板集煤礦地面排矸系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造與應(yīng)用

史 勇 鈕教虎 李廣慧

（國(guó)投新集能源股份公司板集煤礦，安徽 利辛 236744）

0 前言

板集煤礦行政區(qū)劃隸屬安徽省利辛縣胡集鎮(zhèn)管轄，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，2006 年開(kāi)工建設(shè)，2008 年4 月份進(jìn)入井下巷道硐室施工，2009 年4 月18 日副井井筒發(fā)生透水涌沙災(zāi)害，礦井建設(shè)進(jìn)入治水復(fù)礦階段。隨著治水復(fù)礦工程取得不斷進(jìn)展，即將全面進(jìn)入井下巷道清淤及巷道掘進(jìn)施工，風(fēng)井、主井投入罐籠提升，井下巷道充填的淤沙及今后巷道掘進(jìn)的矸石需要大量排到地面。副井透水前，地面排矸系統(tǒng)主要采用1#、2# 兩個(gè)臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)配合裝載車?yán)\(yùn)的方式進(jìn)行排矸，該系統(tǒng)作為礦井建設(shè)前期地面臨時(shí)排矸系統(tǒng)使用（后期安裝投入運(yùn)用永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)），其工作流程為主井、風(fēng)井提升出的矸石礦車由電機(jī)車牽引運(yùn)輸?shù)?#、2# 高位翻車系統(tǒng)，再由1#、2# 高位翻車機(jī)房?jī)?nèi)的JD-25 調(diào)度絞車將矸石礦車沿著長(zhǎng)30m、坡度20°的斜坡軌道提升至翻車機(jī)內(nèi)卸載，卸載下的矸石由裝載車接收并拉運(yùn)至矸石場(chǎng)地卡放，再用鏟車推平堆放，從而完成地面矸石排放工作，該排矸系統(tǒng)存在諸多弊端，操作工序較為復(fù)雜、繁鎖，不安全因素較多，需要大量的人力和物力，而目前運(yùn)輸人力資源補(bǔ)充不足，另一方面隨著國(guó)家對(duì)企業(yè)環(huán)保工作要求及礦井矸石綜合利用日益增強(qiáng)，形成地面矸石山，新建傳統(tǒng)的翻矸系統(tǒng)已不合時(shí)宜，因此改變傳統(tǒng)排矸方式，對(duì)原有的排矸系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)優(yōu)化，能夠達(dá)到減人提效，開(kāi)發(fā)礦井建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化，保障礦井運(yùn)輸安全，降低礦井建設(shè)成本。

1 地面排矸系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造及實(shí)施技術(shù)方案

改變傳統(tǒng)的矸石山盤(pán)架頭，由提升機(jī)牽引三面翻矸車至矸石山架頭的地面排矸方式，對(duì)原有的地面排矸系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，利用已安裝完的永久翻車機(jī)，對(duì)地面運(yùn)輸軌道線路進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，改變主井、風(fēng)井原矸石運(yùn)輸軌道線路方向，即將原主井、風(fēng)井至1# 和2# 臨時(shí)高位翻車機(jī)的軌道線路改到永久翻車機(jī)，在永久翻車機(jī)下口地道至矸石場(chǎng)地安裝一臺(tái)DSJ100/80/2×125 帶式輸送機(jī)，取代原設(shè)計(jì)由矸石山提升機(jī)牽引三面翻矸車至矸石山架頭，將翻車機(jī)載卸的矸石直接拉運(yùn)到矸石場(chǎng)地堆放，再用鏟車將矸石推平轉(zhuǎn)移或由貨車運(yùn)往他用。同時(shí)，保留原有的1# 和2# 兩個(gè)高位臨時(shí)翻車系統(tǒng)，在永久翻車機(jī)或帶式輸送機(jī)發(fā)生故障長(zhǎng)時(shí)間影響排矸時(shí)投入使用1# 或2# 臨時(shí)翻車系統(tǒng)。設(shè)計(jì)改造后的排矸系統(tǒng)也可作為礦井建設(shè)后期副井矸石提升排矸使用。

