一礦北翼大巷煤倉施工方案的設(shè)計研究

卜海東

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

陽煤一礦北翼十二采區(qū)西部邊界以西，井田規(guī)整呈矩形狀，南翼、北翼兩組開拓大巷開始平行并順正西方向布置，適合于大采區(qū)、大采長、大走向工作面的規(guī)劃布置；同時，北翼五采區(qū)4 t底卸煤倉（北翼運煤方式陽煤—礦車運煤至五采區(qū)4 t底卸煤倉）距十三采區(qū)皮帶巷對應(yīng)位置已達10 000 m。隨著陽煤一礦生產(chǎn)能力的逐步提升和采區(qū)的縱深發(fā)展，遠距離的運輸和生產(chǎn)能力的逐步提升間的矛盾日益明顯，為了適應(yīng)高產(chǎn)高效、簡化生產(chǎn)運輸環(huán)節(jié)、提高運輸效率，通過研究、論證，陽煤一礦決定在十三采區(qū)新建一座大型煤倉（由于十三采區(qū)以東北翼15號煤大部分已采，難以再布置皮帶運輸巷），此煤倉以西布置皮帶巷皮帶運煤，以東至五采區(qū)4 t底卸煤倉間仍用礦車運煤，以解決礦車運輸距離越來越遠的制約問題[1]。

因十三采區(qū)以里采區(qū)采用皮帶運煤，原則上不再施工煤倉，所以此煤倉即正前煤倉的合理設(shè)計與布置直接影響著今后采區(qū)的正常生產(chǎn)。

1 煤倉位置的確定

1）從經(jīng)線91000（大巷拐彎附近）至90400附近，因有高家溝進風(fēng)井及水倉，且陷落柱較多加之還有斷層，不利于煤倉及裝車繞道的布置與施工。

2）為便于施工與管理，皮帶巷原則上要沿15號煤層頂板布置，故要求相應(yīng)煤倉位置的煤層與開拓大巷之間要有一定的垂直距離。

3）煤倉上部硐室要安裝皮帶機牽引裝置，要求煤層賦存盡量平緩，以減少上部硐室的工程量。

4）為便于皮帶巷施工，決定皮帶巷布置于回風(fēng)大巷與工作面之間的煤柱中[2]。

圖1 煤倉位置圖

綜合上述各種因素，確定煤倉位置如圖1所示。

2 煤倉參數(shù)的確定

1）煤倉垂深：煤倉上平面即上倉皮帶巷底板標高預(yù)計737.6 m，對應(yīng)下方裝車繞道底板標高預(yù)計709.75 m。煤倉垂深：737.6－709.75－5.4=22.45 m（煤倉下部硐室高4.4 m，平臺高1 m，共計5.4 m）。

2）煤倉容量：為了盡量減少由于運輸原因造成對回采工作面的正常生產(chǎn)，大巷運輸一旦出現(xiàn)異常，要保證煤倉的容量不低于一刀煤的產(chǎn)量，來爭取處理故障的時間。采長為240 m；煤厚為7.16 m（以1310工作面平均煤厚為例）；截深為0.8 m；容重為1.4 t/m3；回收率為0.85。經(jīng)計算知煤倉的容量為2 000 t。而一刀煤的產(chǎn)量=240×0.8×7.16×1.4×0.85=1 636 t。顯然，煤倉容量大于一刀煤產(chǎn)量，可滿足要求。

如果按照傳統(tǒng)圓柱型煤倉的設(shè)計與施工，施工11 m直徑的煤倉，不僅僅增加了煤倉的施工難度，而且由于上倉皮帶對應(yīng)的皮帶機頭硐室跨度之大，同時增加了施工難度和諸多隱患。

通過多方研究，論證決定打破常規(guī)，縮小煤倉垂直于巷道的跨度，拉長順巷跨度，即矩形且順巷兩端為半圓形的煤倉[3]。

經(jīng)過對各種因素的綜合考慮，煤倉寬取7 m，通過反算計算矩形長，即（2 000÷22.45－3.14×3.52）÷7=7.23 m，取7 m，即煤倉順巷跨度=7＋3.5＋3.5=14 m（半圓半徑R=3.5 m），如下頁圖2所示。

