煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的改造與實(shí)施

河南能源鶴壁煤電三礦 河南鶴壁 458020

鶴 煤三礦是煤與瓦斯突出礦井，2016 年度礦井絕對瓦斯涌出量為相對瓦斯涌出量為原上、下順槽順層抽采已不能滿足瓦斯區(qū)域治理需要，與煤巷掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行易發(fā)生瓦斯擾動(dòng)，引起煤與瓦斯突出事故。《煤礦安全規(guī)程》和《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》要求：煤與瓦斯突出礦井優(yōu)先采用開采保護(hù)層區(qū)域防突措施，單一煤層以“底板巖巷+穿層鉆孔抽采+增透措施”為基礎(chǔ)防突措施。

鶴煤三礦井下矸石通過副井和新副井提升至地面，副井絞車日提升矸石 120 罐車，新副井絞車日提升矸石 140 罐車，合計(jì)日提升 260 罐車。2019 年巖巷進(jìn)尺計(jì)劃量為 4 415 m，日平均排矸量 303 罐車，礦井排矸能力已不能滿足生產(chǎn)要求[1]，需要改造輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，利用主煤流系統(tǒng)富裕時(shí)間將矸石排至地面[2]。

1 方案提出

(1) 新增一套排矸系統(tǒng) 在井下三水平煤倉向北 40 m 位置新掘 1 個(gè)立式矸石倉，在三水平主帶式輸送機(jī)機(jī)尾通道至立式矸石倉下口掘 1 條聯(lián)絡(luò)巷，安裝運(yùn)矸帶式輸送機(jī)及配套設(shè)施；地面建設(shè)主煤流與排矸的對接系統(tǒng)，矸石山敷設(shè)密閉桁架輸送帶，改造經(jīng)過矸石山 6 kV 高壓架空線。

(2) 完善排矸設(shè)備 矸石倉上口安裝破碎機(jī)，矸石倉前方 20 m 處安裝翻滾籠，翻滾籠與破碎機(jī)間安裝梭車，矸石倉下口安裝給煤機(jī)，聯(lián)絡(luò)巷安裝 1 部帶式輸送機(jī)與三水平主帶式輸送機(jī)搭接[3]。

改造前后運(yùn)輸系統(tǒng)分別如圖 1、2 所示[4]。

2 方案實(shí)施

依據(jù)改造方案制定實(shí)施計(jì)劃，施工了矸石倉、翻滾籠基礎(chǔ)和梭車基礎(chǔ)，延長了三水平主帶式輸送機(jī)機(jī)尾。安裝設(shè)備有給煤機(jī)和聯(lián)絡(luò)巷帶式輸送機(jī)、翻滾籠、梭車、破碎機(jī)和地面桁架輸送帶。改造地面架空線。翻滾籠、梭車、破碎機(jī)、矸石倉安裝示意如圖 3所示。

2.1 矸石倉施工

矸石倉深 27 m，上口安裝破碎機(jī)，設(shè)置直徑 8 m的平臺(tái)，上鎖口直徑為 2.5 m、深度為 2.5 m，下鎖口直徑為 1.5 m、深度為 4.0 m，中間是直徑 6.0 m、深度為 21 m 的主體儲(chǔ)存矸石部分，為減少積矸，上下直徑突變處設(shè)置平滑過渡段。

2.2 井下設(shè)備安裝

圖1 改造前運(yùn)輸系統(tǒng)Fig.1 Transportation system before reconstruction

圖2 改造后運(yùn)輸系統(tǒng)Fig.2 Transportation system after reconstruction

圖3 設(shè)備安裝示意Fig.3 Sketch of equipment installation

(1) 破碎機(jī) 破碎機(jī)型號(hào)為 2PF-1011，破碎能力為最大給料粒度 ≤500 mm，出料粒度≤10 mm。破碎機(jī)解體下井運(yùn)輸，按照設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組裝、找正和固定，并按照要求進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行[5]。

(3) 翻滾籠 FX-HNHB6K-00 型翻滾籠適用于2 t 礦車，安裝在矸石倉倉口向前 20 m 處，按照設(shè)備中心線和十字線將瓦座、主軸、被動(dòng)軸和支撐輪安裝到位并進(jìn)行找正，使中心線重合，安裝配套設(shè)施并進(jìn)行調(diào)試。

