麻洪蕊，許國(guó)慶

（1.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院；2.宿州學(xué)院基建處，安徽宿州234000）

膠帶機(jī)配合矸石地倉(cāng)排矸系統(tǒng)的應(yīng)用研究

麻洪蕊1，許國(guó)慶2

（1.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院；2.宿州學(xué)院基建處，安徽宿州234000）

出矸速度一直是制約巖巷快速掘進(jìn)的重要因素.本文以任樓煤礦為例，分析研究巖巷膠帶機(jī)配合矸石地倉(cāng)出矸系統(tǒng)的應(yīng)用.這種新型排矸系統(tǒng)在很大程度上緩解了巖巷出矸速度與礦車供應(yīng)之間的矛盾，顯著提高了小班循環(huán)進(jìn)尺，加快了巖巷進(jìn)尺速度.該項(xiàng)設(shè)計(jì)投入成本低、適用性強(qiáng)、運(yùn)輸效率高，經(jīng)濟(jì)效益及安全系數(shù)顯著，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值.

矸石地倉(cāng)；膠帶機(jī)；排矸系統(tǒng)；巖巷掘進(jìn)

任樓礦井于1997年12月31日投產(chǎn)，2010年核定礦井生產(chǎn)能力為280萬(wàn)t/a.巖巷快速掘進(jìn)是任樓煤礦近年來(lái)解決工作面接替發(fā)展的目標(biāo)之一，由于生產(chǎn)接替的需要，開拓巷道需快速掘進(jìn)，怎么達(dá)到既快又省，就成為巖巷掘進(jìn)首先要考慮的問(wèn)題，但出矸速度一直是制約巖巷快速掘進(jìn)的重要因素.

目前，國(guó)內(nèi)巖巷掘進(jìn)仍然以鉆眼爆破工藝為主，矸石的排出設(shè)備主要是工作面耙斗裝巖機(jī)配合礦車.這種傳統(tǒng)排矸方式屬于不連續(xù)排矸，裝、運(yùn)只能分開作業(yè)，出矸占用整個(gè)施工的時(shí)間較長(zhǎng)，而且這種排矸方式受到礦車供給數(shù)量、供應(yīng)是否及時(shí)、且成本較高等問(wèn)題影響.一旦礦車供應(yīng)不上，巷道迎頭的掘進(jìn)作業(yè)就得停止，出矸速度較慢嚴(yán)重制約著巷道掘進(jìn)速度.

也有部分煤礦采用側(cè)卸式裝巖機(jī)配合耙斗裝巖機(jī)和礦車，還有部分礦山采用梭式礦車，這些出矸設(shè)備在一定程度上提高了出矸速度，但仍然屬于間斷不連續(xù)作業(yè)形式，同樣受到后路運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題的制約，在國(guó)內(nèi)煤礦企業(yè)中也沒有得到大量的應(yīng)用.

因此，需要采用更合理、更經(jīng)濟(jì)的排矸系統(tǒng)和運(yùn)輸技術(shù)，優(yōu)化出矸工藝，改進(jìn)出矸設(shè)備，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)扒矸、裝矸、運(yùn)矸一體化和裝、運(yùn)平行作業(yè)，從而保證巖巷快速掘進(jìn)，滿足礦井生產(chǎn)接替的需要.

本文以任樓煤礦-520m中六軌道大巷及中六運(yùn)輸大巷為例，分析研究巖巷膠帶機(jī)配合矸石地倉(cāng)出矸系統(tǒng)的運(yùn)輸技術(shù)應(yīng)用.

1　中六采區(qū)及巷道概況

中六采區(qū)位于礦井北部.本采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)內(nèi)斷層由多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成，斷層走向具有明顯的方向性，斷層的平面展布樣式有放射狀斷層系、北東向斜列式組合.

-520中六軌道大巷、運(yùn)輸大巷、軌運(yùn)聯(lián)巷的平面圖見圖1.

中六軌道大巷主體斷面：B×H=3.4m×3.2m，直墻半圓拱.全巖巷道，采用全斷面錨梁網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度2400mm，間排距700mm×700mm.

