摘要：鲁班山北矿14采区连续运输排矸系统主要是对14采区掘进过程中运输环节多、作业人员多及掘进单进低的问题，对原有巷道及现有运输巷道的排矸线路进行优化设计，介绍了通过施工反井钻孔与相邻巷道贯通、卸矸架的使用、大倾角皮带的主要功能及现场的实际应用情况。应用结果证明，连续运输排矸系统适用于多个掘进工作面的矸石运输，提高了运输效率，具有较好的经济效益和安全效益。
关键词：反井矸仓 卸矸架 大倾角皮带运输机 连续运输
前言： 川南煤业公司鲁班山北矿是筠边矿区首对开发的国有煤矿，鲁班山北矿设计生产能力为450kt/a，按照国务院国办发（2002）47号文要求和缓解四川煤炭供应紧张局面，根据矿井储量丰富，开采条件较好的情况，采取提高技术装备水平，特别是提高采煤机械化程度和各生产系统的装备能力，核定生产能力为900kt/a，于2002年11月开工建设，2005年9月完成基建工程投入联合试运转，2006年元月竣工投产。矿井采用平硐开拓，上下山开采，主要回采3#、8#煤层，二采区局部2#煤层可采。2#煤层平均煤厚0.95m, 3#煤层平均煤厚1.08m, 8#煤层平均煤厚2.31m；2#、3#煤层属于薄煤层，8#煤层属于中厚煤层，二采区7、8#煤层合并区属于中厚～厚煤层。鲁班山北矿14采区属开拓采区，多区段多个掘进工作面同时掘进，排矸量大，且排矸上山坡度均大于或等于19°。如果采用装岩机配矿车进行排矸，这种间断不连续的排矸方式受到矿车供应及周转的制约，一旦矿车供应不上，就会影响整个掘进排矸，严重制约巷道的掘进进度，同时由于提升运输环节多，给安全生产带来了较大威胁。为了从根本上解决运输安全和排矸不畅影响，提高掘进单进，实现运输连续化，鲁班山北矿经多次技术论证，设计使用反井钻机施工反井钻孔联通各运输巷，通过多台皮带集中连续排矸，运用成功后极大的提高了掘进排矸速度，达到了加快巷道施工的目的，为未来煤矿的采掘工作面实现连续运输起到了很好示范作用。
图1 采区连续运输系统示意图.png)
一、14采区原有运输方式
原系统运输方式：14采区各区段掘进工作面矸石采用2m3侧卸式矿车运输→各区段联络石门采用5T蓄电池机车运输→采区轨道上山→通过提升机提升至14采区上部车场→由12T蓄电池机车牵引至箕斗井矸仓→箕斗井→采用提升绞车提升至地面排矸场；14采区轨道上山上段斜长360米坡度23°，采用1台JKB-2.5P型提升绞车一次提升2辆KCC2-6C型侧卸式矿车排矸，每班循环提升18次，每班排矸量为72m³。
原系统运输方式运输环节复杂掘进过程中大量使用了调度绞车和蓄电池机车，排矸环节多导致人工费用和设备维护费用高，且因使用较多数量的非标道岔，各掘进工作面生产受矿车下道和蓄电池机车故障影响较大，同时由于各区段掘进工作面运输距离增加，造成矿车周转时间过长和矿车利用率低，且机车蓄电池因人为使用因素导致蓄电池组损耗严重，受这些因素影响，14采区原计划4个掘进工作面，但受运输条件制约，只能基本满足3个掘进工作面排矸的需要，月计划单头掘进进尺100m，实际最多只能完成90m，最终造成采掘交替矛盾凸显。
二、连续运输采区改造设计
1、采区巷道设计和设备布置
在不改变原有巷道的作用下，通过设计对掘进工作面排矸方式进行方案改造。
一是区段掘进巷道连续运输：将区段运输巷道改为机轨合一，并在各区段运输巷施工¢1m反井钻孔与运输机上山贯穿，贯穿后将反井钻孔设置为200M3矸仓，矸石通过放矸咀进入大倾角皮带直接运送至箕斗井矸仓，从而实现耙矸机→区段普通皮带→反井矸仓→大倾角皮带→箕斗井矸仓的排矸连续运输方式；
二是井底车场掘进连续运输：在轨道上山适当位置施工反井钻孔与运输机上山贯穿，贯穿后将反井钻孔设置为矸仓，在矸仓上口设置2T侧卸式矿车卸矸架，矸石通过放矸咀进入大倾角皮带直接运送至箕斗井矸仓，从而实现耙矸机→蓄电池机车→轨道上山→载矸架→反井矸仓→大倾角皮带→箕斗井矸仓的排矸连续运输方式（见采区连续运输系统图）。
2、大倾角皮带设计
2.1、因鲁班山北矿14采区运输机上山倾角达19°，普通皮带机不具备适用性，因此特选型设计的大倾角带式运输机，大倾角皮带结构示意图见图二，其主要技术参数如下：
运输物料：矸石
物料密度：0.9t/m3
运输量：200t/h
水平机长：432.128m
带宽：800
带速：2.0m/s
倾角：19°
电动机：YB280M-4 2*90KW 114060
减速器：B3SHO7-31.5
图2 大倾角皮带结构示意图.png)
2.2 大倾角皮带机在矿井连续运输中的作用
