膠帶順槽機頭硐室設計優化探討

摘 要：以城郊煤礦2702綜采工作面膠帶順槽機頭硐室為例，探索并優化了膠帶順槽機頭硐室斷面設計，闡述了項目研究內容和實施目標，并從實施方案、技術路線、技術經濟指標等進行論證分析，可供類似條件開采的礦井借鑒。

關鍵詞：斷面優化；機頭硐室；設計優化

1 工程概況

（1）2702工作面為綜采背拉工作面，2702上巷為膠帶運輸巷，設計長度1250m，沿85°方位角掘進施工，擔負著2702工作面上段后期出煤任務。根據設計要求，開口前8m施工為4.6m大斷面，之后巷道施工為4.2m斷面。

（2）存在問題

2702上巷機頭硐室段與2702上巷車場貫通后，需安裝DSJ-100/63/2×90kW帶式輸送機一部。面向工作面方向，膠帶中心偏巷道中心左0.6m，機頭硐室段前8m為安裝帶式輸送機機頭及配電點的4.6m大斷面。

DSJ-100/63/2×90kW帶式輸送機與掘進區隊傳統使用的SSJ800帶式輸送機最大的區別在于機頭段將功率為40kW的電機更換為90kW電機，另外還安裝有抱閘電機，對安裝空間的要求更高。DSJ-100/63/2×90kW帶式輸送機機頭大架寬度1400mm，輸送機上的電機+減速機+抱閘電機規格：長*寬=3.2*1.5m。

2 方案設計

根據現場安裝需要，安裝DSJ-100/63/2×90kW帶式輸送機配套配電點開關及附屬設施數量為：膠帶機控制箱1臺、消防沙箱1套、膠帶機頭饋電開關1臺、膠帶機1#、2#驅動電機開關2臺、膠帶機1#、2#抱閘電機開關2臺、照明綜保開關1臺。

正常情況下，膠帶機機頭硐室段放置的開關有：饋電開關一臺、膠帶機電機1#開關、2#開關共計兩臺、抱閘電機開關兩臺、張緊絞車開關一臺、照明綜保一臺，共計6臺開關。根據機電管理要求，開關之間間距不低于0.8m，端頭開關距開關架邊緣不低于0.5m計算，放置開關架需要的空間為8*0.5+2*0.5=5m，6臺開關自身占據空間（長度）約2.5m，加上膠帶機頭需放置膠帶機控制箱、消防沙箱等需1.5m左右，膠帶機頭擴幫段長度不得低于15.5m。因2702上巷機頭配電點側與二水平東翼膠帶巷間的夾角為銳角，故膠帶機頭的電機減速機等可深入二水平東翼膠帶大巷一部分，節省了一部分空間，通過實際測算，需對2702上巷機頭硐室段擴幫5m長、0.6m寬。

根據實際測算，安裝DSJ-100/63/2×90kW帶式輸送機及配電點的大斷面巷道長度不得小于13m。

3 支護方案

（1）頂板采用錨網帶支護，錨桿為Φ20×2500mm高強錨桿，鋼帶選用4700mm長的M型鋼帶，沿巷道走向布置，配合900×2000mm鋼筋網及150×100×12mm型M托盤支護。

（2）幫部采用錨網帶支護，錨桿選用Φ20×2500mm高強錨桿，錨桿間排距為700×700mm，矩形布置，從煤壁向外依次采用1000×2000mm型鋼筋網、M型鋼帶（選用1700mm長配合1000mm長）及150×100×12mm的M托盤支護。

4 技術路線

因每條機頭硐室巷道與相連接的膠帶大巷之間夾角及兩條巷道膠帶中心線位置不同，安裝帶式輸送機在機頭硐室巷道內縱向位置也不同，另外每部帶式輸送機所配套的開關等設備不同，所以每條機頭硐室所需大斷面巷道長度也不同。

目前城郊煤礦有近半的順槽都是沿空掘巷，為保證最大回收煤炭資源，兩巷間煤柱留設都較小，巷道斷面越大巷道所承受的壓力就越大，后期巷道變形就越嚴重，如果大斷面巷道施工長度過長，巷修工程量就會相應增加。

5 技術經濟指標

結合現場實際情況，通過以上優化設計，以最小的施工工程量，既能確保設備正常安裝及后期維護的空間，又能減少工程量。

2702上巷機頭硐室段大斷面巷道長度為8m，為滿足后期安裝對巷道進行擴幫5m。

經濟效益：安裝帶式輸送機時進行擴幫施工，需3個生產班完成，第一個生產班將頂板錨桿施工完畢，第二個生產班將上部煤及上部幫錨施工完畢，第三個生產班將下部煤及下部錨桿施工完畢。

增加3個生產班工作量，按每班正常出勤15人計算，平均工資6000元，可節省人工費：3×15×200=9000元。

直接掘進采用4.6m長M鋼帶，相比4.2m長M鋼帶7排多使用7×0.4=2.8m鋼帶，擴幫時使用4.2m+1m=5.2m長M鋼帶，節省5.2-2.8=2.4m鋼帶。擴幫7排，按損耗3排幫部M鋼帶計算，損耗M鋼帶總長3×2.8=8.4m可節省材料費：10.8×7×6.3=476.28元。

鋼筋網：減少一次搭接可節省：0.14×5=0.7m2，擴幫時按2片鋼筋網損耗，可節省1×2×2=4m2鋼筋網。節省材料費：4.7×43=202.1元

錨桿：幫部所有錨桿均報廢4×7=28根。節省材料費28×41=1148元。

錨固劑：多損耗錨固劑28×2×2.31=129.36元。

另外還有M托盤、鐵絲等小件材料合計約1000元。

方案優化后可節省人工費和材料費：9000+476.28+202.1+1148+129.36+1000=10955.74元。

社會效益：正常掘進時采用刮板輸送機運煤，擴幫時采用人工出煤。出煤量：5×3×0.4=6m3。全部人工搬運約11m裝至皮帶上。人工裝煤時帶式輸送機運轉期間增加人員的安全隱患。

6 結束語

根據現場設備布置情況，充分考慮后期回采期間需要的設備安裝空間，在掘進作業時一次性將后期所需施工到位，減少了后期措施工程量，節省了人力物力，提高了勞動效率。為今后其他工作面機頭硐室施工提供了借鑒依據。

作者簡介：段蘇康（1986-），男，陜西省商洛市，學士學位，助理工程師，2010年畢業于中國礦業大學采礦工程系，現任河南能化集團永煤公司城郊煤礦綜掘一隊技術副隊長，主要從事煤礦開采技術與管理工作。