24°上山掘進施工中皮帶與礦車聯合運輸技術的集成與應用

安喜平　王忠君　張頂柱

【摘 要】掘進施工中貨物運輸是整個掘進施工的主要工序，對于錨噴支護的上山掘進巷道其貨物運輸工作量占整個工程的50%以上。因此，有條件的地方采用膠帶運輸機運輸貨物。而超過16°以上的上山掘進施工不宜使用膠帶運輸機運輸貨物。通常使用礦車運輸貨物，使用礦車運輸安全風險大，且工作效率低。本文針對大興礦南二集中回風上山24°大傾角上山掘進施工貨物運輸問題應用了一種皮帶與礦車聯合運輸技術，彌補了皮帶與礦車兩種獨立運輸方式的不足。

【關鍵詞】膠帶運輸機；防滑技術；上山施工；礦車運輸；矸石緩沖倉

1 工程概況

鐵煤集團大興煤礦南二集中回風上山巷道位于南二-600m運輸大巷上部，起始點與南二8層回風巷相交，巷道設計長度360m，傾角24°，巷道寬度5.3m，高3.65m，巷道斷面17.22m2，煤巖類別為巖石，支護形式為錨噴支護。

分析斜巷掘進施工貨物運輸特點，斜巷拉放車因其作業環節多、設施復雜、自動化程度低多為人工操作、地質條件多變，易發生安全事故。因此，最大限度的減少斜巷拉放車運輸是降低運輸事故率，提高安全的有效途徑之一。為此，我們綜合考慮，研究決定采用皮帶與礦車聯合運輸方式。

2 皮帶與礦車聯合運輸技術的總體方案

皮帶與礦車聯合運輸技術是將膠帶運輸機運輸與礦車運輸技術相集成，實現24°上山巷道內膠帶運輸機運輸矸石與底部16°下山回風巷道礦車轉運矸石協調銜接，以減少大傾角斜巷拉放車作業，保證24°上山掘進迎頭貨物快速運出，提高運輸安全性。在工作面設一臺P-60B型耙斗機，24°上山巷道內設一部DSP-800/1040型膠帶運輸機。巷道底部設一個緩沖矸石倉，矸石倉外部再設一臺P-60B耙斗機。南二8層回風巷的上、下部分別安設一臺JD-75型、JD-25型調度絞車。其總體布置如下圖1所示。

圖1 皮帶與礦車聯合運輸方案布置圖

3 皮帶與礦車聯合運輸技術運行原理

3.1 工作面耙斗機裝貨

耙斗機設置在工作面后方15米至35米范圍內，為保證放炮后矸石崩落集中且不向山下滾落，在耙斗機前方斜設一個1.5米高的矸石擋板。耙斗機牽引鋼絲繩經工作面返滑輪牽引扒斗將工作面矸石向耙斗機卸貨槽上貨。耙斗機溜槽卸貨口處設置一個矸石過濾篦子，篦子網格規格300mm×300mm，防止大塊矸石進入皮帶運輸，保證皮帶運輸上貨均勻。

3.2 皮帶輸送機排貨

皮帶輸送機負責24°上山巷道內矸石下運工作，普通皮帶輸送機下運矸石巷道角度一般不超過16°。超過16°使用皮帶運輸易出現矸石在皮帶上下滑、滾落飛出及皮帶停機制動不可靠、飛帶等現象。不但影響了現場文明標準化更有可能造成人員傷害。

為了有效保證皮帶輸送機運輸安全，在原有皮帶輸送機基礎上設計了一套大包圍直接搭接式壓帶防滑裝置。該裝置采用通用的皮帶杠、舊皮帶、└50×5角鋼，用螺栓及卡板組合成人字形鋼結構架。└50×5角鋼上端和皮帶杠用螺栓連接。下端用卡板與皮帶機皮帶杠固定，人字架每隔1.5m一架。這樣整個鋼結構防護架便由多個人形架組合成一體，形成一個連續的鋼結構框架。在人字架的內側安裝舊皮帶，舊皮帶的安裝位置下邊緊貼運輸皮帶上面，距皮帶中心100mm。上邊人字頭露出200mm寬。舊皮帶和鋼結構架之間兩側各安設一根皮帶杠，防止運輸矸石時防護皮帶被擠出防護架。其主要結構及在膠帶運輸機上的安裝方式如下圖2、圖3所示：