1.1 主井、風(fēng)井運(yùn)輸軌道線路調(diào)整和優(yōu)化

1.1.1 風(fēng)井運(yùn)輸軌道線路調(diào)整

前期使用1# 和2# 臨時(shí)翻車機(jī)排矸系統(tǒng)，原風(fēng)井出矸軌道線路直接進(jìn)入1# 和2# 臨時(shí)翻車機(jī)翻矸系統(tǒng)，未進(jìn)入永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)，因此將風(fēng)井出矸軌道線路與永久翻車機(jī)進(jìn)車軌道線路相連接，從而完成風(fēng)井至永久翻車機(jī)的運(yùn)輸線路。

1.1.2 永久翻車機(jī)出車軌道線路優(yōu)化

從永久翻車機(jī)卸載后的礦車要分別運(yùn)往主井和風(fēng)井，兩個(gè)方向運(yùn)輸線路要共用一段出車軌道，另外風(fēng)井運(yùn)往永久翻車機(jī)的矸石礦車也要使用這一軌道，勢(shì)必造成該出車軌道擁擠和沖突，而運(yùn)往風(fēng)井空車皮還需此軌道線路上調(diào)車，直接影響運(yùn)輸效率，為此需將壓濾車間西側(cè)的出車軌道用曲線段直接與風(fēng)井運(yùn)輸軌道線路相連接，形成過(guò)渡軌道，以達(dá)到風(fēng)井空車皮供給運(yùn)輸時(shí)不需調(diào)車頭，緩減永久翻車機(jī)出車軌道段運(yùn)輸擁擠沖突的壓力。

1.2 永久翻車機(jī)調(diào)車系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝

主、風(fēng)井矸石重車進(jìn)入永久翻車機(jī)軌道是雙軌，若用電機(jī)車將矸石重車抵向翻車機(jī)的推車系統(tǒng)，電機(jī)車需在兩路軌道上交替抵車，影響來(lái)自風(fēng)井矸石車輛運(yùn)輸，另一方面電機(jī)車抵車要往復(fù)通過(guò)路口形成安全隱患，且抵車效率低，因此需在路口北側(cè)的翻車機(jī)進(jìn)車軌道上安裝調(diào)車系統(tǒng)，以化解上述難題即在進(jìn)入翻車機(jī)推車系統(tǒng)東側(cè)安裝一臺(tái)JD-11.4 調(diào)度絞車，使兩路軌道上矸石礦車均能拉向永久翻車機(jī)的推車系統(tǒng)。

1.3 永久翻車機(jī)下帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)安裝

在永久翻車機(jī)下地道至矸石堆料場(chǎng)地安裝一臺(tái)伸縮帶式輸送機(jī)，機(jī)身全長(zhǎng)176m，取代原設(shè)計(jì)的提升機(jī)機(jī)牽引三面翻矸車卸矸，該皮帶機(jī)的特點(diǎn)可根據(jù)帶式輸送機(jī)機(jī)頭卸料堆積場(chǎng)地承受的范圍可自由延長(zhǎng)皮帶機(jī)，從而減少鏟車轉(zhuǎn)運(yùn)矸石工作量。

1.3.1 帶式輸送機(jī)安裝角度的調(diào)整

永久翻車機(jī)下地道坡度為20°，長(zhǎng)35m，根據(jù)皮帶輸送井下巷道泥沙及矸石物料特點(diǎn)，將帶式輸送機(jī)機(jī)尾安裝傾斜角度改為14°，即將皮帶機(jī)尾抬高2500mm，減少皮帶輸送物料的下滑力，避免運(yùn)行的物料滑向皮帶機(jī)尾造成物料堆積。設(shè)計(jì)安裝的帶式輸送機(jī)機(jī)尾段58m為14°的傾斜坡度，中間段52m 為水平，為能在皮帶機(jī)頭堆卸較多物料及便于鏟車轉(zhuǎn)移物料，將皮帶機(jī)頭抬高5m，形成66m 長(zhǎng)約4°的傾斜坡度。

