地面轉運煤系統中運煤走廊及地道的設計和研究

王 寶 龍

(大同煤礦集團設計研究有限責任公司，山西 大同 037003)

地面轉運煤系統中運煤走廊及地道的設計和研究

王 寶 龍

(大同煤礦集團設計研究有限責任公司，山西 大同 037003)

介紹了地面轉運煤系統在大同某公司部分礦井的改造背景，從受煤坑、地下運煤地道、地上運煤走廊等方面，論述了系統改造的主要設計流程，并歸納了設計時需注意的問題，旨在為同類工程設計提供一些參考。

受煤坑，運煤地道，運煤走廊，鐵路裝車點

同煤集團各礦井生產的煤炭，其外運方式通常以鐵路外運為主，但也有不少礦井煤炭生產出來后先集中堆放至露天煤場，然后通過汽車外運或轉運至其他鐵路裝車點外運，煤炭在運輸的過程中，不僅增加了運輸成本，同時對周邊環境產生了很大的污染。現階段國家為了去除霧霾的危害，對環境問題進行大力整治，汽車外運的方式也應做出改變，故而很多礦井改造了轉運煤系統，通過運煤皮帶將煤炭轉入地下或封閉走廊中，通過運煤走廊將煤炭直接運輸到鐵路裝車點，進行鐵路裝車外運。改造后運輸成本降低，環境得到了保護，減少了運輸過程中煤炭的損耗，實現了精準定量外運。本人通過對白洞煤業公司精煤裝車系統工程項目的設計，總結了一點經驗，旨在為同一類型的工程設計提供一些幫助。因此，許多礦井進行了地面生產系統改造，利用運煤走廊將煤炭引入地下或封閉走廊，以避免對環境的污染。

1 工程概況

本工程為同煤集團白洞煤業公司新建精煤裝車系統工程。白洞煤業公司原有運輸方式為：煤炭生產出來后直接堆放至露天煤場，再由汽車外運或轉運。新建精煤裝車系統后，煤炭的運輸方式將改為通過地道及地上運煤走廊直接進行鐵路裝車外運。

2 設計方案

煤場泄煤點距鐵路裝車線直線距離約200 m，煤場地面與鐵路軌頂高差3.2 m，之間沒有房屋等需要避讓的構筑物，所以不需要考慮皮帶走廊高度限制。經研究決定，裝車系統全長200 m，由受煤坑、地下運煤地道、地上運煤走廊和裝車點四部分組成。礦井生產出的煤炭經受煤坑直接進入地下運煤地道，再由皮帶運輸通過地下運煤地道和地上運煤走廊，到達裝車點，直接進行鐵路裝車外運。

受煤坑上口大小為6 m×6 m，下口大小1.5 m×1.5 m，采用鋼筋混凝土結構；地下運煤地道全長170 m，高度3 m，寬度4 m，采用鋼筋混凝土結構；地上運煤走廊全長20 m，高度3 m，寬度4 m，采用鋼筋混凝土框架結構；裝車點長12 m，寬8 m，高4.5 m，采用鋼筋混凝土框架結構。

3 工程設計

3.1 受煤坑

受煤坑由漏斗及其支撐結構組成，采用鋼筋混凝土澆筑。漏斗的上下口尺寸大小需根據給煤機設備型號來確定，一般由機電安裝專業提供。漏斗的下部開口處還應預埋好相關預埋構件，方便給煤機設備安裝。受煤坑頂部應高于地面550 mm，防止雨水倒灌。受煤坑底部標高應滿足給煤機安裝及皮帶安裝的凈高要求，由此，便確定了地下運煤地道的高度及底板標高。

3.2 地下運煤地道

地下運煤地道全長170 m，其中156 m為直線地道，14 m為斜地道，水平夾角為16°。水平夾角是根據皮帶走向來確定。地下運煤地道伸出地面后與地上運煤走廊相接，兩者之間應設置一道變形縫，變形縫寬度50 mm～100 mm。

地下運煤地道通體(墻壁、底板、頂板)采用鋼筋混凝土澆筑。結構計算時，恒載包含地道自重、設備自重、土壓力；活載應當考慮地面是否有車輛通過，考慮地道頂板的車輛荷載大小及皮帶機尾和皮帶支腿對走廊底板的作用力。當頂板覆土大于0.5 m，可不考慮車輛活載的沖擊效應。

3.3 地上運煤走廊

地上運煤走廊結構形式有兩種可選，一種是鋼筋混凝土框架，一種是鋼結構棧橋形式。對于走廊下部凈高要求大于15 m，跨度大于12 m的工程設計一般采用鋼結構形式，來滿足走廊下部通車、跨越大型障礙物等要求。若走廊下部凈高要求不大于7 m，跨度小于12 m時一般采用鋼筋混凝土框架結構。本工程地上運煤走廊下部不通車，不需要考慮走廊下部凈高要求，且無需跨越障礙物，故直接采用鋼筋混凝土框架形式的走廊。

