礦山斜井有限空間三股道雙碼提升的改造應用

張宇

摘要：隨著長溝峪煤礦生產(chǎn)水平的不斷延伸、生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，礦井的生產(chǎn)工作面逐漸增加，給運輸提升系統(tǒng)提出很大的挑戰(zhàn)。為了保障礦山的安全生產(chǎn)正常有序進行，將主坡的單碼提升改成雙碼提升，大大緩解了礦井的提矸、運料壓力，使得礦上的安全生產(chǎn)得以正常有序進行，并為不斷增長的煤炭生產(chǎn)量打下了良好的基礎。

關鍵詞：礦山斜井；有限空間；三股道；雙碼提升；煤礦生產(chǎn)；煤炭開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD633 文章編號：1009-2374（2016）12-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.067

1 概述

長溝峪煤礦所產(chǎn)煤炭為低灰、低磷、低氮、低灰分、高發(fā)熱量（27.60兆焦/千克）、高穩(wěn)定性的潔凈環(huán)保優(yōu)質無煙煤。長溝峪煤礦的煤炭質量在京煤集團京西幾大煤礦是最好的，京煤集團京西幾大礦的煤炭主要用于鋼鐵冶煉、制堿、建材等工業(yè)，并出口日本、韓國、巴西等國家。由于長溝峪礦的煤質較好，所以長溝峪煤礦的產(chǎn)量將影響整個京煤集團出口煤質量的優(yōu)質程度，所以保障并不斷提高礦井的產(chǎn)量是長溝峪煤礦很重要的一項任務。隨著長溝峪煤礦礦生產(chǎn)水平的不斷延伸，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，使礦井的生產(chǎn)工作面增加，給運輸提升系統(tǒng)維護提出很大的挑戰(zhàn)。由于生產(chǎn)水平增多、工作面增多，所產(chǎn)生的矸石和所需要運送的物料不斷增加，而至今大主坡只有是兩股道，單碼提升，為保障斜坡運輸能滿足運輸要求，大主坡的絞車每班都有檢修人員盯崗、維護，上下把勾人員都打起百分之二百的精神，不能出現(xiàn)任何紕漏，如果絞車或者把勾出現(xiàn)任何問題，導致停止運矸、運料，對于現(xiàn)在的礦上都是大事故，那將影響整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的開展，不能排矸就不能進尺，不能進尺工作面等就接替不上，將直接影響礦的生產(chǎn)安排，并且采煤段隊及設備檢修的物料也不能運送，造成停產(chǎn)等影響。

此外，經(jīng)常出現(xiàn)井輔單位運料下井進行檢修安裝而物料不能及時下運的情況。由于一線生產(chǎn)段隊的物料需求和提矸用車的需求特別緊張，為保障生產(chǎn)任務，進尺任務的完成，必須保障一線物料和礦車的使用，使得機電設備安裝維護所用設備及材料不能及時運下，影響機運部門的工作，為下運設備的問題，機運部門管理人員經(jīng)常和調度人員發(fā)生爭執(zhí)。經(jīng)常出現(xiàn)為了保障一線段隊提運矸石、物料，二線運送設備人員只能在把勾處等候，一旦稍有間歇，立馬請示安排運送，否則不知什么時候才有機會將設備材料運到指定的位置。

在運輸提升過程中，絞車司機和把勾工作人員幾乎沒有休息時間，精神高度緊張，容易產(chǎn)生疲勞，造成人身及設備安全事故，長此以往，絞車等設備連續(xù)運轉，沒有檢修維護保養(yǎng)時間，很容易造成設備的損害，最終導致更大的事故。

基于這種情況，為了保障礦山的安全生產(chǎn)正常有序進行，決定將主坡的單碼提升改成雙碼提升，如果改造成功，將大大緩解生產(chǎn)系統(tǒng)排矸、運料的壓力，使整個生產(chǎn)系統(tǒng)能夠正常合理進行，于是我們根據(jù)礦現(xiàn)場條件狀況，進行了設計測算，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有巷道寬度不能滿足敷設四股道的要求，于是我們經(jīng)過研究測算，想用敷設三股道雙碼提升，滿足礦上生產(chǎn)要求。

