煤礦輸料孔井下存裝運料設計

武少鵬

(潞安礦業集團公司 生產處，山西 長治 046204)

1 問題的提出

山西高河能源有限公司下階段計劃南北兩翼同時開拓，并且回采工作面采用沿空留巷技術，使得井下對物料的需求量劇增，大大加重了副立井的運輸負擔?；诖?，高河能源公司在小莊風井場地設置了地面輸料孔(見圖1)，以緩解副立井輔助運輸的壓力。然而，物料通過地面輸料孔進入井下后，物料的儲存、裝載、運輸等成為關鍵，必須進行合理化的設計，否則既影響物料輸送效率，也勢必埋下安全隱患。

圖1 小莊風井地面輸料孔平面

2 物料儲存方式的選擇

2.1 物料儲存方式的種類

輸料孔井底儲存物料方式通常有兩種：堆積式和倉儲式。所謂堆積式就是物料通過輸料孔進入井下后，直接自然灑落在一個密閉的硐室中，再經過人工方式裝入物料車中，運至物料所需地點，見圖2。所謂倉儲式就是物料通過輸料孔進入井下后，進入一個儲存筒倉中，裝料車在筒倉底部進行物料裝載，見圖3。

圖2 物料堆積式儲存方式示意

圖3 物料倉儲式儲存方式示意

綜合考慮輸料孔與各大巷之間的位置，以及裝車的效率等因素，本文設計采用倉儲式的接料方式。

2.2 儲料倉設計

井下用料分為粗骨料和細骨料，根據高河能源的實際情況，粗骨料主要用于大巷的鋪底及沿空留巷的柔摸支護墻體，細骨料主要用于巷道的錨噴支護，基于此，存放粗、細骨料要布置兩個獨立的料倉，見圖4。

料倉選用圓形倉，接料倉頂部標高為+452.0 m，接料倉高度6.6 m，直徑為6.0 m，設計最大堆料高度為6 m。支護參數如下：倉壁部分采用錨噴臨時支護，與C30混凝土砌碹復合支護方式。砌碹厚度400 mm，錨桿采用D20 mm×2 400 mm螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×800 mm；倉漏斗部分采用鋪設耐磨鋼板及鋼筋混凝土澆筑。接料倉倉口安設電液平板閘門，型號為DPZ-100。

圖4 粗細骨料分倉儲存示意(mm)

3 運料車場及相關硐室選擇

3.1 運料車場布置方式的選擇

根據輸料孔的位置及大巷布置，井下運料車場的布置分為折返式和環形式兩種方式，如圖5和圖6所示。經計算，折返式接料車場井巷工程量為3 730.56 m3，車場施工簡單；環形式接料車場井巷工程量為5 315.35 m3，且交岔點多，施工較為復雜。

通過對比，本文設計最終確定采用折返式接料車場形式。

3.2 折返車場運料方式的選擇

根據巷道工程量及車場會車等綜合考慮，折返式車場的運料巷有三種方式布置：

方案一：調車硐室以下的運料巷的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的矩形巷道，調車硐室以上的運料巷的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱形巷道。該布置形式的優點是，巷道較寬，膠輪車為雙向通行會車時，可直接通過，由于巷道斷面大，因此工程量較大。

方案二：運料巷通過+450 m水平南翼膠帶輸送機大巷的變坡點到巷道盡頭之間的巷道斷面為：寬4 m、高3.6 m的半圓拱巷道，其他段的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱巷道。該布置形式的特點是，巷道工程量較小，但膠輪車運料時，空車需在寬斷面巷道處等待，滿載車通過后，方能駛入接料倉下部進行接料，行車安全性較低。

方案三：運料巷坡底邊坡點到調車硐室之間的巷道斷面為：寬5.5 m、高3.6 m的半圓拱巷道，其他段的運料巷的巷道斷面為：寬4.0 m、高3.6 m的半圓拱巷道。該布置形式的特點為，巷道工程量為三個方案最小，但仍有會車安全的隱患。

