酈金鐘

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司運輸一區(qū)，山西 大同 037024）

永定莊煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井開拓方式采用主斜副立開拓，為單水平開采，采用混合抽出式通風(fēng)方式，采煤方法為單一長壁后退式，綜合機(jī)械化采煤，自然垮落法輔以人工放頂管理采空區(qū)頂板。當(dāng)前永定莊礦的矸石處理還是采用國內(nèi)比較常見的野外填埋模式，因運輸系統(tǒng)能力有限，造成了大量的矸石堆積影響到了煤礦的正常開采。本論文提出了以閉環(huán)式排矸系統(tǒng)為主核心的矸石運輸系統(tǒng)優(yōu)化方案。系統(tǒng)建成并投入實際應(yīng)用后矸石運輸情況良好，可以給同類型矸石運輸系統(tǒng)的優(yōu)化提供參考。

1 永定莊礦矸石運輸系統(tǒng)優(yōu)化改造的原因分析

永定莊礦的生產(chǎn)能力為200萬t/a，排矸量為2138t/d，矸石運輸系統(tǒng)是巷道掘進(jìn)順利進(jìn)行的重要保證。煤礦矸石從掘進(jìn)工作面運進(jìn)地面排矸場，需要經(jīng)過運搬工區(qū)、運轉(zhuǎn)工區(qū)等單位共同完成。運搬工區(qū)主要負(fù)責(zé)水平大巷、采區(qū)上（下）山運輸任務(wù)；綜合工區(qū)主要負(fù)責(zé)從北副立井井底到排矸場全巖提升工作；運轉(zhuǎn)工區(qū)負(fù)責(zé)用15#、15-2#副井來提升半煤巖、材料等。根據(jù)上述工作范圍可知，掘進(jìn)工區(qū)對運搬工區(qū)有考評權(quán)，運搬工區(qū)與綜合工區(qū)、運轉(zhuǎn)工區(qū)之間也存在類似關(guān)系。而綜合工區(qū)和運轉(zhuǎn)工區(qū)之間由于職責(zé)范圍不同，它們之間呈現(xiàn)一種無關(guān)的關(guān)系，導(dǎo)致運輸系統(tǒng)無法銜接。

永定莊礦當(dāng)前采用1t固定式礦車進(jìn)行矸石的運輸工作，矸石從副井輸出后，由電機(jī)車運至矸石山，經(jīng)翻罐籠翻轉(zhuǎn)到翻矸斗后提升至矸石山頂進(jìn)行翻矸。矸石運輸送至翻矸點由8名工作人員進(jìn)行翻矸操作，加上運輸過程中的3名人員，共11名人員負(fù)責(zé)。鋼絲繩在工作中磨損過度，增加了企業(yè)的成本。永定莊礦矸石的堆放采用傾倒后自然滾落堆起，自然形成的邊坡靜安息角為40°，矸石堆放的穩(wěn)定性差，遇到外界因素容易導(dǎo)致滑坡等安全事故，影響整個煤礦生產(chǎn)的安全與進(jìn)度。所以當(dāng)前急需對永定莊礦矸石運輸系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，提高其運輸能力和安全性。

2 永定莊礦矸石運輸系統(tǒng)改造優(yōu)化方案的設(shè)計

根據(jù)永定莊礦日排矸量為2138t的現(xiàn)狀，綜合考慮整個工業(yè)區(qū)廠房的布置情況，初步設(shè)計了兩套方案進(jìn)行選擇。

方案一：制作翻矸架將其做為矸石落地的方式?？梢灾谱鞲呶环芳埽碌捻肥ㄟ^提升機(jī)運送到地面后，再經(jīng)過軌道運送到達(dá)翻矸點，然后經(jīng)絞車牽引至高位翻矸架，矸石直接落地進(jìn)行堆積，當(dāng)數(shù)量達(dá)到預(yù)定一定規(guī)模后再用裝載機(jī)運出礦區(qū)。

方案二：構(gòu)建一套閉環(huán)式排矸系統(tǒng)來進(jìn)行排矸。在井面上鋪設(shè)一個環(huán)形的軌道，安裝翻車機(jī)、清車機(jī)、爬車機(jī)、礦車整形機(jī)形成一個閉環(huán)式排矸系統(tǒng)。然后將矸石經(jīng)高位翻矸機(jī)翻到運輸汽車上運出礦區(qū)。

綜合考慮到永定莊礦區(qū)的廠房區(qū)域比較小，布置非常密集，礦區(qū)的鍋爐房距離矸石堆放點不遠(yuǎn)。所有工況都表明，矸石點不宜大規(guī)模堆放，需要將矸石急時運出礦區(qū)，然后進(jìn)行填溝造田作業(yè)，所以永定莊礦區(qū)矸石運輸系統(tǒng)的優(yōu)化改造方案采用第二種閉環(huán)式排矸系統(tǒng)方案。