(4) 梭車 在翻滾籠和破碎機(jī)之間安裝梭車，其驅(qū)動(dòng)部分安在翻滾籠下，尾部安在破碎機(jī)上口，安裝傾角為 12°，梭車下部用 10 根 11 號(hào)工字鋼托住[6]。

2.3 改造架空線

地面矸石山新增桁架帶式輸送機(jī)上方有 1 條 35 kV 高壓架空線，其高為 2 m，與桁架帶式輸送機(jī)干涉，需將 33、34 號(hào) 2 根線桿分別升至 15 和 19 m，使桁架與新架空線安全距離達(dá)到 5 m。

2.4 地面設(shè)備安裝

矸石山架設(shè)鋼結(jié)構(gòu)通道走廊，坡度為 17°，寬2 m、高 3 m，走廊內(nèi)安裝長度為 180 m 的型固定式帶式輸送機(jī)及其配套設(shè)施，與原有設(shè)備形成新的運(yùn)矸系統(tǒng)[7]。

3 改造前后對比

原矸石運(yùn)輸系統(tǒng)生產(chǎn)線路長，礦車周轉(zhuǎn)率低，影響巖巷進(jìn)尺和部分矸石翻入煤倉，使煤質(zhì)和大塊矸石進(jìn)入主煤流造成堵倉，不利于安全運(yùn)輸，大塊矸石還會(huì)損壞輸送機(jī)。

新矸石系統(tǒng)增加了井下矸石儲(chǔ)存量，三水平矸石倉容量為 550 m3，能夠儲(chǔ)存 1 000 t 矸石，每天巖巷進(jìn)尺排矸超出斜坡軌道提升量 150 t (即 40 礦車)，矸石倉能夠滿足 6 d 剩余矸石儲(chǔ)存量；利用主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行集中排矸，煤倉與矸石倉分別存放，不影響煤質(zhì)；矸石倉上口安裝破碎機(jī)[8]，避免大塊矸石刮傷輸送機(jī)和堵倉事故發(fā)生，同時(shí)節(jié)省矸石山 1 部 1.6 m 絞車，減少了操作和維修人員。

4 應(yīng)用效果分析

通過矸石倉儲(chǔ)矸、主煤流排矸的系統(tǒng)改造，滿足了礦井巖巷掘進(jìn)工作面排矸需要，從而緩解了矸石運(yùn)輸對礦井生產(chǎn)的制約。倉內(nèi)矸石達(dá)到半倉以上時(shí)，啟動(dòng)矸石運(yùn)輸線，依次啟動(dòng)三水平矸石倉下口給煤機(jī)、聯(lián)絡(luò)巷帶式輸送機(jī)及原煤流線，進(jìn)行集中排矸，每次集中 3 h 可將 6 d 排入倉內(nèi)的矸石排完，為礦井巖巷進(jìn)尺任務(wù)的完成提供了保障，保證了礦井生產(chǎn)接替。

利用輥式分級(jí)破碎機(jī)對大塊矸石進(jìn)行粉碎處理，減小了矸石塊度，改善了大塊矸石對輸送帶及設(shè)備的破壞。

系統(tǒng)運(yùn)輸量大，設(shè)備維修量小，節(jié)省 1 臺(tái)絞車即可減少 6 名司機(jī)和 2 名維修工，同時(shí)降低了設(shè)備維修量。

原有排矸方式不能滿足排矸需要時(shí)，將矸石翻入三水平煤倉，原煤發(fā)熱量降至以下；系統(tǒng)改造后，原煤發(fā)熱量穩(wěn)定在左右，提高帶來經(jīng)濟(jì)效益 3 000 萬元。

5 結(jié)語

本方案充分利用主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)富裕提升時(shí)間，通過新安裝輔助運(yùn)輸系統(tǒng)將矸石運(yùn)至主煤流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集中排矸。增設(shè)矸石倉，可將原煤、矸石分開存放，實(shí)現(xiàn)分時(shí)段集中提升原煤和矸石，提高了原煤發(fā)熱量，增加了經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目對服役時(shí)間較長、瓦斯治理困難、巷道維修量增加的一大批礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的改造具有借鑒意義。