經對三個方案對比，從安全性和運料時間上綜合考慮，設計選擇方案一。

圖5 折返車場示意

4 主要機械設備選型

地面下料車間裝備振動平煤箅，調度小絞車及照明設施等。

振動平煤箅是一種帶有篩分作用的振動平臺，一般由平煤箅箅體、減振彈簧、振動電機、電氣控制箱等組成。振動平煤箅一般根據需要由1～3塊箅體組成，每塊平煤箅由鋼板制成縱、橫隔板并焊成方格。當鏟車中的物料被卸入平箅上形成料堆，由人工按下電氣控制箱電機控制按鈕。隨著振動電機的運轉，電機產生的激振力使平煤箅在彈簧支撐座上作上、下運動。物料隨平箅作慣性上下運動，料堆被振松，小于箅孔的物料迅速從箅孔落入煤溝；少數大于箅孔的石塊、木塊等在振動中與細煤分離并暴露遺留在煤箅表面很方便地被人工清除。有些大塊也能在振動的過程中松碎落入料溝。

煤倉(或其它物料倉)下裝車選用DYPZ-100電液動平板閘門，電液動平板閘門是用于粉料、晶粒料、顆粒料及小塊物料的流量、輸送量的主要控制設備，具有控制流量大、啟閉頻繁、切斷迅速、結構簡單、操作靈活、重量輕的特點。

主要機械設備見表1。

表1 機械設備配備

5 輸料孔防堵和作業區降塵措施

5.1 輸料孔防堵措施

由地面下放的砂石混料有少量的水分，具有粘結性，易造成輸料管堵塞，為了預防管路堵塞，根據相關礦井處理堵管經驗，設計在地面布置一臺JD-2.5型調度絞車，鋼絲繩端頭設置一個帶有鋼刷的錘鉈，一旦發現有堵塞或有可疑情況時，及時用調度絞車帶動鋼刷，對輸料管內壁進行沖刷。此方式防堵效果較好，可有效防堵。

井下料倉采用耐磨鋼板，表面摩擦系數小，物料易下滑，同時料倉高度為6.6 m，直徑6.0 m，高徑比小于1.5，屬于淺倉，故不易發生堵塞。

圖6 環形車場示意

5.2 防塵降塵措施

輸料孔在物料輸送過程中，首先在地面拌料車間會產生大量粉塵，其次在井下料倉狹小的空間中會聚集大量粉塵。隨著時間的積累，粉塵夾雜著井下的礦塵會逐漸增多，對礦井生產及工人身體健康都有嚴重危害，甚至在一定條件下會引起粉塵燃燒和爆炸[1]。

為了改善勞動衛生條件，降低粉塵飛揚，保護井下工人的身體健康，保證礦井安全生產，設計采取“預防為主、綜合防塵”的措施。

1) 源頭防治。在地面料場外設置擋風抑塵墻，保證進風井新鮮風流不被污染。拌料車間設置防塵裝置，使車間內粉塵不宜擴散，將收集的粉塵集中處理，營造一個干凈衛生的工作環境。

2) 噴霧灑水。對地面料場室外場地以及井下運輸聯絡巷道進行噴霧灑水，濕潤的礦塵附著在地面和巷道底板，定期清理浮塵。

3) 個體防護。井下各生產環節采取防塵措施后，仍有一些細微礦塵懸浮空氣中，甚至個別地點不能達到衛生標準，所以應加強個體防護。工人在生產過程中必須佩帶防塵口罩[2]。

6 結 語

在確定地面輸料孔選址的基礎上，根據高河能源的具體情況，設計選擇了粗、細骨料分離儲存的雙料倉儲存方式；為了降低施工難度和施工量，為儲料倉裝料選擇了折返式的運料車場，并根據運料方式進行了巷道斷面設計。

根據輸料孔儲裝運的設計情況，對主要設備進行了選型，并對輸料孔防堵和作業區降塵等問題提出了針對性的解決措施。