儲矸倉在快速掘進中的分析與應(yīng)用

陳小軍

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司， 山西 呂梁 033102）

1 木瓜煤礦S10-1011 巷概況

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司木瓜煤礦S10-1011 巷設(shè)計長度為1 817.4 m，根據(jù)巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)及用途，確定巷道斷面形狀為矩形，毛寬5 600 mm，凈寬5 400 mm，毛高4 100 mm，凈高4 000 mm，班循環(huán)進尺為2 000 mm。系統(tǒng)巷設(shè)計長度總計133.5 m，其中回風(fēng)系統(tǒng)巷道80.5 m，運輸聯(lián)巷50.3 m。工作面位于南區(qū)左翼下組煤準(zhǔn)備大巷南側(cè)，上部為實體煤巖層，以北為南區(qū)左翼下組煤準(zhǔn)備大巷，以南為實體煤，掘進末端接近礦井井田邊界，以西為實體煤，以東為實體煤。S10-1011 巷工作面標(biāo)高范圍在+858～+888 m，地面標(biāo)高范圍+1 033～+1 190 m，蓋山厚度為187～270 m。S10-1011 巷布置在石炭系下統(tǒng)太原組的9 號與10 號煤合并層中，9 號煤層厚度為3.85～4.15 m，平均厚度4 m，10 號煤層厚度為1.4～1.52 m，平均厚度1.46 m，9 號煤與10 號煤層夾矸厚度為0.5～0.88 m，平均厚度0.69 m，傾角5°～9°，平均7°，煤巖層賦存較穩(wěn)定。

2 原掘進割、裝、運工藝流程及存在問題

2.1 割、裝、運工藝流程

采用綜掘機進行割煤→由鏟板裝煤上一運溜子→一二運皮帶→10-1011 巷一部皮帶機→二部皮帶→二盤區(qū)一部皮帶→二盤區(qū)二部皮帶→采區(qū)皮帶→主斜井強力皮帶。

2.2 存在的問題

礦井銜接緊張，出矸系統(tǒng)相對復(fù)雜，掘進任務(wù)壓力較大，各隊組在主線皮帶開啟時間段都急于出矸，同時間內(nèi)排矸量大，造成主線皮帶經(jīng)常性灑煤、斷帶、超負(fù)荷等故障，外加上級單位檢查停機嚴(yán)重影響排矸正常掘進，從而出矸困難成為制約木瓜煤礦單進水平的突出問題；在掘進過程中當(dāng)不能正常出矸時，工人常將矸石通過人工搬運至巷道迎頭兩幫，勞動強度大、效率低、安全系數(shù)低，常有因搬運矸石造成工人磕碰現(xiàn)象；正規(guī)循環(huán)率低于30%，月進80 m左右；礦井考核力度大、工人工資水平偏低，掘進隊伍員工流失嚴(yán)重。

2.3 常規(guī)性解決辦法

分階段性分隊組進行排矸；每天在檢修班安排專門的檢修隊伍對沿線皮帶進行檢修維護，安排一支專門的掘進隊組對沿線皮帶進行清理；加大檢修維護考核力度。

通過增加人員隊伍，加大考核力度的方法對解決此問題治本未治根，雖然有點效果，但不是很明顯，排矸困難問題一直以來困擾木瓜煤礦掘進，影響單進水平的提高。

3 深化解決方案

3.1 問題研究及探討

針對以上問題，木瓜煤礦經(jīng)常組織工程技術(shù)人員開研討會，安排外出參觀考察學(xué)習(xí)，但無果。經(jīng)過多次研討最后研究設(shè)計了儲矸倉新理念。儲矸倉由采面淘汰的機架、刮板及大鏈、電機逆止裝置、10 cm厚的鋼板組成[1]。儲矸倉規(guī)格（長×寬×高）：16 270 mm×1 760 mm×1 700 mm，儲矸量理論計算約72 t，實際儲矸量約65 t。巷道斷面形狀為矩形，毛寬5 600 mm，凈寬5 400 mm，毛高4 100 mm，凈高4 000 mm，班循環(huán)進尺為2 000 mm，一個循環(huán)煤量約56 t。

