔ)式。所謂堆積式就是物料通過輸料孔進(jìn)入井下后，直接自然灑落在一個(gè)密閉的硐室中，再經(jīng)過人工方式裝入物料車中，運(yùn)至物料所需地點(diǎn)，見圖2。所謂倉(cāng)儲(chǔ)式就是物料通過輸料孔進(jìn)入井下后，進(jìn)入一個(gè)儲(chǔ)存筒倉(cāng)中，裝料車在筒倉(cāng)底部進(jìn)行物料裝載，見圖3。

圖2 物料堆積式儲(chǔ)存方式示意

圖3 物料倉(cāng)儲(chǔ)式儲(chǔ)存方式示意

綜合考慮輸料孔與各大巷之間的位置，以及裝車的效率等因素，本文設(shè)計(jì)采用倉(cāng)儲(chǔ)式的接料方式。

2.2 儲(chǔ)料倉(cāng)設(shè)計(jì)

井下用料分為粗骨料和細(xì)骨料，根據(jù)高河能源的實(shí)際情況，粗骨料主要用于大巷的鋪底及沿空留巷的柔摸支護(hù)墻體，細(xì)骨料主要用于巷道的錨噴支護(hù)，基于此，存放粗、細(xì)骨料要布置兩個(gè)獨(dú)立的料倉(cāng)，見圖4。

料倉(cāng)選用圓形倉(cāng)，接料倉(cāng)頂部標(biāo)高為+452.0 m，接料倉(cāng)高度6.6 m，直徑為6.0 m，設(shè)計(jì)最大堆料高度為6 m。支護(hù)參數(shù)如下：倉(cāng)壁部分采用錨噴臨時(shí)支護(hù)，與C30混凝土砌碹復(fù)合支護(hù)方式。砌碹厚度400 mm，錨桿采用D20 mm×2 400 mm螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×800 mm；倉(cāng)漏斗部分采用鋪設(shè)耐磨鋼板及鋼筋混凝土澆筑。接料倉(cāng)倉(cāng)口安設(shè)電液平板閘門，型號(hào)為DPZ-100。

圖4 粗細(xì)骨料分倉(cāng)儲(chǔ)存示意(mm)

3 運(yùn)料車場(chǎng)及相關(guān)硐室選擇

3.1 運(yùn)料車場(chǎng)布置方式的選擇

根據(jù)輸料孔的位置及大巷布置，井下運(yùn)料車場(chǎng)的布置分為折返式和環(huán)形式兩種方式，如圖5和圖6所示。經(jīng)計(jì)算，折返式接料車場(chǎng)井巷工程量為3 730.56 m3，車場(chǎng)施工簡(jiǎn)單；環(huán)形式接料車場(chǎng)井巷工程量為5 315.35 m3，且交岔點(diǎn)多，施工較為復(fù)雜。

通過對(duì)比，本文設(shè)計(jì)最終確定采用折返式接料車場(chǎng)形式。

3.2 折返車場(chǎng)運(yùn)料方式的選擇

根據(jù)巷道工程量及車場(chǎng)會(huì)車等綜合考慮，折返式車場(chǎng)的運(yùn)料巷有三種方式布置：

方案一：調(diào)車硐室以下的運(yùn)料巷的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的矩形巷道，調(diào)車硐室以上的運(yùn)料巷的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱形巷道。該布置形式的優(yōu)點(diǎn)是，巷道較寬，膠輪車為雙向通行會(huì)車時(shí)，可直接通過，由于巷道斷面大，因此工程量較大。

方案二：運(yùn)料巷通過+450 m水平南翼膠帶輸送機(jī)大巷的變坡點(diǎn)到巷道盡頭之間的巷道斷面為：寬4 m、高3.6 m的半圓拱巷道，其他段的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱巷道。該布置形式的特點(diǎn)是，巷道工程量較小，但膠輪車運(yùn)料時(shí)，空車需在寬斷面巷道處等待，滿載車通過后，方能駛?cè)虢恿蟼}(cāng)下部進(jìn)行接料，行車安全性較低。

方案三：運(yùn)料巷坡底邊坡點(diǎn)到調(diào)車硐室之間的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱巷道，其他段的運(yùn)料巷的巷道斷面為：寬4.0 m、高3.6 m的半圓拱巷道。該布置形式的特點(diǎn)為，巷道工程量為三個(gè)方案最小，但仍有會(huì)車安全的隱患。

