煤礦井下防爆柴油機(jī)混凝土罐車的應(yīng)用

于計(jì)斗　田銀素　王志峰　劉延峰　孫　彬

（神華神東煤炭集團(tuán)上灣煤礦，內(nèi)蒙古鄂爾多斯　017209）

煤礦井下防爆柴油機(jī)混凝土罐車的應(yīng)用

于計(jì)斗田銀素王志峰劉延峰孫彬

（神華神東煤炭集團(tuán)上灣煤礦，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017209）

在神東礦區(qū)特厚煤層開采礦井，高度的機(jī)械化礦井輔助運(yùn)輸顯得尤為重要，礦井開采過程中道路硬化是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，掘進(jìn)巷道總米數(shù)等同于巷道路面硬化量。神東礦區(qū)優(yōu)越的煤層開采條件加上先進(jìn)的國(guó)外設(shè)備，創(chuàng)下了多項(xiàng)綜、連采世界產(chǎn)量記錄。巷道路面硬化速度與巷道掘進(jìn)速度不匹配，巷道路面硬化速度急需提高，但在煤炭市場(chǎng)低迷的背景下，施工不允許采用高成本的人海戰(zhàn)術(shù)。通過認(rèn)真研究混凝土底板工程施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，使用輸料孔配套混凝土罐車改進(jìn)運(yùn)輸混凝土的新工藝，解決了巷道路面硬化速度慢和質(zhì)量差的難題，同時(shí)也節(jié)約大量人力和資金。

效率速度新工藝混凝土底板工程

1　概況

神華神東上灣煤礦是全國(guó)特級(jí)高產(chǎn)高效井位于鄂爾多斯伊金霍洛旗境內(nèi)，煤礦井田面積61.8平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量12.3億噸，可采儲(chǔ)量8.3億噸。礦井采用斜井—平硐開拓方式布置，采用無軌膠輪運(yùn)輸，井上下實(shí)現(xiàn)了“3G手機(jī)”無線移動(dòng)通訊。礦區(qū)地表皆為風(fēng)積沙所覆蓋，程沙丘地貌，鉆孔地面標(biāo)高1233m，煤層底板標(biāo)高1070m。地層由老至新為侏羅系中下統(tǒng)延安組、侏羅系中統(tǒng)安定組、上更新統(tǒng)拉薩烏蘇組及馬蘭組、全新統(tǒng)風(fēng)積砂［1］。井田煤層厚度為4.7-6.6m，屬于厚煤層，底板以泥巖為主，深灰色，致密狀，含植物化石碎片，夾煤屑及薄層砂質(zhì)泥巖。礦井為提高巷道硬化速度，為采掘接替提供保障，運(yùn)輸混凝土使用輸料孔配套混凝土罐車進(jìn)行施工巷道混凝土底板工程。

圖2　裝料漏斗剖面圖

2　傳統(tǒng)運(yùn)輸混凝土料缺點(diǎn)分析

礦井的混凝土料統(tǒng)一由距離礦井井口17公里以外的攪拌站供應(yīng)，攪拌站使用10m3混凝土罐車運(yùn)輸?shù)骄冢{(diào)料員把混凝土罐車料用6臺(tái)防爆車將混凝土料運(yùn)輸?shù)骄率┕c(diǎn)。

圖3　輸料孔

圖4　輸料孔上口平面圖

圖5　輸料孔上口剖面圖

圖6　輸料孔下口平面圖

2.1運(yùn)輸不及時(shí)

2.1.1路程影響

（1）井下隨著礦井開采不斷的延伸，從井口到混凝土底板工程施工點(diǎn)達(dá)到單程15公里，防爆車不能夠快速的將混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)。（2）地面10m3混凝土罐車從攪拌站到井口需要1小時(shí)，單程17公里路程不能夠及時(shí)送到井口。

2.1.2交通影響

混凝土罐車運(yùn)輸混凝土?xí)r，在地面作業(yè)受到交通擁堵以及遇到雨、雪天，不能夠?qū)⒒炷了偷骄谟绊懯┕せ炷恋装骞こ踢M(jìn)度。

圖7　輸料孔井下布置圖

2.2混凝土料強(qiáng)度難以保證

（1）井下影響?；炷翉木谶\(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)，長(zhǎng)距離的混凝土料運(yùn)輸，在防爆車內(nèi)時(shí)間較長(zhǎng)，混凝土料容易產(chǎn)生離析將低了混凝土料強(qiáng)度。（2）地面影響?；炷凉捃噺臄嚢枵镜骄?，長(zhǎng)距離運(yùn)輸以及交通的影響推遲到達(dá)井口的時(shí)間，混凝土料會(huì)超過初凝時(shí)間，影響井下施工混凝土底板工程的抗壓強(qiáng)度。

