炉峪口煤矿主井井底运输系统的优化改造.doc

炉峪口煤矿主井井底运输系统的优化改造张天东1），任兆海1），申爱龙2）（太原煤气化炉峪口煤矿，山西 太原，030224）摘 要 介绍了我矿主井井底运输系统因井底煤仓坍塌中断后所进行的替代方案的设计和实施，在原有巷道体系的基础上施工部分井巷工程，改造原有运输系统，并通过相关运输机电设备的更新换代彻底改善原有运输条件，不仅增大了矿井井底煤流总的输送能力，而且提高了运输系统的可靠性，为我矿此类运输系统的改造积累了宝贵的经验。关键词 系统改造；井巷工程；设备更新0 引 言在煤矿的生产各个生产环节中，煤流的外运能力在一定程度上决定和制约着矿井的整个生产能力。因此，煤炭运输系统的顺畅与否将直接关系着矿井生产的能力的实现。主井井底的煤炭运输系统设计与改造，既要符合矿井实际与潜在的生产能力，又要做到简单、可靠，优化、合理。1 问题的提出我矿是于1996年7月对下水平进行技改，实现了上组2.3#、4#煤与下组8#煤的配采，截至2008年，我矿上、下组煤已同采十多年，现在的生产重点也已随着上组煤资源的枯竭和下组煤生产系统的完善向下组煤8#煤转移。在我矿主井井底运输系统中，上组煤的外运主要依靠架空线电机车牵引矿车从中央石门尾部煤仓运送至主井井底下部的1#直煤仓，再经由主斜井大倾角皮带机运出地面；而下组煤的外运主要依靠首采区集中皮带巷运送至主井井底下部的2#斜煤仓，也经由主斜井大倾角皮带机运出地面。两套系统各自独立，互不相干，并可通过限定运输时间实现上、下组煤的分装分运。在2008年6月，作为我矿主井井底下组煤外运重要环节的2#煤仓内部发生了坍塌，导致下组煤运输系统中断，不久该煤仓又发生了二次坍塌，修复难度极大，经我矿领导和工程技术人员多次现场勘察磋商，决定弃修2#煤仓，将其回填并另寻替代方案。附：2#煤仓坍塌前主井井底运煤路线分析，详见图1。1）上组煤运煤路线 上三采3401工作面上三采皮带上山上三采西大巷西大巷煤仓中央石门（矿车运输）1#煤仓（矿A车翻轮）主斜井地面。 2）下组煤运煤路线下二采2812工作面、下三采掘进面各自采区皮带大巷（下二采集中皮带巷和下三采西大巷）首采集中皮带下山2#煤仓主斜井地面。图1 2#煤仓坍塌前主井井底运煤线路示意图3）运输系统分析该运煤系统上、下组煤运输各自独立，运输系统简单，中间环节少，煤炭运输能力主要取决于各自运输机具的输送能力。2 临时替代方案在主井井底2#煤仓坍塌回填后，为解决下组煤外运问题，我矿技术人员决定在井底车场系统内，下组煤首采集中皮带下山与中央石门间掘出一个水平联络巷，在该联络巷内布置一部SGW620/40T溜子，利用该溜子将由下组煤首采集中皮带下山DSP-1040/800皮带运输机所运煤转运至中央石门内1#煤仓口布置的SZQ730/75转载机，再运至1#煤仓。与此同时，上三采的煤流输送，则不得不因要顾全下组煤的运输而做改变，将原来直接由矿车运输至1#煤仓翻车卸煤，改为矿车运输至中央石门前段，人工翻车卸煤至中央石门内铺设的一部SGB630/150C溜子内，再搭接1#煤仓口的SZQ730/75转载机，然后由该转载机将上组煤和下组煤一同运至1#煤仓。与原运输系统相比，临时替代方案中上、下组煤运输系统均不能独立，且运输环节增多，增加了两部转运工序，并且最后都需依赖1#煤仓口的SZQ730/75转载机。附：2#煤仓坍塌后主井井底临时运煤路线分析，详见图2。 1）上组煤运煤路线 上组煤三采区3401、3402工作面上三采皮带上山上三采西大巷上三采西大巷煤仓中央石门（矿车运输）（人工翻车至）SGB-630/150C溜子SZQ-730/75转载机1#煤仓主斜井地面。 