斜井开拓采掘煤矸存储、运输分离创新技术的研究与应用

斜井开拓采掘煤矸存储、运输分离创新技术的研究与应用

叶清文

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随着科学技术的发展，我国的带式输送机运输在矿井建设、生产运输系统中的比重越来越大，带式输送机的优点越来越显着，但是传统的带式输送机一般采用单层布置方式，在生产中存在煤矸混合运输降低了煤质，然后在地面通过人工捡矸、智能机器分拣系统、洗煤厂等系统操作处理，增加了成本投入，影响矿井经济效益。通过对带式输送机选型、井下煤矸仓筒以及采区采掘面主运输系统进行设计改造，解决开拓掘进工作面、回采面煤矸分离存储、分离运输问题，从源头上提高原煤质量，提高煤矿经济效益。

一、井下仓筒优化设计

煤仓是煤矿井下煤流系统中的关键性工程，煤仓施工条件往往比较差，尤其是大断面煤仓的施工技术复杂，不安全因素多，且服务年限长，支护质量要求高。煤仓施工方法多种多样，近几年，反井钻机法因其机械化程度高，运输方便、操作简单、能满足在防爆要求的环境下作业，钻机适应性强，且施工安全、成孔质量高，施工成本低的特点在煤矿得以广泛推广和应用。通过对单个煤仓设计为多个煤仓，一个煤仓存储纯煤、一个煤仓存储矸石。内蒙古太西煤集团民勤实业有限公司二号井设计年生产能力1.5Mt/a的矿井，1045m水平设计井底煤仓，井底煤仓设计高度37.5m，煤仓设计直径为10.6m，经过设计优化，将煤仓分为矸石仓和原煤仓，浇筑厚度为0.6m。采用钢筋混凝土浇筑，原煤仓储存量为1750吨，矸石仓储存量为890吨，可以将采掘工作面和采煤工作面原煤和矸石分仓存储。

二、井下胶带输送机优化选型、改造

随着科学技术的发展，我国的带式输送机运输在矿井建设、生产运输系统中的比重越来越大，带式输送机的优点越来越显着，以往的带式输送机一般采用单层布置方式，在生产中不能有效的把采、掘的煤、矸分离运输。内蒙古太西煤集团民勤实业有限公司二号井，通过对采区胶带下山巷道断面进行优化设计，扩大皮带机头硐室断面，将二采区胶带下山DTL100/40/2*90带式输送机运输系统改造为DTL120/100/4X 560带式输送机运输系统。二采区胶带胶带输送机设计安装总长度L=844m，胶带下山坡度（平均坡度）15°，胶带机采用四驱动，上层输送机型号DTL120/60/2X560 、下层输送机型号DTL120/100/4X 560。上层运输矸石:600t/h、下层运输原煤: 1000t/h 。带速: 3. 15m/s (下层) /2. 5m/s (上层)。提升高度: +346m 。供电电压:上层输送机主电压1140V，下层输送机电压1140V。驱动方式:变频电动机+蛇簧联轴器+减速器。功率比：运输矸石输送机采用双驱(1:1)， 运输原煤输送机采用双驱(2:2)。带强：上层运输矸石输送机采用ST/S2500(n=7.9)，下层运输原煤输送机采用ST/S400(n=8. 7)，使用阻燃型钢丝绳芯胶带，硫化方式搭接接头，拉紧方式：上、下层均采用机尾重载车张紧装置，拉紧距离30米。双层带式输送机运输系统改造将采掘的煤矸分离运输，上层带式输送机运输矸石、下层带式输送机运输回采煤，且上下层输送机分独立的控制装置控制，在运行过程中互不影响，运输能力大，从而实现采掘煤矸分离运输至原煤仓和矸石仓内，便于煤质管理。

三、对采掘工程运输优化设计

对开拓工程采用标高高差设计溜煤眼辅助工程，将多个掘进工作面的矸石汇集到一条运输系统上，通过设计给煤机硐室、给煤机设备转载矸石到胶带大巷双层带式输送机上运输到矸石仓。在采煤工作面进、回风顺槽增加辅助措施巷工程，将两部带式输送机缩减为一部带式输送机，通过设计给煤机硐室，由给煤机转载煤到胶带大巷双层带式输送机上运输到原煤仓内。

四、关键技术

1.对已投用的单个煤仓进行优化设计，改造为两个仓筒，中间增加钢筋混凝土隔墙施工。

2.带式输送机传动装置是整个输送机的驱动部分，由机头传动装置、卸载装置等组成。机头传动装置由传动滚筒、电机、减速器、机头架等组成。传动滚筒为焊接结构。滚筒表面包有特制的硫化橡胶，可提高输送带与滚筒间的摩擦系数，防止打滑，减小初张力，具有较好的效果。卸载装置是由卸载架、安装在卸载架上的卸载（改向）滚筒和头部清扫器组成。下载滚筒安装在轴线位置。卸载端的后部装有一个改向滚筒以改变胶带运行方向。

3.机身是由中间部分和机尾拉紧装置组成。机身位于皮带中间，是输送机的主要运行部位，机身由中间架、支腿、上下托辊架等组成，整个机身固定在地板上。机尾滚筒安装在拉紧小车上，小车由支架、轮轴配合组成，小车放置在通轨上，通过增减配重保持皮带张紧力，尾部受料处加设缓冲托辊组，以减少来料对皮带冲击。

4.带式输送机具有输送能力强，输送距离远，结构简单易于维护，能方便地实行程序化控制和自动化操作。

5.带式输送机可以用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便，根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置形式的作业线需要。

五、创新点

1.固定带式输送机、利用螺栓与巷道地面紧固的连接在一起。具有结构简便，易于安装，运行可靠等优点。

2.用于煤矿主巷运输，使用环境条件-10℃～＋40℃，环境相对湿度不超过95％（25°C时）。

3. 双层皮带使用独立的控制装置，运行期间互不干涉，采掘煤矸实现分离运输。

4.运输矸石皮带机头转载处配备破碎机 ，对较大形状矸石破碎入仓，降低了堵仓现象和维修工作。

5.采用双传动滚简，双电机驱动，主滚筒包胶，采用重载车式装置，以增大皮带张紧力。采用三个一组槽形托辊布置，下托辊为平型托辊。机身固面上，稳定性好，服务年限长。

六、 效益分析

（一）经济效益分析

原普通带式输送机运输系统每班需用人员10人，双层带式输送机安装后每班4人，每班减少作业人员6人，每人日工资300元，每月节约人工工资16.2万元。

原煤售价420元/吨，经煤矸存储、运输系统应用后，原煤售价480元/吨，每吨煤提高60元，每年增加经济效益收入9000万元。

（二）社会效益分析

推进企业“一优三减”“四化”建设，不断夯实安全生产基础，助推企业高质量发展，坚持“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的总体思路，大力推进“一优三减”“四化”建设，创建技术密集型、结构优化型现代矿井，从根本上促进了安全生产。

参考文献

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