1.3.2 帶式輸送機(jī)機(jī)尾下料溜槽改造

由于皮帶機(jī)的中心線向東移動(dòng)，翻車機(jī)下方的溜槽口中心與皮帶機(jī)中心偏離200mm，下料溜槽口尺寸為1100mm×1200mm，而皮帶機(jī)帶面寬為1000mm，因此需將下料溜槽口縮小為1100mm×700mm，并將下料溜槽順著皮帶運(yùn)行方向向前傾斜75°，延長(zhǎng)500mm，使改造后的下料溜槽口中心與皮帶機(jī)中心一致，以減輕翻卸物料對(duì)皮帶的沖擊和影響皮帶運(yùn)行跑偏。溜槽的閘板采用氣動(dòng)換向閥控制，該閥不可調(diào)控，即打開(kāi)閥時(shí)閘板便為最大排料口，為控制溜槽下來(lái)的物料量過(guò)大而積壓機(jī)尾皮帶，將原氣動(dòng)換向閥改用液壓支架操縱片閥控制，該閥可有效地控制閘板開(kāi)啟程度，使溜槽的排放量與皮帶的輸送量相對(duì)應(yīng)。

2 地面排矸系統(tǒng)改造前后技術(shù)比較

2.1 新系統(tǒng)排矸能力提高

永久翻車機(jī)為雙車摘鉤電動(dòng)翻車機(jī)，翻車次數(shù)為2 次/分，生產(chǎn)率為1137t/h，每日按2h 檢修時(shí)間計(jì)算，翻車機(jī)進(jìn)出車用時(shí)和其它時(shí)間扣除12h，翻車機(jī)每日運(yùn)行10h，每日可翻車2400 輛，翻矸11370t，原主井、風(fēng)井提升絞車每日共提升矸石礦車在650—800 車之間，使用的礦車為MGC1.7-9 固定式礦車，每車矸石重約2.6t，按主井、風(fēng)井日提升矸石礦車最大數(shù)量800 車計(jì)算，主井、風(fēng)井日提升矸石重量為2080t，可以看出永久翻車機(jī)翻矸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主、風(fēng)井提矸量，而永久翻車機(jī)下方安裝的伸縮帶式輸送機(jī)，帶面寬為1m，輸送量為800t/h，按帶式輸送機(jī)每日運(yùn)行10h 計(jì)算，每日輸送量為8000t，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主、風(fēng)井提矸量和永久翻車機(jī)翻矸量，因此改造后的翻矸系統(tǒng)不僅能滿足主、風(fēng)井提矸需求，而且翻矸和排矸能力能力極大提高。

2.2 簡(jiǎn)化工序，保障安全

1# 和2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)排矸，需使用調(diào)度絞車將矸石礦車沿著長(zhǎng)30m、坡度18°的斜坡提升到翻車機(jī)內(nèi)卸載，由于排矸工作的連續(xù)性，需要絞車頻繁地往復(fù)提升下放礦車，斜坡安全防護(hù)設(shè)施得不到很好地運(yùn)用，而絞車頻繁提升和下放礦車也需要把鉤工頻繁地摘掛鉤，安全管理難度增大，同時(shí)擔(dān)負(fù)接收裝運(yùn)矸石的裝載車需將矸石運(yùn)往矸石堆料場(chǎng)地卡放，而運(yùn)往矸石堆料場(chǎng)路段有6°坡度，雨雪冰凍天氣對(duì)車輛運(yùn)輸有一定的安全危險(xiǎn)。使用永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)只是在翻車機(jī)調(diào)車系統(tǒng)中使用調(diào)度絞車，一次可拉8-10 輛礦車，且是水平拉運(yùn)，同時(shí)配合推車系統(tǒng)，無(wú)需頻繁的絞車提升操作和人工摘掛鉤操作，另翻車機(jī)下方使用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸堆放矸石，無(wú)需裝載車運(yùn)輸矸石這一環(huán)節(jié)，排矸系統(tǒng)工序得到極大簡(jiǎn)化，安全管理了得到了可靠保障。

2.3 排矸勞動(dòng)強(qiáng)度降低、效率提高

原1# 和2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)使用時(shí)，若電機(jī)車抵車不及時(shí)，高位翻車機(jī)斜坡下方給矸石礦車掛鉤時(shí)，需用人工將礦車推到調(diào)度絞車鉤頭處掛車，而翻車機(jī)內(nèi)卸完的礦車也需用人工將其拉出，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，高位翻車機(jī)正下方的矸石倉(cāng)較小，若接收矸石的裝載車不及時(shí)，矸石倉(cāng)就會(huì)很快裝滿導(dǎo)致翻車機(jī)停運(yùn)，翻矸效率較低。使用永久翻車機(jī)翻矸系統(tǒng)不需人工推運(yùn)礦車，且翻矸連續(xù)，具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。