地上運煤走廊頂板和底板采用鋼筋混凝土現澆板，墻體采用輕型混凝土砌塊。根據新版《中國地震動參數區劃圖》，本地區抗震設防烈度由7度提高到8度，故應適當增加框架柱截面尺寸，為600 mm×600 mm。再由于走廊形式的框架結構縱向抗震強，橫向抗震弱，所以在框架柱橫向間加設拉梁，以減弱地震對結構的影響。基礎有柱下獨立基礎和地基梁兩種選擇，考慮到抗震烈度的提高，獨基承擔的柱底彎矩變大，導致獨基尺寸的變大，從經濟方面考慮，故采用地基梁的基礎形式。

地上運煤走廊為與地下運煤地道相接，需做成斜走廊，角度與地道一致，斜走廊爬升到設計高度后，改為直線走廊，再與裝車點相接。考慮到地震作用因素，地上運煤走廊與裝車點之間應設置一道變形縫，變形縫寬度50 mm～100 mm。

3.4 鐵路裝車點

此部分位于地上走廊的盡頭，設置在鐵路線的上部，原煤經皮帶的運輸在這里可以直接進行鐵路裝車。需要配套的設備有皮帶機頭，配電控制設備等。一般采用鋼筋混凝土框架結構。

本工程煤場地面與鐵路軌頂高差3.2 m，鐵路線寬度13.4 m，有兩條鐵路線。考慮火車運行的凈高需求，裝車點樓板高度定位6 m高(相對于軌頂高度)。同時，考慮到鐵路線寬度較大，需在鐵路線中間部位加設一根框架柱。基礎形式一般采用柱下獨立基礎，但本工程為了避免基礎開挖影響鐵路的正常運輸，故采用了柱下樁基礎，以減少對鐵路軌道基礎的影響。

皮帶機頭不應直接設置在樓板上，應布置在鋼筋混凝土連梁上，連梁方向宜與皮帶受力方向相同。

4 設計時需注意的問題

4.1 設備安裝檢修

宜在受煤坑后部設置一座安裝房，直通地下運煤地道，設備安裝時從安裝房可以直接進入地下運煤地道，方便安裝。地下運煤地道與鐵路裝車點兩個部位還應加設吊裝梁，供設備安裝檢修。

4.2 人員疏散

根據規范要求，應設置兩個逃生出口。由于地下運煤走廊是一個封閉環境，無法設置安全出口，所以一個出口設置在安裝房處，另一個出口設置在地上運煤走廊與地下運煤地道連接處附近，在兩個出口處分別加設鋼梯。

4.3 人員通道

斜走廊坡度較大，為了方便人員通行，應在走廊兩側設置防滑臺階，通向裝車點。

4.4 通道內排水

因煤炭通過漏斗裝卸時會產生大量的煙塵，所以通常在受煤坑和鐵路裝車點兩個部位安裝水幕，起到降塵的作用。所以需要考慮地道內部排水的問題。通常方法是安裝在房內，這是一個集水坑，通過對地道底板坡度的調整使地道內的水流向集水坑，再用水泵排出室外。

地上運煤走廊的屋頂應每隔一段距離設置一道分水條，避免大量雨水通過變形縫進入地下運煤地道。

4.5 變形縫的設置

通常為了降低地震作用與地基沉降對建筑物的危害，不同類型的建筑物之間宜設置一道變形縫。本工程在三個部位設置了變形縫，分別是安裝房與地下運煤地道之間、地下運煤地道與地上運煤走廊之間和地上運煤走廊與鐵路裝車點之間。

4.6 通風、保溫

地下走廊是一個封閉整體，需由通風專業考慮通風換氣措施，保證人員檢修設備時的安全。地下運煤地道露出地面部分應增加外墻外保溫工程做法。

5 結語

以上就是關于地面轉運煤系統中運煤走廊及地道的設計流程和相關問題的研究。根據地面轉運煤系統改造前后對比及集團公司的現狀，改造后大大降低了運輸成本，并從根本上解決了煤炭汽運對環境的污染，貫徹了國家對環境治理的方針。在工程設計中，要根據工程的具體問題做相應的具體分析，從上述的幾方面綜合考慮，結合專業規范，合理的確定結構型式、構件尺寸等設計，以做到安全、適用、合理、經濟、美觀的要求。

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[3] GB 50010—2010，混凝土結構設計規范(2015年版)[S].

[4] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范及2016年局部修訂[S].

Oncoalcorridoringroundtransportcoalsystemanddesignandresearchonunderpass

WangBaolong

(DatongCoalMineGroupDesignResearchCo.,Ltd,Datong037003,China)

The paper introduces the reconstruction background for partial mine wells of some company in the ground transport coal system, indicates the main design procedure for the system reconstruction from the coal pit, underground coal transport underpass, and ground coal transport corridor, and sums up the problems in the design, so as to provide some reference for similar engineering design.

coal pit, coal transport underpass, coal transport corridor, rail loading point

TD561

：A

1009-6825(2017)24-0045-02

2017-06-15

王寶龍(1988- )，男，助理工程師