24°上山掘进施工中皮带与矿车联合运输技术的集成与应用

安喜平　王忠君　张顶柱

【摘 要】掘进施工中货物运输是整个掘进施工的主要工序，对于锚喷支护的上山掘进巷道其货物运输工作量占整个工程的50%以上。因此，有条件的地方采用胶带运输机运输货物。而超过16°以上的上山掘进施工不宜使用胶带运输机运输货物。通常使用矿车运输货物，使用矿车运输安全风险大，且工作效率低。本文针对大兴矿南二集中回风上山24°大倾角上山掘进施工货物运输问题应用了一种皮带与矿车联合运输技术，弥补了皮带与矿车两种独立运输方式的不足。

【关键词】胶带运输机；防滑技术；上山施工；矿车运输；矸石缓冲仓

1 工程概况

铁煤集团大兴煤矿南二集中回风上山巷道位于南二-600m运输大巷上部，起始点与南二8层回风巷相交，巷道设计长度360m，倾角24°，巷道宽度5.3m，高3.65m，巷道断面17.22m2，煤岩类别为岩石，支护形式为锚喷支护。

分析斜巷掘进施工货物运输特点，斜巷拉放车因其作业环节多、设施复杂、自动化程度低多为人工操作、地质条件多变，易发生安全事故。因此，最大限度的减少斜巷拉放车运输是降低运输事故率，提高安全的有效途径之一。为此，我们综合考虑，研究决定采用皮带与矿车联合运输方式。

2 皮带与矿车联合运输技术的总体方案

皮带与矿车联合运输技术是将胶带运输机运输与矿车运输技术相集成，实现24°上山巷道内胶带运输机运输矸石与底部16°下山回风巷道矿车转运矸石协调衔接，以减少大倾角斜巷拉放车作业，保证24°上山掘进迎头货物快速运出，提高运输安全性。在工作面设一台P-60B型耙斗机，24°上山巷道内设一部DSP-800/1040型胶带运输机。巷道底部设一个缓冲矸石仓，矸石仓外部再设一台P-60B耙斗机。南二8层回风巷的上、下部分别安设一台JD-75型、JD-25型调度绞车。其总体布置如下图1所示。

图1 皮带与矿车联合运输方案布置图

3 皮带与矿车联合运输技术运行原理

3.1 工作面耙斗机装货

耙斗机设置在工作面后方15米至35米范围内，为保证放炮后矸石崩落集中且不向山下滚落，在耙斗机前方斜设一个1.5米高的矸石挡板。耙斗机牵引钢丝绳经工作面返滑轮牵引扒斗将工作面矸石向耙斗机卸货槽上货。耙斗机溜槽卸货口处设置一个矸石过滤篦子，篦子网格规格300mm×300mm，防止大块矸石進入皮带运输，保证皮带运输上货均匀。

3.2 皮带输送机排货

皮带输送机负责24°上山巷道内矸石下运工作，普通皮带输送机下运矸石巷道角度一般不超过16°。超过16°使用皮带运输易出现矸石在皮带上下滑、滚落飞出及皮带停机制动不可靠、飞带等现象。不但影响了现场文明标准化更有可能造成人员伤害。

为了有效保证皮带输送机运输安全，在原有皮带输送机基础上设计了一套大包围直接搭接式压带防滑装置。该装置采用通用的皮带杠、旧皮带、└50×5角钢，用螺栓及卡板组合成人字形钢结构架。└50×5角钢上端和皮带杠用螺栓连接。下端用卡板与皮带机皮带杠固定，人字架每隔1.5m一架。这样整个钢结构防护架便由多个人形架组合成一体，形成一个连续的钢结构框架。在人字架的内侧安装旧皮带，旧皮带的安装位置下边紧贴运输皮带上面，距皮带中心100mm。上边人字头露出200mm宽。旧皮带和钢结构架之间两侧各安设一根皮带杠，防止运输矸石时防护皮带被挤出防护架。其主要结构及在胶带运输机上的安装方式如下图2、图3所示：

图2 大包围形式直接搭接压带防滑装置

图3 大包围直接搭接式压带防滑装置安装示意图

为了增加皮带输送机运输矸石的稳定性，皮带架与巷道底板采用锚杆固定牢固。人字形防护架每隔20m用钢丝绳与巷道顶板用锚杆固定牢固。

皮带运输矸石时，使矸石几乎在一个密闭的环境下运输，固定的防护皮带始终紧贴在运输皮带上面，只有中间200mm宽部分未接触。使运输皮带的上带与固定的防护皮带形成了摩擦滑动运行。增加矸石之间的摩擦力有效保证了矸石在皮带上下滑。即使有少量矸石下滑滚落有了防护皮带的作用也不能从皮带上飞出落到巷道内。

皮带停机制动时，固定防护皮带上存有矸石增加了防护皮带与运输皮带上带，运输皮带上带与托辊之间的正压力，使它们之间的相互摩擦作用增大。在它们的共同作用下有效保障了皮带在停机时不自动下滑。

3.3 缓冲矸石仓存货

在皮带运输机卸载点前方，位于24°上山巷道起坡点前平巷段设置缓冲矸石仓。缓冲矸石仓与行人侧之间采用U型钢、木板、旧皮带封闭，作为挡矸墙。U型钢顶柱接合处采用卡子固定，焊接在顶柱端头的铁板与巷道顶底板间使用锚杆固定。

缓冲仓的设置一方面解决受矿车供应不足的影响而延迟工作面出矸时间，另一方面皮带解决受矿车循环运输的影响，皮带停开机次数频繁，对皮带机的使用安全难以控制。

3.4 矿车二次转运排货

在矸石缓冲仓后方与南二8层回风巷交叉处设置一台耙斗机，卸载溜槽座于南二8层回风巷矿车运输轨道上方。4辆矿车利用安装在南二8层回风巷上下平盘上的调度绞车对拉到耙斗机溜槽卸载口处。耙斗机将缓冲矸石仓内矸石用扒斗向矿车内装矸。逐一将4辆矿车装满后，开动上下部绞车将4辆矿车运输到-600运输大巷，实现矸石的二次转运。

4 项目应用效果

该技术应用后，由于皮带运输矸石能力大，大大缩短了工作面出货时间。底部回风巷道内矿车运输可进行24小时出货，出货量满足进度要求。实际掘进施工比计划掘进施工多了一个放炮循环，日进尺达4.5m。整个工程实际工期较计划工期缩短了45天。月平均进尺80m比原计划月平均进尺60m超出了20m，单进提高了33%，创下了该矿同类巷道掘进施工的新纪录。

5 结束语

该技术成功将胶带运输机与矿车运输技术相集成。解决了上山掘进施工迎头货物滞运，制约进度的难题。设计的大包围形式直接搭接压带式防滑装置是一种新型防物料下滑技术。较常用的深槽型、压带式防滑技术相比没有改变原有皮带输送机的整体结构，且取材方便，可重复利用。有效克服了大倾角巷道施工中皮带上物料下滑、滚落飞出；皮带停止制动出现飞带等现象。有效保障了皮带运输安全，减少了人员的人身伤害，有利于现场文明标准化施工。丰富了光面皮带在大倾角巷道施工中的应用经验。设计使用了矸石缓冲仓，使胶带运输机排货与矿车运输二次转排货协调衔接，消灭了矸石运输因矿车周转不及时的影响。提高矸石运输效率，保证了施工进度。

该技术的应用达到了预期的效果，为今后类似巷道的施工提供了成功案例，在同行业中具有广泛的推广价值。

[责任编辑：王春燕]