東曲礦至古交電廠地下輸煤通道工程設(shè)計

喬青山

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

1 項目背景

古交電廠是為適應(yīng)山西省電力市場的變化及滿足西電東送的要求而新建，廠址位于古交市西山煤電(集團(tuán))公司屯蘭礦工業(yè)場地西側(cè)，一期工程2×300 MW直接空冷凝氣式機(jī)組與其配套的配煤廠已于2005年全部投產(chǎn)，二期工程又新增兩臺600 MW的機(jī)組，二期工程竣工后，整個電廠的燃料煤年消耗量為538.4×104t，日耗煤量約為18940 t。燃料主要來源為屯蘭、馬蘭、鎮(zhèn)城底、東曲、西曲各礦的劣質(zhì)煤(中煤、矸石、煤泥)及部分原煤。其中，東曲礦每年供給電廠的燃料煤為300萬t。原計劃上述幾個礦的劣質(zhì)煤和原煤全部由火車直接運至配煤廠，但由于鐵路等方面的原因，東曲礦的燃料煤不能按計劃運達(dá)，如果再修建新的鐵路專用線，一方面是投資大，另一方面是利用價值低，同時，鐵路運輸對古交市及周圍環(huán)境污染大。如果用汽車運輸，不僅加重公路運輸壓力、提高運營成本，而且，在運輸過程中產(chǎn)生的煤塵、汽車尾氣、噪聲等，也會對古交市區(qū)環(huán)境造成破壞。在這種條件下為了解決東曲礦燃料煤外運問題，西山煤電(集團(tuán))公司進(jìn)行了本工程的設(shè)計建設(shè)。

2 地形條件及方案比選

古交市位于太原西部山區(qū)，呂梁山脈關(guān)帝山東翼與元中山南端的交接處，汾河自西向東橫貫古交市區(qū)。整個古交礦區(qū)多為山、溝，只有汾河兩岸局部地方較為平整，且分布著公路、鐵路及城市村莊。本工程處于古交礦區(qū)沿汾河及其支流分布的東曲礦與屯蘭礦之間，因而，使整個運輸方案的路線選擇受到很大的局限，在設(shè)計中，從盡量少影響古交市的環(huán)境、少購地以及少壓煤、少投資等實際情況出發(fā)，考慮了地面運輸、井下運輸兩種方案。

1)地面運輸方案。

方案一:采用管狀帶式輸送機(jī)沿汾河北岸布置，將煤從東曲礦運至配煤場。方案優(yōu)點:節(jié)省土建投資、維護(hù)費用低;缺點:對汾河環(huán)境有一定的污染、管狀皮帶冬季結(jié)冰檢修困難。

方案二:采用管狀帶式輸送機(jī)沿東曲礦南山脈布置，將煤從東曲礦運至配煤場。方案優(yōu)點:節(jié)省土建投資、維護(hù)費用低;缺點:皮帶機(jī)位于山上，日常維護(hù)困難，管狀皮帶結(jié)冰檢修困難。

方案三:采用長距離曲線帶式輸送機(jī)及全封閉棧橋，將煤從東曲礦運至配煤場。方案優(yōu)點:皮帶可以沿地勢走向布置，采用全封閉棧橋，環(huán)保且不易結(jié)冰;缺點:由于設(shè)有封閉的棧橋，且距水源、熱源較遠(yuǎn)，因而，消防、采暖十分困難。

2)井下運輸方案。

方案一:東曲礦燃料煤通過帶式輸送機(jī)運到新建地下煤倉，再通過井下長距離曲線帶式輸送機(jī)輸送到位于屯蘭礦附近的地面緩沖倉，最后通過帶式輸送機(jī)把燃料運至古交配煤廠。方案優(yōu)點:整個運輸工程除頭、尾兩部分運輸系統(tǒng)在地上外，其余部分都在地下，因而減少了購地、地面相互轉(zhuǎn)載及對周圍環(huán)境的污染，且壓煤量少、投資少、裝機(jī)功率小、日常運行維護(hù)費用低。

方案二:東曲礦燃料煤通過帶式輸送機(jī)運到地下煤倉，通過井下長距離曲線帶式輸送機(jī)輸送到位于屯蘭礦附近的地面緩沖倉，再經(jīng)倉下給煤機(jī)及皮帶運至設(shè)在屯蘭礦鐵路站場牽出線上的裝車站，最后由火車運到古交配煤廠的受煤坑。方案優(yōu)點:井巷工程量較方案一小;缺點:火車運距太短，不經(jīng)濟(jì)，而且日常運行費用高。