圖2 煤倉關(guān)系圖（單位：mm）

3 給煤機的參數(shù)確定

為了最大限度地提高煤倉的中轉(zhuǎn)速度與效率，決定在煤倉下部安設(shè)雙給煤機，即在煤倉下方裝車繞道一側(cè)同向布置兩部K4給煤機，以MGTY400/930-3.3D型采煤機為例，以日產(chǎn)煤1萬t計算，考慮各種因素給煤機日工作14 h，即需給煤機出煤量為10 000÷14=714 t/h，K4給煤機最大工作能力為590 t/h，590×2=1 180＞714，故在大巷運輸正常的情況下兩部K4給煤機同時作業(yè)可完全滿足工作面的正常出煤。

4 支護

1）倉壁支護：由于倉身（除煤倉上部收口段布置在煤層外）布置在巖層中，根據(jù)附近鉆孔資料所揭露，此區(qū)巖層布置較軌整、穩(wěn)定，巖石硬度普氏系數(shù)f均在5以上。采用錨桿，掛網(wǎng)、噴漿支護，錨桿間排距600 mm。支護強度達到34 t/m2，完全可以有效地控制礦山壓力對倉身的破壞。

2）煤倉上部收口支護：由于煤倉上方皮帶沿15號煤層頂板布置，故煤倉上部收口段約3.5 m左右以及皮帶硐室均在煤層中施工，煤的硬度普氏系數(shù)f為2，相對礦山壓力較大，考慮到煤倉上口區(qū)域?qū)硪惭b皮帶及動力設(shè)備，故在煤倉刷大時采用錨桿錨索掛網(wǎng)二次噴漿支護，并在煤體及煤層以下0.5 m地段用鋼筋混凝土整體連續(xù)澆注，厚度0.6 m；上口每隔1.5 m預(yù)留0.3 m×0.5 m的鋼筋混凝土梁，以便將來上倉口整體覆蓋（參見圖2）。

3）煤倉下部漏斗段支護：為了使煤倉內(nèi)的煤炭自然下滑到給煤機循環(huán)外運，不致造成積煤、死煤，倉壁垂直段與給煤機口必須斜坡過度，自然收口，坡度太大影響煤倉的容積，坡度太小不利于煤的自然下滑，容易造成積煤、死煤，根據(jù)煤的黏結(jié)性質(zhì)，自然下滑坡度不應(yīng)小于60°，故取61°，由于上倉皮帶高速落煤，再加上20 m左右的高差，對61°斜坡收口段必然造成一定的沖擊和破壞，故此收口段必須采取強有力的支護方能放患于未然，通過對比論證，決定在斜坡收口段沿煤倉四周充填普通混凝土的基礎(chǔ)上再鋪設(shè)一層鐵鋼砂混凝土，并輔之以廢舊鐵道加強抗沖擊力，兩給煤機中間則用優(yōu)質(zhì)料石砌70°的斜墻，斜墻頂部鋪設(shè)38 kg/m工字鋼兩根，一正一反并排焊接，工字鋼兩端要伸入墻體，緩解了對煤倉下部的沖擊和破壞[4]。

5 結(jié)論

1）此種布置方式降低了由于煤倉直徑大而上部皮帶硐室跨度相應(yīng)增大從而帶來的施工難度和隱患；

2）因地制宜，充分利用煤層的賦存狀況，調(diào)整煤倉形狀，大大減少了上倉皮帶巷的巖石工程量；

3）保證煤倉容量的同時，降低了煤倉的垂高，不僅減緩了對倉壁和下部平臺的破壞，而且有利于提高塊碳的生產(chǎn)；

4）不足之處是煤倉上部收口段布置在煤層中，增加了施工難度和不安全因素以及經(jīng)濟投入。