長平煤業(yè)末煤快速裝車系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

王浩淇

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 晉城 048006）

1 項(xiàng)目建設(shè)的必要性分析

1.1 現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)概況

長平煤業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)包括山上場地和山下場地。山上場地主要是長平煤業(yè)選煤廠部分，包括原煤儲(chǔ)煤場、溢流煤倉、分級(jí)車間、主廠房、轉(zhuǎn)載點(diǎn)及棧橋等；山下場地主要包括原煤倉、篩分破碎車間、塊煤產(chǎn)品倉、末煤產(chǎn)品倉、鐵路裝車站等設(shè)施。

礦井所產(chǎn)原煤經(jīng)主井提升到地面，主井來煤經(jīng)由幾條上山帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至山上原煤存儲(chǔ)及洗選系統(tǒng)，洗后的洗混塊、洗末、末煤等產(chǎn)品均通過同規(guī)格的幾條串聯(lián)的下山帶式輸送機(jī)分時(shí)段運(yùn)至山下產(chǎn)品裝車倉。

山下塊煤裝車倉和末煤裝車倉內(nèi)塊煤、末煤產(chǎn)品通過倉下皮帶轉(zhuǎn)載后給至5605裝車皮帶上，通過5605皮帶運(yùn)至鐵路裝車站裝車。鐵路裝車站只有一條裝車線和一個(gè)裝車點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的同時(shí)裝車?，F(xiàn)有裝車系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題

（1）外運(yùn)系統(tǒng)能力不足

按照晉煤集團(tuán)公司要求和長平公司發(fā)展規(guī)劃，長平煤業(yè)礦井2016年起生產(chǎn)能力達(dá)到10.0Mt/a，當(dāng)僅塊煤系統(tǒng)排矸時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)量最大，此時(shí)產(chǎn)品產(chǎn)率約為90%，產(chǎn)品總共9.0Mt/a，相應(yīng)的外運(yùn)系統(tǒng)生產(chǎn)能力需要配套達(dá)到9.0Mt/a?，F(xiàn)有山下鐵路外運(yùn)系統(tǒng)裝車能力為4.9Mt/a，現(xiàn)有汽車外運(yùn)系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)塊煤產(chǎn)品的外運(yùn)，裝車能力1.5Mt/a?，F(xiàn)有裝車系統(tǒng)存在2.6Mt/a的末煤裝車缺口，不能滿足礦井生產(chǎn)需求。

圖1 現(xiàn)有山下裝車系統(tǒng)圖

（2）現(xiàn)有汽運(yùn)裝車場地裝車?yán)щy

現(xiàn)有汽車裝車場地狹小，不能實(shí)現(xiàn)多品種（塊煤、末煤）、多車型裝車。根據(jù)現(xiàn)場觀察，汽車自排隊(duì)結(jié)束至調(diào)整好位置準(zhǔn)備裝車所需時(shí)間約為5min，掉頭困難且經(jīng)常擁堵。

目前汽運(yùn)利用三部溜子實(shí)現(xiàn)簡易裝車，裝車速度慢，效率低。裝車過程中汽車需要多次移動(dòng)，容易出現(xiàn)撒煤現(xiàn)象，另外現(xiàn)有裝車場地排水不暢，地面上煤泥水橫流，有損廠容廠貌。

（3）裝車系統(tǒng)能力不足影響生產(chǎn)

現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)汽運(yùn)能力不足，生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)滿倉的現(xiàn)象，導(dǎo)致各個(gè)裝車倉頻繁倒運(yùn)，出現(xiàn)煤損并且增加盤煤費(fèi)用。

鑒于上述三點(diǎn)，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)外運(yùn)能力不足，影響生產(chǎn)，因此新建末煤汽車裝車系統(tǒng)，提高汽運(yùn)系統(tǒng)能力，進(jìn)而提高整個(gè)外運(yùn)系統(tǒng)能力。