通過各方案優(yōu)缺點對比，同時結(jié)合工程購地、工程投資、對城市環(huán)境的污染及日常運行維護(hù)等因素，確定本工程采用井下運輸方案一。

3 項目實施

本工程給煤點位于東曲礦選煤廠西南側(cè)約20 m處，在此區(qū)域布置1個直徑6.0 m的立式原煤倉、1個直徑5.0 m的立式中煤倉及進(jìn)風(fēng)斜井兼做膠帶運輸大巷的安全出口。運輸大巷的井口位于屯蘭礦附近，燃料煤出井后再由帶式輸送機(jī)運至配煤廠。本工程的關(guān)鍵是確定井下膠帶運輸大巷的地下水平標(biāo)高及走向方位。

1)運輸大巷地下水平標(biāo)高的確定。

a)地下煤倉要有足夠的容量，在地下煤倉有合理直徑的前提下，要有合理的深度。b)運煤工程整個膠帶運輸大巷要穿過古交市區(qū)，為確保市區(qū)地面一切建(構(gòu))筑物及設(shè)施的安全，巷道布置水平標(biāo)高必須距市區(qū)地面有不致破壞地面建(構(gòu))筑物及設(shè)施的深度。c)膠帶運輸大巷要避免穿過地下含水層、采空區(qū)等不良地質(zhì)構(gòu)造地層。d)膠帶運輸大巷要穿過東曲、屯蘭礦井的開采區(qū)域，在膠帶運輸大巷的兩側(cè)至少要留設(shè)40.0 m的安全保護(hù)帶(煤柱)，在膠帶運輸大巷的下面，根據(jù)安全保護(hù)帶要留設(shè)足夠的保護(hù)煤柱，故要充分考慮屯蘭、東曲礦井目前的井下開采區(qū)域及相應(yīng)的其它開采設(shè)施，并要劃定膠帶運輸大巷的保護(hù)煤柱范圍。e)整個運煤工程是從東曲礦井選煤廠地面到地下，再到屯蘭礦井地面的運輸過程，故在充分滿足本工程安全運行、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下，要盡可能地減少井巷工程量。f)要充分考慮東曲、屯蘭礦目前已有的地面建(構(gòu))筑物及設(shè)施，盡量做到合理利用、減少拆除、最大程度地減少對已有設(shè)施的影響。

根據(jù)以上各項因素綜合考慮，確定本工程膠帶運輸大巷的地下水平標(biāo)高為+870.0 m，布置方式為從東曲礦1條直線至屯蘭礦。

2)運輸大巷走向方位的確定。

+870.0 m水平布置的膠帶運輸大巷確定為向屯蘭方向6‰的下坡坡度考慮了以下因素。

a)從東曲礦井中煤倉處+870 m水平以6‰的下坡坡度到輸煤工程屯蘭斜井井底后，+870.0 m水平膠帶運輸大巷的底板標(biāo)高約為+833.0 m，而此處屯蘭礦井2#煤煤層底板標(biāo)高約為+825.0 m，距此處約200.0 m處的屯蘭礦井東翼回風(fēng)巷的底板標(biāo)高約為820.0 m，增加約200.0 m的通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道后(坡度為65‰的下坡，巷道斷面與東曲進(jìn)風(fēng)斜井相同)，+870.0 m水平膠帶運輸大巷即可與屯蘭礦井東翼回風(fēng)巷相聯(lián)接，在聯(lián)絡(luò)巷中設(shè)置兩道調(diào)節(jié)風(fēng)門，利用屯蘭礦井已形成的排水、通風(fēng)系統(tǒng)可形成+870.0 m水平膠帶運輸大巷完整的排水及通風(fēng)系統(tǒng)，減少了輸煤工程的排水、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備及相應(yīng)的井巷工程，節(jié)省了輸煤工程的初期投資，有利于輸煤工程的盡快建成。

b)利用屯蘭礦井目前已形成的生產(chǎn)運輸系統(tǒng)，施工200.0 m的聯(lián)絡(luò)巷道后即可開始+870.0 m水平膠帶運輸大巷的施工，形成運煤工程屯蘭斜井、東曲斜井、+870.0 m水平膠帶運輸大巷三個掘進(jìn)頭同時施工的局面，有利于輸煤工程的盡快建成。

+870.0 m水平膠帶運輸大巷全長6181.822 m。巷道內(nèi)設(shè)1條帶寬為1000 mm的鋼繩芯膠帶機(jī)，采用頭部雙滾筒四電機(jī)驅(qū)動方式，功率為4×560 kW。

4 結(jié)束語

本工程的實施不僅符合國家建設(shè)坑口電廠的辦電方針和山西省變輸煤為輸煤輸電并舉戰(zhàn)略方針的要求，而且也非常符合古交礦區(qū)特殊的地理條件，既解決了古交發(fā)電廠用煤問題，也解決了東曲礦燃料煤公路、鐵路運輸?shù)膲毫Γ敲弘娐?lián)營、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效途徑，同時本工程的設(shè)計理念為其它類似工程的設(shè)計提供了參考。