3.2 儲矸倉先期設(shè)計及應(yīng)用機理

儲矸倉的儲矸量及寬度長度可結(jié)合掘進工作面當(dāng)班的正規(guī)循環(huán)出矸量進行靈活應(yīng)用設(shè)計，由礦生產(chǎn)科進行設(shè)計儲量、寬度、長度繪圖，機電科配合設(shè)計提供合理的電機，最后由礦機分廠進行加工調(diào)試運行[2]。

儲矸倉應(yīng)用理論：將儲矸倉安置于靠近工作面的排矸運輸系統(tǒng)中，當(dāng)工作面出矸時通過遙控點動開起儲矸倉，將矸石由儲矸倉機尾向機頭運輸?shù)倪^程進行儲矸，因儲矸倉安裝于靠近工作面的運輸系統(tǒng)中[3]，所以儲矸倉外圍沿線運輸系統(tǒng)的開啟與否不會影響工作面的排矸。儲矸倉的應(yīng)用很好地解決了排矸困難影響掘進的問題。

3.3 儲矸倉的進一步優(yōu)化

先期儲矸倉只適合安裝于靠近工作面皮帶機頭，為固定式安裝，儲矸時由于工作面皮帶隨著掘進距離不斷延長，造成儲矸時與工作面溝通不夠靈活，后期通過應(yīng)用進一步優(yōu)化為可移動式儲矸倉，即在儲矸倉底加裝兩部履帶電機牽引行走移動，機頭機尾各一部履帶，木瓜煤礦稱其為可移動儲矸倉，見圖1。

圖1 移動儲矸倉圖

3.4 儲矸倉的應(yīng)用

當(dāng)掘進工作面為近水平煤層時，可將儲矸倉安裝于工作面皮帶機尾及綜掘機之間，儲矸時方便與工作面聯(lián)系溝通，電機牽引履帶行走，跟隨綜掘機前移，更有利于儲矸倉的應(yīng)用，其次將儲矸倉與皮帶機尾通過油缸連接，在工作面延伸皮帶時由儲矸倉提供動力拉動工作面皮帶機尾從而進行工作面皮帶的延伸。原先綜掘機利用鋼絲繩拉拽膠帶輸送機機尾存在一定的安全隱患，需要掛繩、拆繩、機尾固定、調(diào)整等工藝流程繁瑣[4]。單次延長皮帶時間由30 min縮短為10 min，進一步提高了掘進效率，見圖2。

當(dāng)工作面傾角大于18°時，將儲矸倉安裝于工作面皮帶機頭前進行儲矸，見圖3。

4 儲矸倉的推廣應(yīng)用

圖2 近水平煤層時儲矸倉位置圖

圖3 煤層傾角大于18°時儲矸倉位置圖

儲矸倉在木瓜煤礦掘進工作面已成功應(yīng)用兩年，成為掘進工作面的必要裝備，因其具有成本低、材料便于尋找、故障少、可重復(fù)利用的特點，成功地解決了出矸困難影響單進的問題，對于出矸影響單進的礦井儲矸倉有很好的推廣使用價值。

5 結(jié)語

掘進工作面通過儲矸倉的投入使用，隊組分時間段進行出矸，措施得力，隊組不再為排矸發(fā)愁著急，當(dāng)沿線皮帶無法排矸時可以利用本工作面的儲矸倉進行儲矸。儲矸倉的投入使用首先很好地解決了出矸困難影響單進的問題，正規(guī)循環(huán)率由原來的30%提高到80%以上，月進由80 m 提高到200 m；其次減輕了人員搬運矸石至巷幫的勞動強度，減少了員工因搬運矸石造成的磕碰；最后，儲矸倉減少了沿線的皮帶故障，減輕了維運隊員工的勞動強度及人員數(shù)量，真正起到了減人提效的目的，為木瓜煤礦掘進工作面的高效高產(chǎn)提供保障。