煤礦輔助運輸系統(tǒng)的改造與實施

河南能源鶴壁煤電三礦 河南鶴壁 458020

鶴 煤三礦是煤與瓦斯突出礦井，2016 年度礦井絕對瓦斯涌出量為相對瓦斯涌出量為原上、下順槽順層抽采已不能滿足瓦斯區(qū)域治理需要，與煤巷掘進同時進行易發(fā)生瓦斯擾動，引起煤與瓦斯突出事故?！睹旱V安全規(guī)程》和《防治煤與瓦斯突出細則》要求：煤與瓦斯突出礦井優(yōu)先采用開采保護層區(qū)域防突措施，單一煤層以“底板巖巷+穿層鉆孔抽采+增透措施”為基礎(chǔ)防突措施。

鶴煤三礦井下矸石通過副井和新副井提升至地面，副井絞車日提升矸石 120 罐車，新副井絞車日提升矸石 140 罐車，合計日提升 260 罐車。2019 年巖巷進尺計劃量為 4 415 m，日平均排矸量 303 罐車，礦井排矸能力已不能滿足生產(chǎn)要求[1]，需要改造輔助運輸系統(tǒng)，利用主煤流系統(tǒng)富裕時間將矸石排至地面[2]。

1 方案提出

(1) 新增一套排矸系統(tǒng) 在井下三水平煤倉向北 40 m 位置新掘 1 個立式矸石倉，在三水平主帶式輸送機機尾通道至立式矸石倉下口掘 1 條聯(lián)絡(luò)巷，安裝運矸帶式輸送機及配套設(shè)施；地面建設(shè)主煤流與排矸的對接系統(tǒng)，矸石山敷設(shè)密閉桁架輸送帶，改造經(jīng)過矸石山 6 kV 高壓架空線。

(2) 完善排矸設(shè)備 矸石倉上口安裝破碎機，矸石倉前方 20 m 處安裝翻滾籠，翻滾籠與破碎機間安裝梭車，矸石倉下口安裝給煤機，聯(lián)絡(luò)巷安裝 1 部帶式輸送機與三水平主帶式輸送機搭接[3]。

改造前后運輸系統(tǒng)分別如圖 1、2 所示[4]。

2 方案實施

依據(jù)改造方案制定實施計劃，施工了矸石倉、翻滾籠基礎(chǔ)和梭車基礎(chǔ)，延長了三水平主帶式輸送機機尾。安裝設(shè)備有給煤機和聯(lián)絡(luò)巷帶式輸送機、翻滾籠、梭車、破碎機和地面桁架輸送帶。改造地面架空線。翻滾籠、梭車、破碎機、矸石倉安裝示意如圖 3所示。

2.1 矸石倉施工

矸石倉深 27 m，上口安裝破碎機，設(shè)置直徑 8 m的平臺，上鎖口直徑為 2.5 m、深度為 2.5 m，下鎖口直徑為 1.5 m、深度為 4.0 m，中間是直徑 6.0 m、深度為 21 m 的主體儲存矸石部分，為減少積矸，上下直徑突變處設(shè)置平滑過渡段。

2.2 井下設(shè)備安裝

圖1 改造前運輸系統(tǒng)Fig.1 Transportation system before reconstruction

圖2 改造后運輸系統(tǒng)Fig.2 Transportation system after reconstruction

圖3 設(shè)備安裝示意Fig.3 Sketch of equipment installation

(1) 破碎機 破碎機型號為 2PF-1011，破碎能力為最大給料粒度 ≤500 mm，出料粒度≤10 mm。破碎機解體下井運輸，按照設(shè)備安裝標準進行組裝、找正和固定，并按照要求進行調(diào)試和試運行[5]。

(3) 翻滾籠 FX-HNHB6K-00 型翻滾籠適用于2 t 礦車，安裝在矸石倉倉口向前 20 m 處，按照設(shè)備中心線和十字線將瓦座、主軸、被動軸和支撐輪安裝到位并進行找正，使中心線重合，安裝配套設(shè)施并進行調(diào)試。