2）下组煤运煤路线下二采2806工作面、下三采掘进面各自采区皮带大巷（下二采集中皮带巷和下三采西大巷）首采集中皮带下山石门联络巷（连接首采集中皮带下山与中央石门）SGB-620/40T溜子中央石门SZQ-730/75转载机1#煤仓主斜井地面。图2 2#煤仓坍塌后主井井底临时运煤线路示意图3）运输系统分析该运煤系统上、下组煤运输不能分开，上组煤运输仅在中央石门内就增加两道转运程序，而其输送量又取决于中央石门内架线电机车牵引矿车通过能力、人力翻车效率及SGB630/150C溜子和SZQ730/75转载机两部转载设备输送能力；同时下组煤运输也增加两道转运工序,其输送能力取决于石门联络巷内SGB620/40T溜子和最终与最终到达的1#煤仓口的SZQ730/75转载机的运输能力。随着我矿下组煤掘进工作面的陆续到位，在回采工作面进行技术改造，采用轻型综采工艺后，目前的井底运煤系统的输送能力将很难满足将来的生产需求，所以这也只能是一个临时的救急方案。在此期间，我矿有关技术人员又提出了多个永久替代方案。3 系统改造最终方案经过多方论证与比较，我矿确定了最终实施的方案，从2008年底到2009年4月份，便展开了设计与施工。本项工程主要分为三个阶段：前期井巷施工、中期运输设备改造以及作为整个工程尾声的1#煤仓上口与转载平巷溜煤眼在中央石门巷道内的上下贯通连接。所以工程涉及到井巷工程、机电运输设备以及井下钢筋混凝土的现场组织与施工。本文主要对该运输系统的线路改造及作用进行阐述。3.1 井巷工程的设计施工我矿的主井井底运输系统存在的问题得到了公司及矿有关领导的高度重视，经公司及矿领导多次磋商，最终决定实行一个上、下组煤共用1#煤仓的方案，即将首采集中皮带下山继续向后延伸9米，再以190方位角倒打18米转载平巷到达1#煤仓正上方，然后再从转载平巷向下、1#煤仓上口向上掘出一个直径2米、高7.5米的溜煤眼，该方案的施工工程量在诸多备选方案中较少，施工难度不大。此项工程最终由中国湖南核工业二十五公司中标承揽，并于2008年11月开工，2009年3月完工。 3.2 方案实施后主井井底运煤路线分析1）上组煤运煤路线上组煤三采区3402工作面上三采皮带上山上三采西大巷上三采西大巷煤仓中央石门（矿车运输）（人工翻车至）SGB-630/150C溜子SZQ-730/75转载机1#煤仓溜煤簸箕口1#煤仓主斜井地面。 2）下组煤运煤路线下二采2808工作面、下三采掘进面各自采区皮带大巷（下二采集中皮带巷和下三采西大巷）首采集中皮带下山 DTL100/80/2160皮带输送机转载平巷SZZ-764/160转载机转载平巷溜煤眼1#煤仓上部连接段1#煤仓主斜井地面。图3 工程施工及设备改造完成后主井井底运煤线路示意图3）运输系统分析主井井底运输系统改造后，上组煤运煤系统基本不变，在中央石门内仍由三道程序组成。事实上，此时我矿的上组煤资源已基本告罄，随着上三采最后一个工作面的回采完成，上组煤的主要生产系统也即将不复存在，所以此种局面持续时间不长。而下组煤作为我矿将来主要的生产水平，还将继续存在一段较长的时间。作为原2#煤仓坍塌后的永久替代方案，与2#煤仓坍塌前的运输状况相比，转运环节增加一部，略变复杂；但与原临时运输方案相比，从下首采集中皮带巷至主斜井间的转运环节又减少一部，且彻底脱离中央石门的运输系统环节，可自成一套系统。此外，在上、下组煤的同采期间，仍可通过限定各自的运输时间来实现上、下组煤的分装分运。3.3 运输设备的更新换代工作面生产能力要与采区巷道、运输大巷以及整个矿井的运输提升能力相配套，防止工作面能力过大，采区或大巷运输能力不够而出现“卡脖子”现象。