2 礦井斜坡雙碼提升鋪設軌道的設計計算

2.1 根據(jù)巷道寬度測算軌道敷設的股數(shù)。

主坡從+141M水平到-140M水平全長665m、寬3m，斜坡傾角為25°，斜坡右側筑有700mm的水泥墩，作為水管的管子道。

主坡可以利用的斜坡巷道寬度：

L1=3m-0.7m=2.3m

敷設四股道所需要的斜坡寬度：

L2=2a+b+2c

=2*880+200+2*300

=2560mm

=2.56m

因為L2>L1，現(xiàn)有巷道寬度不夠，所以不能敷設四股道。

式中：a為礦車的寬度（長溝峪煤礦采用的礦車為MGC1.1-6型礦車，車寬為880mm）；b為兩礦車的間距（采用雙鉤提升的井筒，兩相對運行的提升運輸設備最突出部分的距離，不得小于0.2m，根據(jù)《煤礦斜井井筒及硐室設計規(guī)范》）；c為礦車離巷道幫的距離（采用串車提升運輸?shù)木?，井筒周邊與提升運輸設備最突出部分的距離，非行人側的寬度不應小于0.3m，根據(jù)《煤礦斜井井筒及硐室設計規(guī)范》）。

如果用四股道雙碼提升，我們將付出大量的人力、財力、物力和時間，巷道不夠寬，需要巖石段對巷道進行涮幫，并調整管子道的位置，把管路平移，在進行這些工作時也要影響大量的主坡運輸，將給礦的生產(chǎn)造成極大的影響，甚至有些段隊將會停產(chǎn)。

由于礦山斜井絞車的提升的雙碼提升的兩勾車是一勾車處于上升狀態(tài)而另一勾車處于下放狀態(tài)的，于是我想用三股道提升雙碼，只要在兩勾車錯車的地方改成四股道，這樣就大大降低了巖石涮幫的量、重新修筑水泥墩的量和平移改管子的量，也把對礦生產(chǎn)的影響降低到最低，并能夠達到四股道提升雙碼的效果。

于是我們測算敷設三股道所需要的巷道寬度：

L3=2*600+[（880-600）/2+300]*2=2080mm=2.08m<2.3m

因為L3筆者計劃用三股道提升雙碼，三股道提升雙碼最重要的部分是兩勾車交匯時四股道的設計。

2.2 確定斜坡上兩勾車交匯時四股道的長度

根據(jù)設計要求，主坡提升時每勾車提升四個礦車，長溝峪煤礦采用的礦車為MGC1.1-6型礦車，每輛礦車長2.02m，再加上鏈接器的長度，每輛礦車2.2m，則每勾礦車的長度為3*2.2+2=8.6m，再考慮到絞車司機對繩出現(xiàn)的偏差，確保兩勾車匯車時順利通過，取交匯處軌道長為30m。這樣找出+141M水平到-140M水平的斜坡中點，分別沿斜坡向上，向下15m作為鋪設道岔的起點。

另外，由于上下把勾運行長度有限，為了便于上下把勾人員操作，所以在上下把勾快到變坡點的時候將三股道變成四股道，為了降低涮幫和重鑄水泥堵數(shù)工作量，減少平移管路的長度，選擇離上下把勾變坡點10m處開始鋪設道岔變成四股道。

2.3 設計兩勾車交匯處三股道變四股道的道岔

三股道變成四股道，使上行和下行的兩勾車在此匯車，道岔設計得好，兩勾車方可順利通過，如果在此處發(fā)生落道，就可能發(fā)生對碼，造成事故，經(jīng)過對軌道的變化分析后，三股道中，中間一股道分成兩股，關鍵是掌握好分股后兩股道的夾角，當然夾角是越小越好，車輛通過時通過的側向力越小，車輛通過越平穩(wěn)。長溝峪煤礦斜坡使用1噸礦車，主坡絞車提升的最大速度為3.5m/s，根據(jù)《煤礦窄軌鐵路軌道工》中道岔選擇表，取兩股道夾角為18°。根據(jù)所選定的夾角，進行道岔的制作，首先用鋸條將24kg/m的鋼軌鋸斷，因為用氣割割斷的鋼軌發(fā)生硬化，給加工造成困難。

需刨切的長度：

L=[（1/2）*B]/[tan（α/2）]

=[（1/2）*92]/[tan（18°/2）]