永定莊礦區(qū)閉環(huán)式排矸系統(tǒng)由地面環(huán)形軌道、高位翻車機(jī)、清車機(jī)、礦車整形機(jī)、爬車機(jī)及電氣控制設(shè)備等部分組成，其具體的工作運輸示意圖如圖1所示。

圖1 永定莊礦區(qū)閉環(huán)式排矸系統(tǒng)流程圖

礦車（矸石）經(jīng)副井提升機(jī)到井面后，采用電機(jī)車牽引，通過環(huán)形軌道到達(dá)翻矸房，液壓推車機(jī)推至高位翻矸機(jī)，礦車旋轉(zhuǎn)110°后矸石落到運輸汽車內(nèi)，運出礦區(qū)進(jìn)行填溝造田作業(yè)。通常礦車內(nèi)還會殘留部分泥巖等粘性物質(zhì)，對翻矸后的礦車進(jìn)行檢查，如果積渣過多就讓其經(jīng)推車機(jī)推至清車機(jī)進(jìn)行積渣的清理工作，如果清理過程中礦車發(fā)生變形還需要由整形機(jī)對其進(jìn)行整形作業(yè)，再送到下一個作業(yè)循環(huán)當(dāng)中。利用清車機(jī)與爬車機(jī)之間坡度，礦車在重力影響下可自動行向爬車機(jī)，由其運出來后就可以回到副井井口車場。

3 閉環(huán)式排矸系統(tǒng)主要設(shè)備的作用及工作原理

3.1 高位翻矸機(jī)

高位翻矸機(jī)是該閉環(huán)式排矸系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要由翻車架、液壓缸、翻車斗等部件組成，見圖2所示。

圖2 高位翻矸機(jī)示意圖

高位翻矸機(jī)通過電磁閥的動作使液壓缸內(nèi)液壓油的傳動來實現(xiàn)翻矸。首先，液壓馬達(dá)驅(qū)動銷齒輪轉(zhuǎn)動，銷齒輪撥動鏈節(jié)在滑道內(nèi)前進(jìn)，將其傳動給拉爪裝置并推動裝矸礦車前進(jìn)；推至高位翻矸機(jī)下通過阻車器來實驗其在高位翻矸機(jī)下準(zhǔn)確進(jìn)行停留，按下按鈕使液壓缸導(dǎo)出壓力油，帶動翻轉(zhuǎn)油缸動作完成翻矸，若翻矸機(jī)轉(zhuǎn)臂無法復(fù)位，讓復(fù)位油缸參加動作，使翻矸機(jī)轉(zhuǎn)臂復(fù)位，完成整個翻矸動作。

3.2 清車機(jī)及圓環(huán)鏈爬車機(jī)

清車機(jī)在閉環(huán)式排矸系統(tǒng)中主要起到清理礦車的作用。其工作原理為：本站提供動力，由升降油缸、推移油缸調(diào)整工作機(jī)構(gòu)位置，然后開啟升降油缸及挖掘油缸，使鏟板沿礦車側(cè)板下降并合攏，進(jìn)行工作。爬車機(jī)主要目的是補(bǔ)償車輛的勢能，工作原理為由帶有爬車爪的牽引鏈，通過傳動裝置驅(qū)動在斜坡道上進(jìn)行作業(yè)。

4 實踐應(yīng)用效果分析

經(jīng)過2個月的施工改造，永定莊礦閉環(huán)式排矸系統(tǒng)順利完工并投入使用，成功地避免了狹窄廠區(qū)因矸石山的存在而導(dǎo)致的生產(chǎn)問題。通過改良，又增加了1臺備用高位翻車機(jī)，提高翻矸量。該系統(tǒng)應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在：（1）閉環(huán)式排矸系統(tǒng)維修保養(yǎng)費用低，排矸效率高。運行6個月時間內(nèi)，運輸系統(tǒng)的設(shè)備故障率為零，保障了運輸系統(tǒng)的正常工作，降低了因故障維修帶來的各項經(jīng)濟(jì)損失。（2）閉環(huán)式排矸系統(tǒng)去掉了矸石傾倒流程，降低了廠區(qū)內(nèi)因矸石傾倒而導(dǎo)致的噪聲污染和粉塵污染，降低了對周圍環(huán)境的破壞，提高了環(huán)保效果。

5 總結(jié)

本文以大同煤礦集團(tuán)永定莊煤礦為研究對象，對其矸石運輸系統(tǒng)的不足進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計，并進(jìn)行了實踐應(yīng)用。實踐效果表明，優(yōu)化改進(jìn)后的以閉環(huán)式排矸系統(tǒng)為主核心的矸石運輸系統(tǒng)效果良好，基本可以滿足永定莊煤礦的矸石運輸工作要求，同時產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，提高了環(huán)保效果，可以給同類型矸石運輸系統(tǒng)的優(yōu)化提供參考。