2 方案的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

長平煤業(yè)山下場地現(xiàn)有3個(gè)Ф22m的末煤筒倉（如圖1所示），上、下煤倉均為末精煤倉，中倉為篩末煤倉。初步確定在現(xiàn)有篩末煤倉東側(cè)布置轉(zhuǎn)載皮帶及汽車快速裝車站，末原煤通過倉下帶式給煤機(jī)卸料，經(jīng)轉(zhuǎn)載皮帶運(yùn)至新建汽車裝車點(diǎn)裝車。

初步方案的流程如圖2所示，初步方案的布置如圖3所示。

圖2 初步方案流程圖

圖3 初步方案布置圖

初步確定方案后，從以下兩個(gè)方面對初步方案進(jìn)行優(yōu)化：

（1）增置配煤環(huán)節(jié)

由于山下3個(gè)筒倉存儲(chǔ)的煤產(chǎn)品不同，本次設(shè)計(jì)如果單純從篩末煤倉（中倉）進(jìn)行接煤，系統(tǒng)的利用率較低。設(shè)計(jì)在中倉東側(cè)邊緣處新建一處轉(zhuǎn)載點(diǎn)，通過一條配煤皮帶將南側(cè)筒倉與轉(zhuǎn)載點(diǎn)相連，末精煤產(chǎn)品可以通過配煤皮帶運(yùn)至轉(zhuǎn)載點(diǎn)，進(jìn)而落到轉(zhuǎn)載皮帶上，然后運(yùn)至裝車點(diǎn)裝車。方案布置如圖4所示。

多布置一跳配煤皮帶，不僅可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的篩末煤產(chǎn)品裝車或者末精煤產(chǎn)品裝車，同時(shí)還可以通過調(diào)節(jié)兩個(gè)煤倉倉下帶式給煤機(jī)的出煤量，實(shí)現(xiàn)末原煤與末精煤產(chǎn)品的配比，得到不同質(zhì)量要求的產(chǎn)品，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 優(yōu)化后方案布置圖

（2）增設(shè)緩沖煤倉

裝車點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)末煤產(chǎn)品的裝車功能，上層為轉(zhuǎn)載皮帶，下層為汽車過道，汽車停好后，開啟轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，來煤通過溜槽落至汽車車斗內(nèi)，汽車裝車處下方為地磅，地磅檢測裝車達(dá)到要求后，轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備關(guān)閉，汽車駛出。

設(shè)計(jì)在裝車點(diǎn)中間設(shè)一個(gè)緩沖漏斗，如圖4所示。緩沖漏斗的存儲(chǔ)能力約為50t，可以有效地減少轉(zhuǎn)載系統(tǒng)的啟停次數(shù)，降低設(shè)備的故障率，節(jié)約電力消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)化后的工藝為在現(xiàn)有末原煤倉東側(cè)布置新建的轉(zhuǎn)載點(diǎn)及汽車快速裝車站。末原煤倉（中倉）倉壁開孔改造，將倉下東南側(cè)卸料口原有振動(dòng)給煤機(jī)拆除，安裝帶式給煤機(jī)，同時(shí)新增一條篩末煤倉至裝車點(diǎn)帶式輸送機(jī)（轉(zhuǎn)載皮帶）；末精煤倉（南倉）倉壁開孔改造，將倉下東北側(cè)卸料口原有振動(dòng)給煤機(jī)拆除，安裝一臺(tái)加長的帶式給煤機(jī)，同時(shí)新增一條末精煤倉至轉(zhuǎn)載點(diǎn)帶式輸送機(jī)（配煤皮帶），配煤皮帶于轉(zhuǎn)載點(diǎn)處搭接到轉(zhuǎn)載皮帶上；產(chǎn)品煤經(jīng)帶式輸送機(jī)向東運(yùn)至新增的汽車快速裝車點(diǎn)裝車。優(yōu)化后方案流程圖如圖5所示。

圖5 優(yōu)化后方案流程圖

3 設(shè)計(jì)解決的技術(shù)難點(diǎn)