3　利用新工藝運(yùn)輸混凝土料的分析

在井田方便井下運(yùn)輸?shù)奈恢媒ㄝ斄峡?，輸料孔地面安設(shè)攪拌機(jī)。把混凝土料裝入10m3混凝土罐車后從輸料孔放到井下，井下使用裝載機(jī)通過井下裝料平臺(tái)的裝料漏斗，把料裝入5m3混凝土罐車內(nèi)運(yùn)輸?shù)交炷恋装骞こ淌┕c(diǎn)。

表1　技術(shù)參數(shù)

3.1及時(shí)使用混凝土料

（1）縮短了運(yùn)輸混凝土?xí)r間，從混凝土料拌好到運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)比原來節(jié)約一半時(shí)間，混凝土料能夠及時(shí)送達(dá)施工點(diǎn)，保證了澆筑混凝土料的和易性［2］。（2）當(dāng)卸料間隔時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，混凝土罐車可以每次卸料前使用攪拌筒從新攪拌混凝土料。避免了混凝土料經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸，混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象。（3）在運(yùn)輸過程中混凝土罐車會(huì)始終保持?jǐn)嚢柰厕D(zhuǎn)動(dòng)，以保證所運(yùn)載的混凝土料不會(huì)凝固。（4）不受地面交通各種因素影響，能夠保證混凝土料及時(shí)送達(dá)施工點(diǎn)，保證了混凝土底板工程施工進(jìn)度。

3.2節(jié)約運(yùn)輸混凝土料車輛司機(jī)

根據(jù)巷道條件混凝土罐車設(shè)計(jì)容量為5m3料，防爆車容量為2.5m3料。運(yùn)輸相同混凝土料量少用一名防爆車司機(jī)，按照每班派11臺(tái)防爆車計(jì)算，使用混凝土罐車后需要4臺(tái)混凝土罐車和3臺(tái)防爆車，人工費(fèi)每班節(jié)約：4名×150元/工=600元。

3.3節(jié)約維修車輛費(fèi)用

每班少使用4臺(tái)防爆車，可節(jié)約4臺(tái)防爆車的維修以及保養(yǎng)費(fèi)用。

3.4裝料漏斗提高了安全系數(shù)

原來防爆車裝料時(shí)裝載機(jī)直接將混凝土料裝入防爆車，使用混凝土罐車時(shí)裝載機(jī)將混凝土料倒入裝料漏斗，通過裝料漏斗將混凝土料裝入混凝土罐車內(nèi)。輸料孔裝料漏斗實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)與運(yùn)輸混凝土料車分開。避免了輸料孔裝混凝土料時(shí)，車輛太多造成車輛擁堵存在安全隱患。

3.5節(jié)約耗油量

（1）從地面井口到井下施工點(diǎn)按照單程距離為16公里計(jì)算，每班跑3趟，混凝土罐車的使用可以減少4臺(tái)防爆車，每班節(jié)約油費(fèi)：4臺(tái)×5元/升×96公里/每班（往、返）×0.7升/公里=1344元。（2）地面攪拌站到礦井井口單程距離為17公里，地面混凝土罐車每班節(jié)約耗油費(fèi)用：1臺(tái)×5元/升×136公里/每班（往、返）×0.35升/公里=238元。（每班按照40m3混凝土量計(jì)算）

3.6提高混凝土料運(yùn)輸量

地面井口下料每班最多運(yùn)輸混凝土料40m3，井下輸料口每班可以運(yùn)輸80m3混凝土料，運(yùn)輸混凝土量效率提高1倍。

3.7便于施工混凝土底板工程

3.7.1混凝土底板工程

（1）施工巷道混凝土底板時(shí)，可以左右移動(dòng)的導(dǎo)料槽將混凝土料卸到需要混凝土料的區(qū)域，減少了工人鋪攤混凝土料的勞動(dòng)強(qiáng)度。巷道混凝土底板施工特制的導(dǎo)料槽方便了卸料的位置準(zhǔn)確性。（2）防爆車運(yùn)輸混凝土料時(shí)，不能保證混凝土料的和易性，有時(shí)混凝土料變硬增加了工人鋪攤混凝土的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)防爆車卸料時(shí)不能準(zhǔn)確的將混凝土料卸到缺料區(qū)域，也增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（3）產(chǎn)量由原來的施工混凝土底板30米/班提高到60米/班。每班節(jié)約人工費(fèi)用：8名×150元/工=1200元。（每班配備8名工人）

3.7.2混凝土底板工程補(bǔ)邊

（1）混凝土底板工程補(bǔ)邊時(shí)，混凝土罐車?yán)每梢宰笥乙苿?dòng)的導(dǎo)料槽，根據(jù)補(bǔ)邊需要量，準(zhǔn)確地將料卸到補(bǔ)邊處。一人指揮混凝土罐車卸料，一人鏟混凝土料，兩人抹面可以順利施工混凝土底板補(bǔ)邊工程。補(bǔ)邊特制的導(dǎo)料槽方便了卸料的位置準(zhǔn)確性。（2）原來防爆車補(bǔ)邊時(shí)每班配備8人完成補(bǔ)邊30m3混凝土料，利用混凝土罐車后每班配備4人完成補(bǔ)邊30m3混凝土料。（3）補(bǔ)邊時(shí)相同混凝土量每班每年節(jié)約人工費(fèi)用：4名×4000元/工×2月=3.2萬元。（每年補(bǔ)邊量約為2個(gè)月）

