提高基建礦井出矸效率的思考與實踐

趙晉軍

(晉城煤業(yè)集團 胡底煤業(yè)，山西 晉城048214)

1 礦井概況與出矸系統(tǒng)現(xiàn)狀

晉煤集團沁水胡底煤業(yè)有限公司是晉煤集團的控股子公司，為設(shè)計能力60 萬噸/年單獨保留礦井。礦井是煤與瓦斯突出礦井，因此主要石門和井底硐室都布置在頂?shù)装鍘r層中，出矸是制約礦井建設(shè)的主要環(huán)節(jié)之一。胡底煤業(yè)基建初期，分三個區(qū)域組織生產(chǎn)，分別為主斜井、副立井和蒲池風(fēng)井，井下各頭面掘進(jìn)過程中，采用國內(nèi)巖巷掘進(jìn)主要的掘進(jìn)工藝:鉆爆法爆破落矸、耙斗裝巖機配合礦車出矸［1］，隨著礦井井巷距離的伸長和掘進(jìn)頭面的增加，其因環(huán)節(jié)多、效率低對掘進(jìn)效率的制約日益突顯。

2 出矸系統(tǒng)中存在的突出問題

1)工作面直接出矸至礦車，受到礦車供給的制約，不能實現(xiàn)連續(xù)出矸，生產(chǎn)效率不能有效釋放。隨著隨著礦井主要巷道的延伸，運輸距離逐漸增長，運輸工作量增大，對生產(chǎn)組織的制約更加嚴(yán)重。

2)炮掘工作面主要使用耙矸機出矸工藝，存在以下缺點:①需要定期移機，每次移耙矸機影響生產(chǎn)3 d 左右。②出矸時鋼絲繩擺動容易損壞工作面風(fēng)筒、探頭，造成意外事故。③鋼絲繩牽引容易產(chǎn)生摩擦火花，不適于高瓦斯、高突礦井使用。

3)隨著礦井建設(shè)的逐步推進(jìn)，井筒功能的逐漸實現(xiàn)，原主斜井、副立井、蒲池風(fēng)井三個區(qū)域各自獨立生產(chǎn)的格局將被打破，逐漸形成副立井出矸、下料，主斜井出煤的永久生產(chǎn)系統(tǒng)，副立井的提升能力將成為礦井建設(shè)的瓶頸。

3 優(yōu)化胡底煤業(yè)出矸系統(tǒng)的主要做法

1)要優(yōu)化出矸系統(tǒng)，主要的思路是實現(xiàn)連續(xù)出矸。根據(jù)我公司以副立井提升矸石為主的現(xiàn)狀，規(guī)劃礦井出矸線路，從工作面式矸和主要線路出矸兩部分來實現(xiàn)連續(xù)出矸。

3.1 工作面出矸系統(tǒng)優(yōu)化

扒渣機不僅可能快速地將工作面的矸連續(xù)的上皮帶，還可以方便地在臨時支護后安全快速的挖低工作面的矸堆，以滿足支護要求。它與其他出矸方式相比有以下優(yōu)點［2］:①安全性能好。扒渣機出矸作業(yè)完成靠機械臂來完成，工作面迎頭出矸時，人可以在在離空頂較遠(yuǎn)的地方完成，而耙矸機出矸時，當(dāng)工作面堆矸較高不能進(jìn)行臨時支護時，人員不得不在距空頂較近的地方將矸出低，再進(jìn)行臨時支護，費時費力，且安全系數(shù)小。②適用能力強。扒渣機自身重量較輕，接地比壓小于0.1 MPa(260 巖巷掘進(jìn)機接地比壓為0.2 MPa)，同巖巷掘進(jìn)比相比對巷道底板的巖性要求低，適用范圍廣。③出矸效率高。耙矸機通過卸載臂搭接轉(zhuǎn)載機與巷道皮帶實現(xiàn)無縫對接，能快帶連續(xù)地將工作面的矸出至皮帶上，與側(cè)裝機相比，出矸時機身行走距離短，從而實現(xiàn)安全高速出矸;與耙矸機相比，減少了省去了周期性移機的時間，相對效率高。④現(xiàn)場管理優(yōu)。扒渣機能在每個循環(huán)將工作面的矸出凈，與耙矸機出矸相比，能保證巷道幫部支護及時到位，工作面標(biāo)準(zhǔn)化易于實現(xiàn)動態(tài)達(dá)標(biāo)，而且能夠推行正規(guī)循環(huán)作業(yè)，提高巷道掘進(jìn)效率和工程質(zhì)量控制。

圖1 優(yōu)化后工作面出矸系統(tǒng)