3 地面排矸系統(tǒng)應(yīng)用情況及實(shí)施效果

新的排矸系統(tǒng)于2014 年1 月20 日完成安裝工作，25 日進(jìn)入排矸試運(yùn)行，帶式輸送機(jī)在使用初期，皮帶局部存在跑偏現(xiàn)象，為此在皮帶尾部和中部的皮帶架兩邊各安裝一對(duì)防跑偏托輥，有效地扼制了皮帶跑偏現(xiàn)象，同時(shí)在皮帶機(jī)尾安裝3m 長(zhǎng)的擋板，避免皮帶尾撒料現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一系列完善工作，帶式輸送機(jī)的使用比較平穩(wěn)。從矸石車輛的調(diào)車、翻矸、輸送、堆料各個(gè)環(huán)節(jié)崗位，共設(shè)置6 人，滿足排矸設(shè)備操作人員的需要。當(dāng)前井下生產(chǎn)能力，每日提升矸石車輛在400 車左右，結(jié)合地面運(yùn)輸軌道線路優(yōu)化，車場(chǎng)設(shè)置合理，新的地面排矸系統(tǒng)足以滿足井下排矸需要，且在人力、物力應(yīng)用和安全管理上，效果將更為顯著。

4 經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析

使用新的排矸系統(tǒng)，人力資源得到了很好的節(jié)省。使用1#、2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)排矸，每個(gè)翻車系統(tǒng)每班（三·八工作時(shí)制）需配置小絞車司機(jī)1 人，高位翻車機(jī)上口信號(hào)工1 人，翻車工1 人，下口信號(hào)工、把鉤工各一人，裝運(yùn)汽車司機(jī)1 人，每個(gè)臨時(shí)翻車系統(tǒng)每班共需配置6 人，正常生產(chǎn)時(shí)1#、2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)均投入使用，矸石山鏟車司機(jī)每班需配置1 人，每班共需配置13 人。投入使用永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)排矸，每班需配置翻車工1 人、小絞車司機(jī)1 人、把鉤工1 人、皮帶機(jī)機(jī)尾信號(hào)工1 人、皮帶機(jī)司機(jī)1 人，鏟車司機(jī)1 人，共6 人，比使用1#、2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)排矸每班減少7 人，三班可減少21 人（不包括替休班人員），在煤礦人力資源緊缺的今天，節(jié)省人員就是最大的社會(huì)效益。在使用1# 和2# 臨時(shí)高位翻車系統(tǒng)排矸，每臺(tái)翻車機(jī)下方都需要一輛裝載車接收卸載的矸石。投入使用永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)后可省去裝載車輛運(yùn)輸環(huán)節(jié)，每年節(jié)省裝載車輛運(yùn)輸費(fèi)用240 多萬(wàn)元，同時(shí)節(jié)省人力資源21 人，每年可節(jié)約人工費(fèi)用約100 多萬(wàn)元，而帶式輸送機(jī)及供電設(shè)備為礦庫(kù)存設(shè)備，帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)鋼架結(jié)構(gòu)材料為礦廢舊鋼材，生產(chǎn)成本較低，投入使用永久翻車機(jī)排矸系統(tǒng)每年可節(jié)省340 多萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

板集煤礦結(jié)合礦井建設(shè)實(shí)際，對(duì)地面排矸系統(tǒng)進(jìn)行深入研究和優(yōu)化，大膽創(chuàng)新和設(shè)計(jì)，改變傳統(tǒng)排矸方式，利用現(xiàn)有資源，改變之前的排矸模式，同時(shí)取代原設(shè)計(jì)由矸石山提升機(jī)牽引三面翻矸車排矸的方式，不僅提高排矸效率，每年可節(jié)省340 多萬(wàn)元，而且改善了現(xiàn)場(chǎng)安全管理，人力資源得到極大優(yōu)化，礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化建設(shè)得到了很好的體現(xiàn)。