本次設(shè)計(jì)旨在保持原有地面裝車系統(tǒng)能力不變的情況下，新增2.6Mt/a的末煤汽車裝車外運(yùn)能力，設(shè)計(jì)主要解決了以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）改造空間狹窄的問題

原有末煤筒倉直徑為22m，每個(gè)倉下有4個(gè)卸煤口，每個(gè)卸煤口安裝有1個(gè)斜板閘門及1臺(tái)振動(dòng)給煤機(jī)。卸煤口正下方為皮帶，卸料處均有行人樓梯，筒倉內(nèi)設(shè)備布置密集，改造難度大。

針對筒倉現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)拆除煤倉下卸煤口處的斜板閘門和振動(dòng)給料機(jī)，更換為平板閘門和加長型的帶式給料機(jī)[1]，帶式給料機(jī)高度較低，給料距離遠(yuǎn)，而且可以調(diào)整給料量。由于帶式給料機(jī)可以實(shí)現(xiàn)上部吊裝，下面的空場地即可作為轉(zhuǎn)載皮帶和配煤皮帶機(jī)尾支架的安裝位置，這樣，筒倉即具備了新增產(chǎn)品汽運(yùn)裝車系統(tǒng)的改造條件。

（2）配煤皮帶角度的問題

本工程是改造工程，以少占用場地為原則。轉(zhuǎn)載皮帶傾角為17.7°，為了使配煤皮帶搭接到轉(zhuǎn)載皮帶上，由于2個(gè)皮帶的機(jī)尾都在同一標(biāo)高，這樣就需要配煤皮帶采用更大的角度。本次設(shè)計(jì)中配煤皮帶的角度為18.7°，超過了皮帶手冊中規(guī)定的18°[2]。

將長平筒倉內(nèi)存儲(chǔ)的末精煤產(chǎn)品取出后作試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在傾角為19°的皮帶上運(yùn)輸，末煤并沒有出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)中調(diào)整配煤皮帶布置為18.7°的傾角，可以滿足本工程的配煤轉(zhuǎn)運(yùn)要求。

（3）存在斜皮帶的問題

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工中的一大難點(diǎn)就是配煤皮帶的布置及定位。配煤皮帶在總平面上既非南北走向，也非東西走向，從末精煤倉（南倉）搭接至轉(zhuǎn)載點(diǎn)。

一般設(shè)計(jì)中設(shè)備的軸線與建筑的軸線平行或垂直，以建筑物的軸線作為設(shè)備的定位依據(jù)[3]。本次設(shè)計(jì)中配煤皮帶中心線及機(jī)頭機(jī)尾軸線即不與原有建筑物（筒倉）軸線平行或垂直，也不與新建單體建筑（轉(zhuǎn)載點(diǎn)及裝車點(diǎn)）軸線平行或垂直。

故在本次設(shè)計(jì)中，對配煤皮帶布置時(shí)均留有200mm左右的調(diào)整余地，以防安裝過程中由于誤差出現(xiàn)無法安裝的情形。截至本文編寫為止，本項(xiàng)目已投入試運(yùn)轉(zhuǎn)，安裝過程中未出現(xiàn)任何問題。

4 總結(jié)

本文以晉煤集團(tuán)長平煤業(yè)新建末煤汽車快速裝車系統(tǒng)為研究對象，在現(xiàn)有裝車系統(tǒng)維持不變的情況下，增加了末煤的汽車裝車系統(tǒng)，大大提高了總系統(tǒng)的外運(yùn)能力。實(shí)踐效果表明，新建的末煤汽車快速裝車系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，基本上可以滿足末煤汽車外運(yùn)裝車的要求，同時(shí)具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。

本設(shè)計(jì)采用在原有筒倉基礎(chǔ)上增設(shè)汽車外運(yùn)系統(tǒng)的方法解決裝車能力不足的問題，為同類型礦井煤倉裝車系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)提供了參考。