3.2 主要出矸線路系統(tǒng)優(yōu)化

在副立井車場裝矸實現(xiàn)連續(xù)出矸方面，采取了平矸倉+耙矸機+水平車場的出矸系統(tǒng)。由于在副立井車場要裝矸至礦車，其效率在一定程度上受到礦車供給的影響，為滿足在礦車供應(yīng)不上時工作面不間斷出矸，在輔助運輸石門設(shè)計了平矸倉，在沒有空車的情況下工作面出矸，先可通過矸倉口耙矸機配合儲滿矸倉。矸倉寬3 m，深1.5 m，長20 m，容積為90 方，能夠滿足主運石門或輔運石門一個循環(huán)的儲矸量。輔運石門矸倉處為“機軌合一”布置，矸倉口安裝耙矸機時，先用混凝土灌注0.3 m 左右的臺階，在耙矸機卸料口安裝導(dǎo)料槽，導(dǎo)料槽斜向矸倉另一側(cè)的軌道，保證距軌面高不低于1.5 m。耙矸機出矸時，在另一側(cè)的軌道上由電瓶車牽引一列車，逐個進(jìn)行裝矸，減少人工推車工作量，提高裝矸作業(yè)效率。

圖2 改進(jìn)后平矸倉出矸系統(tǒng)

3.3 利用礦井主運系統(tǒng)形成出矸線路

圍繞形成連續(xù)出矸系統(tǒng)的思路，結(jié)合礦井建設(shè)期間出矸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出煤量的特點，提出了利用礦井提煤的主運煤系統(tǒng)出矸的思路，一方面緩減副立井提升能力的壓力，一方面提高礦井出矸的效率。但要將出煤系統(tǒng)改為出矸系統(tǒng)，必須對井底煤倉進(jìn)行改造。

3.3.1 主斜井底矸倉改造的原因

在主斜井底設(shè)計有500 方的煤倉，煤倉直徑8 m，垂直高度30 m，若直接用來儲矸出矸，存在兩個問題:一是大塊矸石的沖擊將可能對煤倉下口造成損壞;二是泥巖比煤更容易相互粘接而發(fā)生堵倉事故，因此需要對煤倉進(jìn)行改造。

3.3.2 煤倉增加緩沖橫梁

通過計算煤倉上口皮帶往煤倉內(nèi)落矸的曲線，在煤倉下鎖口部上方，在倉壁上留設(shè)預(yù)留孔，搭設(shè)兩組40 號工字鋼做橫，使矸石落下后先砸在橫梁上再反彈到煤倉下口，減小對煤倉下鎖口的直接沖擊。

3.3.3 煤倉安裝給煤機

為減少煤倉出矸時的堵倉事故，對煤倉做了雙給煤機設(shè)計。兩個給煤機前后并排布置，后面的給煤機通過加裝導(dǎo)料槽上主斜井皮帶。在出矸過程中，主要使用前面的主給煤機出矸，再發(fā)生堵倉事故時，開啟后面的給煤機出矸，在煤倉內(nèi)矸石放空后，便可能很輕松地處理處理堵倉事故。

3.3.4 煤倉上口改造

為防止大矸塊進(jìn)入煤倉對煤倉造成沖擊和發(fā)生堵倉事故，通過加裝導(dǎo)料槽和改裝上口，使上口只能夠通過0.3 m 以下的矸石，對大矸塊做到嚴(yán)格限制。

4 取得的效果

1)通過在輔助運輸石門使用扒渣機，工作面的單進(jìn)水平由50 m/月提升至80 m/月，提升了60%。

2)通過在主運石門、輔運石門使用水平矸倉+巷道皮帶的連續(xù)出矸方式，有效地提高了礦井出矸效率，最大日出矸量450車，滿足了巷道掘進(jìn)要求。

3)對主斜井底煤倉改造后，大大地提高了礦井出矸能力，并且使出矸系統(tǒng)連續(xù)順暢，保證了各頭面的正常掘進(jìn)。

5 結(jié)語

出矸工藝是巖巷掘進(jìn)的關(guān)鍵工序之一，是決定巖巷掘進(jìn)效率的主要因素之一，高突高瓦斯礦井石門及盤區(qū)大巷以巖巷布置為主，在礦井進(jìn)入二期工程后，必須形成連續(xù)的工作面裝矸和主要線路出矸的連續(xù)排矸系統(tǒng)。通過扒渣機出矸工藝與皮帶運輸加矸倉形成的連續(xù)出矸方式，可能大大地提高礦井矸石排放能力，提高掘進(jìn)效率;并且礦井在建設(shè)期間，通過對煤倉的改造，可能利用礦井主運系統(tǒng)先臨時用于矸石排放，優(yōu)化礦井出矸線路，簡化排矸工藝，從而礦井進(jìn)尺水平，加快礦井建設(shè)。

［1］ 楊曉，楊永興，楊淼. 巖巷掘進(jìn)連續(xù)排矸系統(tǒng)的應(yīng)用與分析［J］.煤礦機電，2012(5).

［2］ 平永生.挖斗式裝巖機在井巷工程中的使用［G］//2007年全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議論文集，2007.