經(jīng)對(duì)三個(gè)方案對(duì)比，從安全性和運(yùn)料時(shí)間上綜合考慮，設(shè)計(jì)選擇方案一。

圖5 折返車場(chǎng)示意

4 主要機(jī)械設(shè)備選型

地面下料車間裝備振動(dòng)平煤箅，調(diào)度小絞車及照明設(shè)施等。

振動(dòng)平煤箅是一種帶有篩分作用的振動(dòng)平臺(tái)，一般由平煤箅箅體、減振彈簧、振動(dòng)電機(jī)、電氣控制箱等組成。振動(dòng)平煤箅一般根據(jù)需要由1～3塊箅體組成，每塊平煤箅由鋼板制成縱、橫隔板并焊成方格。當(dāng)鏟車中的物料被卸入平箅上形成料堆，由人工按下電氣控制箱電機(jī)控制按鈕。隨著振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)產(chǎn)生的激振力使平煤箅在彈簧支撐座上作上、下運(yùn)動(dòng)。物料隨平箅作慣性上下運(yùn)動(dòng)，料堆被振松，小于箅孔的物料迅速?gòu)捏肟茁淙朊簻希簧贁?shù)大于箅孔的石塊、木塊等在振動(dòng)中與細(xì)煤分離并暴露遺留在煤箅表面很方便地被人工清除。有些大塊也能在振動(dòng)的過程中松碎落入料溝。

煤倉(cāng)(或其它物料倉(cāng))下裝車選用DYPZ-100電液動(dòng)平板閘門，電液動(dòng)平板閘門是用于粉料、晶粒料、顆粒料及小塊物料的流量、輸送量的主要控制設(shè)備，具有控制流量大、啟閉頻繁、切斷迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、重量輕的特點(diǎn)。

主要機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 機(jī)械設(shè)備配備

5 輸料孔防堵和作業(yè)區(qū)降塵措施

5.1 輸料孔防堵措施

由地面下放的砂石混料有少量的水分，具有粘結(jié)性，易造成輸料管堵塞，為了預(yù)防管路堵塞，根據(jù)相關(guān)礦井處理堵管經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)在地面布置一臺(tái)JD-2.5型調(diào)度絞車，鋼絲繩端頭設(shè)置一個(gè)帶有鋼刷的錘鉈，一旦發(fā)現(xiàn)有堵塞或有可疑情況時(shí)，及時(shí)用調(diào)度絞車帶動(dòng)鋼刷，對(duì)輸料管內(nèi)壁進(jìn)行沖刷。此方式防堵效果較好，可有效防堵。

井下料倉(cāng)采用耐磨鋼板，表面摩擦系數(shù)小，物料易下滑，同時(shí)料倉(cāng)高度為6.6 m，直徑6.0 m，高徑比小于1.5，屬于淺倉(cāng)，故不易發(fā)生堵塞。

圖6 環(huán)形車場(chǎng)示意

5.2 防塵降塵措施

輸料孔在物料輸送過程中，首先在地面拌料車間會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，其次在井下料倉(cāng)狹小的空間中會(huì)聚集大量粉塵。隨著時(shí)間的積累，粉塵夾雜著井下的礦塵會(huì)逐漸增多，對(duì)礦井生產(chǎn)及工人身體健康都有嚴(yán)重危害，甚至在一定條件下會(huì)引起粉塵燃燒和爆炸[1]。

為了改善勞動(dòng)衛(wèi)生條件，降低粉塵飛揚(yáng)，保護(hù)井下工人的身體健康，保證礦井安全生產(chǎn)，設(shè)計(jì)采取“預(yù)防為主、綜合防塵”的措施。

1) 源頭防治。在地面料場(chǎng)外設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻，保證進(jìn)風(fēng)井新鮮風(fēng)流不被污染。拌料車間設(shè)置防塵裝置，使車間內(nèi)粉塵不宜擴(kuò)散，將收集的粉塵集中處理，營(yíng)造一個(gè)干凈衛(wèi)生的工作環(huán)境。

2) 噴霧灑水。對(duì)地面料場(chǎng)室外場(chǎng)地以及井下運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷道進(jìn)行噴霧灑水，濕潤(rùn)的礦塵附著在地面和巷道底板，定期清理浮塵。

3) 個(gè)體防護(hù)。井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取防塵措施后，仍有一些細(xì)微礦塵懸浮空氣中，甚至個(gè)別地點(diǎn)不能達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，所以應(yīng)加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)。工人在生產(chǎn)過程中必須佩帶防塵口罩[2]。

6 結(jié) 語

在確定地面輸料孔選址的基礎(chǔ)上，根據(jù)高河能源的具體情況，設(shè)計(jì)選擇了粗、細(xì)骨料分離儲(chǔ)存的雙料倉(cāng)儲(chǔ)存方式；為了降低施工難度和施工量，為儲(chǔ)料倉(cāng)裝料選擇了折返式的運(yùn)料車場(chǎng)，并根據(jù)運(yùn)料方式進(jìn)行了巷道斷面設(shè)計(jì)。

根據(jù)輸料孔儲(chǔ)裝運(yùn)的設(shè)計(jì)情況，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了選型，并對(duì)輸料孔防堵和作業(yè)區(qū)降塵等問題提出了針對(duì)性的解決措施。