中六運(yùn)輸大巷主體斷面：B×H=3.4m×3.2m，直墻半圓拱.全巖巷道，采用全斷面錨梁網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度2400mm，間排距700mm×700mm.

軌運(yùn)聯(lián)巷斷面：B×H=3.8m×3.4m，直墻半圓拱.

圖1　-520中六軌道（運(yùn)輸）大巷里段及軌運(yùn)聯(lián)巷平面布置圖

2　新舊排矸系統(tǒng)對(duì)比

2.1傳統(tǒng)排矸系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1.1作業(yè)流程

在傳統(tǒng)排矸系統(tǒng)中，采用一噸標(biāo)準(zhǔn)礦車，用P-90B型耙斗式耙裝機(jī)裝巖，耙裝機(jī)尾輪的固定位置應(yīng)高出巖堆800-1000mm以上，尾輪用特制的站腿來(lái)加強(qiáng)支撐，站腿必須牢固地打在實(shí)底上.作業(yè)流程如圖2所示.

圖2　傳統(tǒng)排矸系統(tǒng)作業(yè)流程圖

2.1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）由于巷道施工過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致人工推車距離較遠(yuǎn)，出貨不便，需要采用礦井2.5t或5t防爆特殊型蓄電池電機(jī)車輔助出貨，并且中六運(yùn)輸大巷（里段）由于地質(zhì)構(gòu)造情況的變化，還需掘進(jìn)一段上山、下山，會(huì)加重電瓶車運(yùn)輸及臨時(shí)車場(chǎng)跟進(jìn)方面的工程量；

（2）電瓶車必須定期檢修，電瓶車的燈、警鈴、連接和剎車裝置，任何一項(xiàng)不正常或防暴裝置不具有防爆性能時(shí)，都不得使用該電瓶車；一旦電瓶車發(fā)生故障，就會(huì)降低矸石運(yùn)輸效率，甚至阻礙掘進(jìn)工作的進(jìn)度.因此巖巷掘進(jìn)經(jīng)常受到空車供應(yīng)、運(yùn)輸緊張問(wèn)題的制約；

（3）2.5t電瓶車牽引重車不超過(guò)8輛，車皮不超過(guò)12輛；5t電瓶車牽引重車不超過(guò)14輛，車皮不超過(guò)16輛.均不得多拉超載，因此運(yùn)輸效率有限；

（4）-520中六軌道（運(yùn)輸）大巷里段施工中，若采用傳統(tǒng)排矸系統(tǒng)，巷道迎頭的耙矸機(jī)后需要緊跟一個(gè)臨時(shí)車場(chǎng)，方便出矸.隨著巷道進(jìn)尺，就需要新建臨時(shí)車場(chǎng)，這在一定程度上既耗費(fèi)了人工和材料，又耽誤了巷道掘進(jìn)速度；

（5）在整個(gè)巖巷掘進(jìn)、出矸、進(jìn)料、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中都要注意運(yùn)輸環(huán)節(jié)安全，需要人工推車、摘掛鉤，拉、放擋車器，勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)低、效率低.

2.2新型排矸系統(tǒng)的應(yīng)用

2.2.1工作流程

膠帶機(jī)、矸石地倉(cāng)排矸系統(tǒng)是在巷道內(nèi)建立一套完整的出矸系統(tǒng)，即工作面耙矸機(jī)+皮帶機(jī)+矸石地倉(cāng)+耙矸機(jī)+礦車，具體布置見圖3.

圖3　新型排矸系統(tǒng)示意圖

2.2.2皮帶機(jī)鋪設(shè)

皮帶機(jī)沿巷道右?guī)弯佋O(shè)，電機(jī)布置在皮帶機(jī)里幫，皮帶機(jī)中心線距巷道中心線900mm.皮帶機(jī)及地倉(cāng)施工方案見圖4.