圖2 大包圍形式直接搭接壓帶防滑裝置

圖3 大包圍直接搭接式壓帶防滑裝置安裝示意圖

為了增加皮帶輸送機運輸矸石的穩定性，皮帶架與巷道底板采用錨桿固定牢固。人字形防護架每隔20m用鋼絲繩與巷道頂板用錨桿固定牢固。

皮帶運輸矸石時，使矸石幾乎在一個密閉的環境下運輸，固定的防護皮帶始終緊貼在運輸皮帶上面，只有中間200mm寬部分未接觸。使運輸皮帶的上帶與固定的防護皮帶形成了摩擦滑動運行。增加矸石之間的摩擦力有效保證了矸石在皮帶上下滑。即使有少量矸石下滑滾落有了防護皮帶的作用也不能從皮帶上飛出落到巷道內。

皮帶停機制動時，固定防護皮帶上存有矸石增加了防護皮帶與運輸皮帶上帶，運輸皮帶上帶與托輥之間的正壓力，使它們之間的相互摩擦作用增大。在它們的共同作用下有效保障了皮帶在停機時不自動下滑。

3.3 緩沖矸石倉存貨

在皮帶運輸機卸載點前方，位于24°上山巷道起坡點前平巷段設置緩沖矸石倉。緩沖矸石倉與行人側之間采用U型鋼、木板、舊皮帶封閉，作為擋矸墻。U型鋼頂柱接合處采用卡子固定，焊接在頂柱端頭的鐵板與巷道頂底板間使用錨桿固定。

緩沖倉的設置一方面解決受礦車供應不足的影響而延遲工作面出矸時間，另一方面皮帶解決受礦車循環運輸的影響，皮帶停開機次數頻繁，對皮帶機的使用安全難以控制。

3.4 礦車二次轉運排貨

在矸石緩沖倉后方與南二8層回風巷交叉處設置一臺耙斗機，卸載溜槽座于南二8層回風巷礦車運輸軌道上方。4輛礦車利用安裝在南二8層回風巷上下平盤上的調度絞車對拉到耙斗機溜槽卸載口處。耙斗機將緩沖矸石倉內矸石用扒斗向礦車內裝矸。逐一將4輛礦車裝滿后，開動上下部絞車將4輛礦車運輸到-600運輸大巷，實現矸石的二次轉運。

4 項目應用效果

該技術應用后，由于皮帶運輸矸石能力大，大大縮短了工作面出貨時間。底部回風巷道內礦車運輸可進行24小時出貨，出貨量滿足進度要求。實際掘進施工比計劃掘進施工多了一個放炮循環，日進尺達4.5m。整個工程實際工期較計劃工期縮短了45天。月平均進尺80m比原計劃月平均進尺60m超出了20m，單進提高了33%，創下了該礦同類巷道掘進施工的新紀錄。

5 結束語

該技術成功將膠帶運輸機與礦車運輸技術相集成。解決了上山掘進施工迎頭貨物滯運，制約進度的難題。設計的大包圍形式直接搭接壓帶式防滑裝置是一種新型防物料下滑技術。較常用的深槽型、壓帶式防滑技術相比沒有改變原有皮帶輸送機的整體結構，且取材方便，可重復利用。有效克服了大傾角巷道施工中皮帶上物料下滑、滾落飛出；皮帶停止制動出現飛帶等現象。有效保障了皮帶運輸安全，減少了人員的人身傷害，有利于現場文明標準化施工。豐富了光面皮帶在大傾角巷道施工中的應用經驗。設計使用了矸石緩沖倉，使膠帶運輸機排貨與礦車運輸二次轉排貨協調銜接，消滅了矸石運輸因礦車周轉不及時的影響。提高矸石運輸效率，保證了施工進度。

該技術的應用達到了預期的效果，為今后類似巷道的施工提供了成功案例，在同行業中具有廣泛的推廣價值。

[責任編輯：王春燕]