提高基建矿井出矸效率的思考与实践

赵晋军

(晋城煤业集团 胡底煤业，山西 晋城048214)

1 矿井概况与出矸系统现状

晋煤集团沁水胡底煤业有限公司是晋煤集团的控股子公司，为设计能力60 万吨/年单独保留矿井。矿井是煤与瓦斯突出矿井，因此主要石门和井底硐室都布置在顶底板岩层中，出矸是制约矿井建设的主要环节之一。胡底煤业基建初期，分三个区域组织生产，分别为主斜井、副立井和蒲池风井，井下各头面掘进过程中，采用国内岩巷掘进主要的掘进工艺:钻爆法爆破落矸、耙斗装岩机配合矿车出矸［1］，随着矿井井巷距离的伸长和掘进头面的增加，其因环节多、效率低对掘进效率的制约日益突显。

2 出矸系统中存在的突出问题

1)工作面直接出矸至矿车，受到矿车供给的制约，不能实现连续出矸，生产效率不能有效释放。随着随着矿井主要巷道的延伸，运输距离逐渐增长，运输工作量增大，对生产组织的制约更加严重。

2)炮掘工作面主要使用耙矸机出矸工艺，存在以下缺点:①需要定期移机，每次移耙矸机影响生产3 d 左右。②出矸时钢丝绳摆动容易损坏工作面风筒、探头，造成意外事故。③钢丝绳牵引容易产生摩擦火花，不适于高瓦斯、高突矿井使用。

3)随着矿井建设的逐步推进，井筒功能的逐渐实现，原主斜井、副立井、蒲池风井三个区域各自独立生产的格局将被打破，逐渐形成副立井出矸、下料，主斜井出煤的永久生产系统，副立井的提升能力将成为矿井建设的瓶颈。

3 优化胡底煤业出矸系统的主要做法

1)要优化出矸系统，主要的思路是实现连续出矸。根据我公司以副立井提升矸石为主的现状，规划矿井出矸线路，从工作面式矸和主要线路出矸两部分来实现连续出矸。

3.1 工作面出矸系统优化

扒渣机不仅可能快速地将工作面的矸连续的上皮带，还可以方便地在临时支护后安全快速的挖低工作面的矸堆，以满足支护要求。它与其他出矸方式相比有以下优点［2］:①安全性能好。扒渣机出矸作业完成靠机械臂来完成，工作面迎头出矸时，人可以在在离空顶较远的地方完成，而耙矸机出矸时，当工作面堆矸较高不能进行临时支护时，人员不得不在距空顶较近的地方将矸出低，再进行临时支护，费时费力，且安全系数小。②适用能力强。扒渣机自身重量较轻，接地比压小于0.1 MPa(260 岩巷掘进机接地比压为0.2 MPa)，同岩巷掘进比相比对巷道底板的岩性要求低，适用范围广。③出矸效率高。耙矸机通过卸载臂搭接转载机与巷道皮带实现无缝对接，能快带连续地将工作面的矸出至皮带上，与侧装机相比，出矸时机身行走距离短，从而实现安全高速出矸;与耙矸机相比，减少了省去了周期性移机的时间，相对效率高。④现场管理优。扒渣机能在每个循环将工作面的矸出净，与耙矸机出矸相比，能保证巷道帮部支护及时到位，工作面标准化易于实现动态达标，而且能够推行正规循环作业，提高巷道掘进效率和工程质量控制。

图1 优化后工作面出矸系统

3.2 主要出矸线路系统优化

在副立井车场装矸实现连续出矸方面，采取了平矸仓+耙矸机+水平车场的出矸系统。由于在副立井车场要装矸至矿车，其效率在一定程度上受到矿车供给的影响，为满足在矿车供应不上时工作面不间断出矸，在辅助运输石门设计了平矸仓，在没有空车的情况下工作面出矸，先可通过矸仓口耙矸机配合储满矸仓。矸仓宽3 m，深1.5 m，长20 m，容积为90 方，能够满足主运石门或辅运石门一个循环的储矸量。辅运石门矸仓处为“机轨合一”布置，矸仓口安装耙矸机时，先用混凝土灌注0.3 m 左右的台阶，在耙矸机卸料口安装导料槽，导料槽斜向矸仓另一侧的轨道，保证距轨面高不低于1.5 m。耙矸机出矸时，在另一侧的轨道上由电瓶车牵引一列车，逐个进行装矸，减少人工推车工作量，提高装矸作业效率。

图2 改进后平矸仓出矸系统

3.3 利用矿井主运系统形成出矸线路

围绕形成连续出矸系统的思路，结合矿井建设期间出矸量远远大于出煤量的特点，提出了利用矿井提煤的主运煤系统出矸的思路，一方面缓减副立井提升能力的压力，一方面提高矿井出矸的效率。但要将出煤系统改为出矸系统，必须对井底煤仓进行改造。

3.3.1 主斜井底矸仓改造的原因

在主斜井底设计有500 方的煤仓，煤仓直径8 m，垂直高度30 m，若直接用来储矸出矸，存在两个问题:一是大块矸石的冲击将可能对煤仓下口造成损坏;二是泥岩比煤更容易相互粘接而发生堵仓事故，因此需要对煤仓进行改造。

3.3.2 煤仓增加缓冲横梁

通过计算煤仓上口皮带往煤仓内落矸的曲线，在煤仓下锁口部上方，在仓壁上留设预留孔，搭设两组40 号工字钢做横，使矸石落下后先砸在横梁上再反弹到煤仓下口，减小对煤仓下锁口的直接冲击。

3.3.3 煤仓安装给煤机

为减少煤仓出矸时的堵仓事故，对煤仓做了双给煤机设计。两个给煤机前后并排布置，后面的给煤机通过加装导料槽上主斜井皮带。在出矸过程中，主要使用前面的主给煤机出矸，再发生堵仓事故时，开启后面的给煤机出矸，在煤仓内矸石放空后，便可能很轻松地处理处理堵仓事故。

3.3.4 煤仓上口改造

为防止大矸块进入煤仓对煤仓造成冲击和发生堵仓事故，通过加装导料槽和改装上口，使上口只能够通过0.3 m 以下的矸石，对大矸块做到严格限制。

4 取得的效果

1)通过在辅助运输石门使用扒渣机，工作面的单进水平由50 m/月提升至80 m/月，提升了60%。

2)通过在主运石门、辅运石门使用水平矸仓+巷道皮带的连续出矸方式，有效地提高了矿井出矸效率，最大日出矸量450车，满足了巷道掘进要求。

3)对主斜井底煤仓改造后，大大地提高了矿井出矸能力，并且使出矸系统连续顺畅，保证了各头面的正常掘进。

5 结语

出矸工艺是岩巷掘进的关键工序之一，是决定岩巷掘进效率的主要因素之一，高突高瓦斯矿井石门及盘区大巷以岩巷布置为主，在矿井进入二期工程后，必须形成连续的工作面装矸和主要线路出矸的连续排矸系统。通过扒渣机出矸工艺与皮带运输加矸仓形成的连续出矸方式，可能大大地提高矿井矸石排放能力，提高掘进效率;并且矿井在建设期间，通过对煤仓的改造，可能利用矿井主运系统先临时用于矸石排放，优化矿井出矸线路，简化排矸工艺，从而矿井进尺水平，加快矿井建设。

［1］ 杨晓，杨永兴，杨淼. 岩巷掘进连续排矸系统的应用与分析［J］.煤矿机电，2012(5).

［2］ 平永生.挖斗式装岩机在井巷工程中的使用［G］//2007年全国矿山建设学术会议论文集，2007.