圖4　皮帶機(jī)及地倉(cāng)施工方案圖

2.2.3矸石地倉(cāng)設(shè)計(jì)

（1）矸石地倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)格：凈長(zhǎng)×凈寬×凈高=25×2× 2m，地倉(cāng)容積100m3；

（2）地倉(cāng)沿巷道右?guī)弯佋O(shè)，中心線距巷道中心線1100mm，方便運(yùn)料、噴漿和運(yùn)輸設(shè)備；

（3）矸石地倉(cāng)右?guī)屠迷邢锏?，左幫采?7根11#礦用工字鋼配合大板組成，其中礦用工字鋼長(zhǎng)2.8m，大板規(guī)格：長(zhǎng)×寬×厚=1450mm×200mm×50mm；礦用工字鋼間距1.5m，在地倉(cāng)左幫位置垂直底板埋設(shè)，深入底板不低于300mm，左幫大板1.5m以上采用金屬網(wǎng)封閉，封閉總高度不低于2m，并用12#雙股鐵絲聯(lián)接；

（4）矸石地倉(cāng)靠近軌道一側(cè)做封閉處理，嚴(yán)禁人員進(jìn)入.

2.2.4系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

膠帶機(jī)配合矸石地倉(cāng)運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）不受巷道高度、寬度制約，投入成本少；

（2）減少了絞車、開關(guān)、軌道安全等設(shè)備設(shè)施的使用數(shù)量以及維修、維護(hù)量；

（3）膠帶機(jī)的使用大量減少了斜巷運(yùn)輸環(huán)節(jié)、平巷輕重車推車環(huán)節(jié)，系統(tǒng)運(yùn)輸過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備使用所占比重較大，減輕了運(yùn)輸人員的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了運(yùn)輸人員使用數(shù)量，降低不安全因素，增加了運(yùn)輸安全系數(shù)；

（4）膠帶機(jī)、矸石地倉(cāng)系統(tǒng)減少了迎頭的矸石囤積量，解決了因礦車緊張，供應(yīng)不及時(shí)帶來(lái)的迎頭積矸、工作面施工受影響等問(wèn)題.一旦空車受影響，若沒有矸石倉(cāng)，兩個(gè)頭就不能掘進(jìn)，進(jìn)尺均為零.而矸石倉(cāng)可存儲(chǔ)70車碴，可讓兩個(gè)掘進(jìn)工作面掘進(jìn)3.18m（每頭掘進(jìn)1.59m），不影響正常掘進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益可觀.迎頭出矸可以和其他工序平行作業(yè)，大大縮短單獨(dú)出矸時(shí)間，加快迎頭出矸效率，為施工擴(kuò)充了操作空間、增加安全通風(fēng)通道容量；

（5）縮短了車皮周轉(zhuǎn)時(shí)間，出碴效率提高2.58倍.使用絞車時(shí)，每班出35車碴，每班4人，平均每人5.8車.利用矸石倉(cāng)、兩部皮帶，每班2個(gè)人放矸60車，平均每人15車，大大提高了工作效率；

（6）提高了單進(jìn)水平.未使用矸石倉(cāng)與皮帶運(yùn)輸前，兩頭每班出矸35車，兩個(gè)頭能夠掘1.56m，單進(jìn)0.78m.使用矸石倉(cāng)與皮帶運(yùn)輸后，每班放矸60車，兩個(gè)掘進(jìn)工作面可掘進(jìn)3.18m，平均每個(gè)掘進(jìn)工作面單進(jìn)為1.59m，每個(gè)掘進(jìn)工作面單進(jìn)比原單進(jìn)提高0.81m.

3　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程實(shí)踐分析，膠帶機(jī)配合矸石地倉(cāng)排矸系統(tǒng)的應(yīng)用將在很大程度上緩解巖巷的出矸與迎頭各種工序、出矸與礦車供應(yīng)之間的矛盾，顯著提高小班循環(huán)進(jìn)尺.由原來(lái)每班單進(jìn)0.78m，提高至每班單進(jìn)1.59m，每個(gè)掘進(jìn)工作面單進(jìn)比原單進(jìn)提高0.81m，加快了巖巷進(jìn)尺速度.該項(xiàng)設(shè)計(jì)投入成本低、適用性強(qiáng)、運(yùn)輸效率高，經(jīng)濟(jì)效益及安全系數(shù)顯著，解決了煤礦巖巷掘進(jìn)的諸多安全問(wèn)題，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值.

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1673-260X（2016）03-0055-02

2015-12-18

宿州區(qū)域發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心全國(guó)開放課題項(xiàng)目（2014SZXTKF07）