=290.6mm

B為24kg/m的軌道軌底的寬度，刨切完后，用手工焊焊接，要求焊透，焊縫無夾渣、無裂紋等缺陷。

因為主坡絞車提升的最大速度為3.5m/s，礦車軸距為550mm，按照《礦井窄軌軌道工》井下及地面工業(yè)廣場條件困難時，軌道曲率半徑不得小于下列規(guī)定，運行速度為1.5～3.5m/s時，不得小于通過車輛最大軸距的10倍，并根據(jù)《煤礦窄軌鐵路軌道工》中道岔選擇表中的數(shù)據(jù)，所以選擇三股道變四股道處的曲率半徑為9m。

由于主坡巷道的傾角為25°，為防止軌道爬行，采用臥軌法，根據(jù)軌枕位置開鑿出軌道槽，軌枕槽的深度為軌枕厚度的2/3，另加50mm鋪砟厚度。

為防止鋼絲繩磨枕木在主坡巷道要設托繩輪間距為20m一個。巷道變坡時托繩輪安設在變坡點上并在兩側適當加密。托繩輪不得高于軌面35mm以免車輛運行時刮撞托繩輪，托繩輪應保持轉動靈活。

上下把勾的相應改動及斜坡鋪道材料用量，根據(jù)計算及《煤礦窄軌鐵路軌道工》中附錄二每公里鋪軌材料消耗量。

2.3.1 鋼軌及道岔的用量：

第一，斜坡上按加一根24kg/m軌道計算，另外加上四股道的部分：

W1=（665+30+10+10）*24=17160kg=17.16噸

第二，上下把勾變四股道的部分：

W2=（30+50）*2*24=3840kg=3.84噸

第三，單開道岔DK624-4-12兩組。

第四，渡線道岔DX624-4-1213兩組。

第五，斜坡上一股變二股的道岔四組，自己焊接。

2.3.2 軌枕的用量：

第一，木制軌枕規(guī)格為長*寬*高=1800*180*150的量。

斜坡上三股道長665-30-10-10=615m，由于軌枕間距為0.7m，則斜坡上三股道處需軌枕880根。

第二，斜坡上四股道處需道木規(guī)格長*寬*高=1200*160*150的量。

由于道木間距為0.7m，則需道木根數(shù)=145根。

道岔用道木長*寬*高=2400*180*150，根數(shù)12根。

第三，上下把勾鋪設80m，需1.2m水泥軌枕115根。

2.3.3 其他材料：道夾板190塊，螺栓380套，墊圈10kg，道釘800kg，道砟230m3（其中木枕的200m3，水泥枕的30m3），粒度為10～40mm，且不含碎末，不易風化。

經(jīng)過各方面的努力，主坡改造工程保質、保量按期完成并且一次試車成功，這樣下水平的提運矸石、物料以及往下水平運送的物料，都能夠得以正常有序的進行，解決了礦上排矸、運料緊張的問題，沒有物料下運的時候，可以再提矸過程中下放排矸后的空車，保證了生產(chǎn)段隊用車的問題，為完成礦井任務的完成提供了保證，也使得井輔二線人員運送設備材料順利進行，再也沒有設備到把勾而遲遲不能下運的現(xiàn)象，使得礦上的設備更新、維修改造都能順利進行，保障了礦生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、有序進行。

實踐證明，三股道提升雙碼跟四股道提升雙碼相比起到了相同的效果，主坡的兩股道單碼提升改成三股道雙碼提升的改造是成功的。

3 結語

總之，主坡的兩股道的單碼提升改造成三股道雙碼提升，使長溝峪煤礦大主坡的提矸、運料的緊張、不能滿足生產(chǎn)要求的現(xiàn)狀得以解決，并有利地保障了今后礦山產(chǎn)量增長的需求。解決了礦山職工及設備由于長期運轉而帶來的安全隱患，節(jié)省了大量人力、物力、財力的投入，也使我們的維修管理更加從容，為礦山的安全、高效、穩(wěn)定生產(chǎn)運行提供了保障，為今后礦上生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1] 王明新.礦井窄軌軌道工[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.

[2] 煤炭工業(yè)部生產(chǎn)司.煤礦窄軌鐵路軌道工（撫順市文內部發(fā)行刊物023號）[S].

（責任編輯：秦遜玉）