采用大倾角皮带机角度最大可以达到27.5°如果采用花纹胶带角度最大则可以达到31°，但是必须设计合理且配置先进，否则就会物料下滑、撒煤等情况。我矿从使用大倾角皮带运输机以来认真考虑计算了运输带上的最大物料横截面积和运输能力从而有效的保证了大倾角皮带运输机安全高效的运行。该皮带机受料点在中间和机尾三处可分段供三个碛头的排矸（同时可供应两个头），其中两处是从矸仓直接卸料通过放矸咀将矸石卸到该皮带机上，可以实现均匀给料，很少会出现撒矸、落料等现象，机尾也不会出现堆矸现象，设计中使用软启动，可达到启动运行平稳、整个运转过程噪音小；上托辊组均采用前倾式深槽托辊组，可有效防止矸石下滑现象且装矸均匀，皮带机基本不会出现跑偏现象。皮带机平均每天排矸量可达2800吨，最大平均每小时可达200吨；通过实际运行情况，证明大倾角皮带完全能满足三至四个掘进工作面排矸的需要。
2.3 我矿大倾角皮带机的技术运用特点
我矿在使用大倾角皮带运输机时采取了防滑、防飞设施能够确保运输矸石时不产生下滑，在矸仓下货点采取的 “双排V形深槽托辊组”防滑技术，能够有效解决下货时飞矸和矸石下滑的问题。
2.3.1 4个托辊按双排中心对称方式布置，有利于输送带的对中运行，输送带不易跑偏。托辊两端尖角不与输送带接触，有利于提高输送带的寿命。
2.3.2 中间两节托辊呈V形布置，水平的夹角为25°，增加了侧压力及矸石与胶带的接触比压。
2.3.3 外侧两节托辊槽形角加大到60O，增加输送带槽形的深度和物料与胶带的接触比压，提高托辊装置的摩擦系数，保证物料在28°的坡度上不会产生下滑。 2.3.4 托辊装置的4节托辊采用标准通用型托辊，便于制造和维修。
3、卸矸架的设计应用
针对轨道上山提升循环次数少，专门设计出2T侧卸式矿车卸矸架，在反井矸仓上口布置双道，分别做为提升及专门卸矸之用，卸矸架利用升降曲轨达到自动卸车的目的。由于采用自动卸车,避免用人工给翻斗车摘、挂钩卡车方法带来的安全隐患,实现矸石车卸载自动化,减轻工人的劳动强度及有效缩短了提升循环时间,提高2T侧卸式矿车和钢丝绳的使用寿命,同时可以保障生产安全。
三、使用效果
1、单产单进对比
区段掘进工作面采用耙矸机套普通皮带连续排矸、矸仓储矸、主皮带集中排矸。通过统计，每班排矸能力为180m³，对比原有矿车排矸的72m³多了108m³，同时两个运输系统相比较，电耗上可节约电量500kW/h.；采用矿车排矸3个掘进工作面每月计划进尺300m，实际只能完成280m，采用皮带连续运输排矸系统后，每月实际完成330m，月提高单进50m。
井底车场掘进通过反井矸仓连续运输，每班排矸能力为96m³，原有轨道上山提升矿车排矸方式每班提升循环次数为12次，矸石运输量为48m³，每天最多只能满足一个掘进工作面两至三个循环144 m³排矸的需要，采用反井矸仓连续排矸后，每班提升循环次数为24次，矸石运输量为96m³/班，每天可远远满足两个掘进工作面正规循环作业排矸的需求；两个运输方式相比较，采用提升矿车排矸1个掘进工作面每月计划进尺100m，实际只能完成80m，采用连续运输排矸方式后，两个掘进工作面每月实际完成240m，月提高进迟160m。
2、环节优化、安全保障
采用掘进排矸连续运输后，并且安全效果明显提升，相比以往杜绝了矿井斜巷跑车及人身事故，大大减少了提升其它事故；机运安全“隐患”同期约减少70%，“三违”人员降低约60%，事故同期减少40%，同时皮带连续运输系统采用了皮带机综合保护器避免了皮带断裂、打滑、跑偏、着火等安全事故的发生。
3、投入和人员减少
原系统（不含轨道上山绞车司机和磨盘人员 ）各区段3个掘进头面用于运输的绞车司机和磨盘工、机车司机等人员共计28人，采用皮带连续运输，掘进排矸时整个运输线路只有皮带司机操作人员、放矸工和装岩司机3个班共计14人，人员减少50%，每月可节约人工费用3万元左右, 同时减少了设备投入,仅蓄电池组一项,每年就可节约资金9万元左右，符合了当前矿井减人提效、安全提效的要求，创造了可观的经济效益。缓解了采掘接替。
鲁班山北矿14采区采用连续运输系统后，随着掘进工效的提高，掘进工作面单产单进有了明显提高，最大程度缓解了矿井采掘接替矛盾，同时员工收入得到增加，稳定了职工队伍。
四、结论
鲁班山北矿采用连续排矸运输系统后一方面减少了绞车提升环节，保证了安全生产，提高了矿车周转率，同时改善了掘进工作面的排矸条件提高了单产单进，保证的采掘的正常接替，为后续皮带自动化集中控制的实现提供了平台，同时也为建设高效矿井提供了参考。
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作者简介
杨代华，单位：川南煤业公司鲁班山北矿，现任川南煤业有限公司鲁班山北矿机电副矿长、机电工程师、西安矿业学院通信工程大专学历。1989年在芙蓉矿务局杉木树煤矿参加工作，一直从事煤矿机电工作，先后担任过机电技术员、副队长、队长；2008年调入川南煤业有限公司鲁班山北矿，先后任职机电主任工程师、机运部长、生产部长、机运副总工程师、机电副矿长。
论文作者:杨代华,吴小勇,陈翔
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/28
标签：采区论文; 倾角论文; 工作面论文; 矿车论文; 皮带论文; 矸石论文; 煤层论文; 《基层建设》2016年12期论文;