溜煤斜巷在大傾角上山掘進(jìn)施工中的應(yīng)用

安昌輝 宋國(guó)忠 王曉勇

（通用技術(shù)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250031）

目前，大傾角上山巷道掘進(jìn)時(shí)的煤炭運(yùn)輸，多采用鋪設(shè)臨時(shí)帶式輸送機(jī)來(lái)解決，如果是大傾角長(zhǎng)距離上山，需要通過(guò)鋪設(shè)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)輸方式存在帶式輸送機(jī)臺(tái)數(shù)多、鋪設(shè)距離長(zhǎng)、煤炭運(yùn)輸距離遠(yuǎn)等問(wèn)題，存在較大的安全隱患。

1 工程背景

黑城子井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟西南部，井田構(gòu)造形態(tài)為一西部深、東部淺的單斜構(gòu)造形態(tài)，局部發(fā)育有次一級(jí)褶曲和斷層，地層傾角一般在25°左右，局部達(dá)到35°，深部地層傾角較大（一般28°～35°）。全井田可采煤層共19層，其中大部分可采煤層共計(jì)10層，局部可采煤層共計(jì)9層，為典型的煤層群開采。

由于該礦井煤層傾角較大，設(shè)計(jì)利用三條+850m水平穿層石門作為開拓巷道，分煤層（組）布置采區(qū)上山，3-4-2和3-4-3煤層聯(lián)合布置一組采區(qū)上山。一采區(qū)軌道上山沿3-4-3煤層布置，傾角25°，裝備提升絞車和架空乘人裝置，用于材料、人員的運(yùn)輸兼進(jìn)風(fēng)；一采區(qū)膠帶上山沿3-4-2煤層布置，傾角25°，通過(guò)一采區(qū)煤倉(cāng)與膠帶石門連接，用于煤炭運(yùn)輸兼少量進(jìn)風(fēng)；一采區(qū)回風(fēng)上山沿3-4-2煤層布置，傾角25°，用于回風(fēng)。三條上山平距均為75m，如圖1所示。

圖1 一采區(qū)上山布置圖

一采區(qū)三條上山掘進(jìn)施工時(shí)，分別在三條上山內(nèi)布置臨時(shí)帶式輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)煤流的連續(xù)運(yùn)輸。由于三條上山距離較長(zhǎng)、傾角大，分別布置帶式輸送機(jī)不僅成本高，還容易出現(xiàn)機(jī)械故障，存在安全隱患。鑒于此，提出了大傾角上山掘進(jìn)時(shí)溜煤斜巷布置方式。

2 溜煤斜巷設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原理

散料在堆放時(shí)能夠保持自然穩(wěn)定狀態(tài)的最大角度（單邊對(duì)水平面的角度）稱為“安息角”，又稱為“休止角”。在這個(gè)角度形成后，再往上堆加這種散料，就會(huì)自然溜下，如果保持這個(gè)角度，則散料只會(huì)增高，底面積增大。在土堆、煤堆、糧食的堆放中，經(jīng)?？梢钥匆?jiàn)這種現(xiàn)象，不同種類的散料安息角各不相同，一般煤的自然安息角是45°。

2.2 溜煤斜巷布置方式的提出

基于以上原理，根據(jù)三條上山傾角較大的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)提出利用溜煤斜巷將圖1中的掘進(jìn)工作面1及掘進(jìn)工作面2中的掘進(jìn)煤通過(guò)溜煤斜巷皆溜入中間一采區(qū)膠帶上山中，通過(guò)一采區(qū)膠帶上山臨時(shí)帶式輸送機(jī)運(yùn)出，既節(jié)省了2條臨時(shí)帶式輸送機(jī)的資金成本，又降低了安全隱患。如圖2、圖3所示。

圖2 溜煤斜巷平面布置方式

圖3 溜煤斜巷剖面圖

2.3 溜煤斜巷斷面布置

溜煤斜巷的斷面為2.4～3.0m寬的直墻半圓拱狀，溜煤斜巷底板表面一側(cè)分散鋪設(shè)有間距為1.5m、30g/m的鋼軌，另一側(cè)設(shè)置有行人臺(tái)階，溜煤斜巷內(nèi)鋼軌與行人臺(tái)階之間布置有鋼板加固的擋煤板，擋煤板上部吊掛有可摘卸的防護(hù)網(wǎng)。如圖4所示。

圖4 溜煤斜巷斷面布置圖

3 工程實(shí)踐應(yīng)用

基于以上設(shè)計(jì)，對(duì)一采區(qū)軌道上山及一采區(qū)回風(fēng)上山掘進(jìn)期間煤流運(yùn)輸進(jìn)行優(yōu)化，將一采區(qū)軌道上山及一采區(qū)回風(fēng)上山掘進(jìn)煤通過(guò)溜煤斜巷轉(zhuǎn)運(yùn)至一采區(qū)膠帶上山，并對(duì)優(yōu)化后的煤流運(yùn)輸效率、運(yùn)輸成本、設(shè)備故障率等進(jìn)行觀察、統(tǒng)計(jì)，既提高了運(yùn)輸效率，又節(jié)省了設(shè)備、運(yùn)輸成本，由于運(yùn)輸設(shè)備的減少，管理也更為方便了。此次優(yōu)化改善效果明顯，可為相似條件的運(yùn)輸提供指導(dǎo)與參考價(jià)值。

4 結(jié)論

（1）溜煤斜巷布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理新穎，布置精巧，斷面小，施工容易，工程量小，設(shè)備投資少，便于清理。大傾角掘進(jìn)時(shí)，鋪設(shè)臨時(shí)帶式輸送機(jī)比較短，較短的帶式輸送機(jī)鋪設(shè)能解決長(zhǎng)距離煤炭運(yùn)輸問(wèn)題，有效地減少了設(shè)備投資，且大傾角上山工作面溜煤立眼可達(dá)到一眼多用。

（2）鋼軌溜煤側(cè)與行人側(cè)之間采用薄墻分割，布置緊湊，縮小了溜煤斜眼斷面，減少了施工工程量。在溜煤斜巷中間布置擋煤板并用鋼板加固，上部吊掛可摘卸的防護(hù)網(wǎng)，溜煤斜眼堵塞時(shí)，可方便地摘下防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行清理。

（3）后期的掘進(jìn)施工實(shí)踐證明，溜煤斜巷在大傾角上山掘進(jìn)時(shí)具有煤流運(yùn)輸簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了運(yùn)輸系統(tǒng)，減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了降低成本、保障安全的目的。