(4) 梭車 在翻滾籠和破碎機之間安裝梭車，其驅(qū)動部分安在翻滾籠下，尾部安在破碎機上口，安裝傾角為 12°，梭車下部用 10 根 11 號工字鋼托住[6]。

2.3 改造架空線

地面矸石山新增桁架帶式輸送機上方有 1 條 35 kV 高壓架空線，其高為 2 m，與桁架帶式輸送機干涉，需將 33、34 號 2 根線桿分別升至 15 和 19 m，使桁架與新架空線安全距離達到 5 m。

2.4 地面設(shè)備安裝

矸石山架設(shè)鋼結(jié)構(gòu)通道走廊，坡度為 17°，寬2 m、高 3 m，走廊內(nèi)安裝長度為 180 m 的型固定式帶式輸送機及其配套設(shè)施，與原有設(shè)備形成新的運矸系統(tǒng)[7]。

3 改造前后對比

原矸石運輸系統(tǒng)生產(chǎn)線路長，礦車周轉(zhuǎn)率低，影響巖巷進尺和部分矸石翻入煤倉，使煤質(zhì)和大塊矸石進入主煤流造成堵倉，不利于安全運輸，大塊矸石還會損壞輸送機。

新矸石系統(tǒng)增加了井下矸石儲存量，三水平矸石倉容量為 550 m3，能夠儲存 1 000 t 矸石，每天巖巷進尺排矸超出斜坡軌道提升量 150 t (即 40 礦車)，矸石倉能夠滿足 6 d 剩余矸石儲存量；利用主煤流運輸系統(tǒng)進行集中排矸，煤倉與矸石倉分別存放，不影響煤質(zhì)；矸石倉上口安裝破碎機[8]，避免大塊矸石刮傷輸送機和堵倉事故發(fā)生，同時節(jié)省矸石山 1 部 1.6 m 絞車，減少了操作和維修人員。

4 應(yīng)用效果分析

通過矸石倉儲矸、主煤流排矸的系統(tǒng)改造，滿足了礦井巖巷掘進工作面排矸需要，從而緩解了矸石運輸對礦井生產(chǎn)的制約。倉內(nèi)矸石達到半倉以上時，啟動矸石運輸線，依次啟動三水平矸石倉下口給煤機、聯(lián)絡(luò)巷帶式輸送機及原煤流線，進行集中排矸，每次集中 3 h 可將 6 d 排入倉內(nèi)的矸石排完，為礦井巖巷進尺任務(wù)的完成提供了保障，保證了礦井生產(chǎn)接替。

利用輥式分級破碎機對大塊矸石進行粉碎處理，減小了矸石塊度，改善了大塊矸石對輸送帶及設(shè)備的破壞。

系統(tǒng)運輸量大，設(shè)備維修量小，節(jié)省 1 臺絞車即可減少 6 名司機和 2 名維修工，同時降低了設(shè)備維修量。

原有排矸方式不能滿足排矸需要時，將矸石翻入三水平煤倉，原煤發(fā)熱量降至以下；系統(tǒng)改造后，原煤發(fā)熱量穩(wěn)定在左右，提高帶來經(jīng)濟效益 3 000 萬元。

5 結(jié)語

本方案充分利用主煤流運輸系統(tǒng)富裕提升時間，通過新安裝輔助運輸系統(tǒng)將矸石運至主煤流系統(tǒng)，實現(xiàn)了集中排矸。增設(shè)矸石倉，可將原煤、矸石分開存放，實現(xiàn)分時段集中提升原煤和矸石，提高了原煤發(fā)熱量，增加了經(jīng)濟效益。本項目對服役時間較長、瓦斯治理困難、巷道維修量增加的一大批礦井輔助運輸系統(tǒng)的改造具有借鑒意義。