1随着在系统改造中井巷工程的到位，我矿于2009年5月间进行了下组煤运输机电设备的改造，主要是将原下首采皮带下山的可伸缩皮带机由原来的DSP1040/800（运输能力400 t/h）更换为DTL100/80/2160（运输能力800 t/h），另外在转载平巷内布置一部15m长的SZZ-764/160转载机，该型转载机是我矿唯一一台较大功率宽溜槽中双链机型，额定输送能力1000 t/h，为此处专用。按照我矿两个回采工作面同时生产，每个工作面长120m，采高2.3m，每天平均割4刀，截深0.6m，可算出日平均出煤1762t，按“三八”制作业，一天两个班生产，则每小时出煤110.1t；同时六个掘进工作面，均按5m/d，平均断面8.2m2的全煤巷计算，每天出煤344.4t，也按“三八”制作业，一天两班生产计算，每小时出煤为21.5t，故在每日的生产时间段内矿井平均出煤能力为110.1+21.5131.6 t/h。SZZ-764/160转载机的运输能力是其7.6倍，而首采集中皮带巷DTL100/80/2160皮带输送机运输能力为800 t/h，运输能力是其6.08倍，所以该系统潜在运输能力十分巨大。3.4 1#煤仓上口与转载平巷溜煤眼连接工程井巷主体工程完成后，还剩1#煤仓上口和新掘转载平巷溜煤眼下口间连接部分尚未完工，为顺利施工此项工程，矿技术部在听取了各级矿领导及有关工程技术人员的意见后，先后提出了三个方案：1）利用铁板做面，角钢打孔螺栓连接、上下接口用井字架连接。该方案对金属件加工精度要求高，连接体可靠性差，存在漏煤、漏水和连接松动等可能，被否定。2）使用工字钢架作骨架，在其外侧焊接铁板蒙皮，该方案整体性、可操作性较好，但依然存在漏煤和连接松动的可能，也被否定。3）在1#煤仓上口周围现场浇注砌筑一圈250mm厚的钢筋混凝土墙接顶，并在靠近转载机侧的混凝土墙上开一个宽1500mm的溜煤口作为上组煤在中央石门中的溜煤入口，此方案整体性最好，经久耐用。只是用料多，自重大，施工条件差，得到最后实施。该工程于2009年4月底开工，工期一个月。1#煤仓上口和转载平巷溜煤眼下口的连接工程是我矿下组煤运煤系统的重要一环，该项工程的完工，标志着我矿对因2#煤仓坍塌导致中断的运煤系统的改造已全部完成。4 经济和社会效益分析4.1 经济效益1）井底煤仓对井上下两个运输环节的生产不均匀性和不连续性起缓冲作用，其容量，应最大限度地发挥提升、运输能力的需要。2在1#煤仓与转载平巷溜煤眼贯通后， 1#煤仓的库容量得到了增大。按照溜煤眼直径2m、高7.5m、8#煤堆积密度1.0t/m、煤仓装满系数80%，则增加的煤仓容量为：1/43.1427.51.080%19t2）单位时间内的煤炭外送能力提高，最高可达800t/h。3）减员5人。4.2 社会效益1）减少转载设备一部且设备得到更新，相应的故障及维修率大大降低。2）新掘巷道断面较大，支护条件较好，放置大型设备空间充足，保证了足够的行人、运料及检修空间，降低了安全隐患。3）1#煤仓上口与转载平巷溜煤眼下口的连接部是三面封闭的钢筋混凝土浇筑体，其所用混凝土经过试块试验，保证了此环节的牢固性、耐久性和可靠性。5 结束语运输系统的设计、改造必须考虑矿井实际状况，注意各个环节运输能力的配合，以及局部运输与总体运输的统一。2既要顾及原有系统的状态，以便于利用原有系统、尽量减少所需工程，也需考虑将来的实际需要，更要结合矿井实际情况制定可行方案。运输系统应尽量简化，注意减少运输转载的次数。2施工方案需可靠、灵活，自成体系。我矿通过对主井井底运输系统的改造，尤其在结合矿井现状、因地制宜、创造性地进行工程设计和施工方面，获得了宝贵的设计及井下施工经验，参考文献：1 徐永圻。采矿学M。徐州：中国矿