4　運(yùn)輸混凝土料配套設(shè)施

4.1混凝土罐車

（1）混凝土罐車型號(hào)為JC5（A）防爆型混凝土攪拌運(yùn)輸車，廠家為山東省煙臺(tái)市萊州亞通重型裝備有限公司，為滿足井下使用要求將放料口置于前面。（2）攪拌筒技術(shù)參數(shù)（見表1）。

4.2井下裝料漏斗

混凝土罐車高度2.5米，裝載機(jī)裝料時(shí)無法直接將井下混凝土料裝到混凝土罐車中，井下設(shè)計(jì)裝料平臺(tái)通過裝料漏斗裝料。漏斗設(shè)計(jì)容積為2.5m3，裝料漏斗使用的鐵板厚度不小于12mm，漏斗架梁、架腿用料均為32#工字鋼，拉筋等加固部位用礦用11#工字鋼，裝料漏斗設(shè)計(jì)見圖1、2所示。

4.3井下料孔

建輸料孔混凝土料從地面通過自由落體放到井下，同時(shí)料孔地面安設(shè)攪拌機(jī)。

（1）料孔施工。料孔全長(zhǎng)160m，從地面開始向下35m料孔為ф 850mm，剩余料孔125m為ф650mm。施工時(shí)先使用ф89mm鉆頭與井下貫通，然后逐級(jí)擴(kuò)孔，達(dá)到設(shè)計(jì)孔徑。使用陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管輸送混凝土料，Ф530mm陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管與孔壁之間用水泥砂漿密實(shí)［3］，如圖3所示。

（2）料孔上口固定。鉆孔內(nèi)的鋼管上口通過預(yù)埋螺栓將焊接鋼管與混凝土基礎(chǔ)固定，如圖4、5所示。

（3）料孔下口固定。鉆孔內(nèi)的鋼管下口通過錨索將焊接鋼板固定在巷道頂板上，如圖6、7所示。

（4）料孔施工注意事項(xiàng)。鋼管下管前必須進(jìn)行防腐、防銹處理，Ф 740mm鋼管護(hù)管采用電焊連接，Ф530mm陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管連接采用絲扣連接，再在連接處外用電焊點(diǎn)焊。鉆孔上下口鋼板與鋼管之間電焊連接。井下料孔正下方巷道底板鋪設(shè)20mm厚矩形鋼板，防止下混凝土料沖擊底板出現(xiàn)深坑［4］。

5　使用輸料孔配套混凝土罐車的不足

（1）混凝土罐車行走適應(yīng)性差，遇到巷道底板軟化嚴(yán)重或巷道狹窄地點(diǎn)，無法使用。（2）混凝土罐車維修要及時(shí)，出現(xiàn)故障未及時(shí)修理，罐內(nèi)混凝土凝固后損失嚴(yán)重。（3）廠家的租車費(fèi)用昂貴，每臺(tái)混凝土罐車租車費(fèi)在10萬元/月以上。（4）輸料孔在160m的高度下料，造成井下料孔處混凝土料四處飛濺，日積月累混凝土料凝固在墻壁上難以處理，下混凝土料時(shí)先將混凝土料裝入混凝土罐車中集中下放混凝土料，同時(shí)井下放料員每班必須及時(shí)清理墻壁上的混凝土。（5）每班混凝土料用量較大，地面攪拌機(jī)檢修時(shí)間少，造成地面輸料孔攪拌機(jī)容易出現(xiàn)故障。（6）放料時(shí)間較長(zhǎng)，每10m3混凝土料從攪拌到放料完畢需要45分鐘［5］。

6　結(jié)語

井下首次使用輸料孔與混凝土罐車運(yùn)輸施工混凝土底板工程，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生了一次飛躍，使用此項(xiàng)新工藝與新設(shè)備具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣泛。

［1］楊孟達(dá)，劉新華，王瑛，等.煤礦地質(zhì)學(xué).煤炭工業(yè)出版社［Z］，2000. 90-91.

［2］東兆星，吳士良.井巷工程［Z］.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.107-118.

［3］鄭復(fù)偉.地面輸料孔在神東煤炭集團(tuán)公司的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2014（11）：23-26.

［4］崔希海，朱愛香.JC3型防爆柴油機(jī)混凝土罐車的研制［J］.礦山機(jī)械，2015（01）：34-36.

［5］張彥祿，高英，樊運(yùn)平，等.無軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)［J］.煤炭工程，2011（11）：11-13.

于計(jì)斗（1984—），男，內(nèi)蒙古察右中旗人，本科，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，助理工程師，主要從事煤礦巷道路面硬化工作。