矿井煤仓结构设计优化

刘永生

（国投新集刘庄矿业股份有限公司总工办，安徽 颍上 236200）

1 概况

国投新集刘庄煤矿井田位于安徽省淮南新集矿区口孜-刘庄区的东段，其东以F5断层与谢桥煤矿接壤，西以F12断层与口孜东井田毗邻，南自F1断层和原地系统内17-1煤层-1000m底板等高线的地面垂直投影线，北至1煤层隐伏露头。全井田东西走向长16.0km，南北倾斜宽3.5～8.0km，面积约82.21km2。矿井设计生产能力一期为3.0Mt/a，二期工程为8.0Mt/a，2012年通过安徽省经信委产能核定为 1140Mt/a。一水平开采深度为-762m，计划二水平深度为-1000m。

矿井采用综合机械化回采，日均回采原煤3.8万吨。为完成设计产能，必须保证煤炭运输系统的安全稳定，否则将难以完成工作任务，因此除了机电故障影响以外，胶带运输机是否正常运转、煤仓结构是否安全可靠是影响任务完成的另一个主要因素。为此，如何保障胶带运输机安装运行与煤仓结构稳定成为设计过程中必须考虑的问题之一。

2 矿井煤仓施工与安装胶带运输机安装现状及存在问题

2.1 矿井煤仓类型及煤仓施工

目前采用立井布置方式的大型矿井中，生产过程中的煤炭主要临时存储在井下煤仓中，井下煤仓根据服务对象的不同分为两种：主井煤仓和采区煤仓。主井煤仓主要作用是临时存储全矿井下生产的原煤，采区煤仓主要作用是存储相应采区或区段生产的原煤。

采区煤仓服务年限在6年以上，主井煤仓服用年限与矿井服务年限相同，长达几十年。因此煤仓施工质量必须保证，尽量避免修复煤仓。为保证煤仓结构稳定，目前煤仓设计均采用钢筋混凝土结构，混凝土强度不低于C40，混凝土厚度不低于650mm。

2.2 胶带运输机安装现状及存在问题

刘庄煤矿工作面煤炭主要运输方式为：工作面采出的煤炭通过胶带运输机运输到采区煤仓，再通过采区煤仓下口的胶带运输机运输到主井煤仓，主井煤仓的煤通过主井内箕斗提升到地面。显而易见，综合机械化回采矿井煤炭运输主要采用强力胶带运输机设备。根据胶带运输机结构特点，安装时需在煤仓仓冒位置施工胶带运输机地脚螺栓基础。基础位置与煤仓仓冒位置有重叠区域，然而煤仓仓冒采用钢筋混凝土浇筑，混凝土强度不低于C40。传统施工顺序是先施工煤仓，后施工胶带运输机基础。施工胶带运输机基础过程中，为避免破坏仓冒结构，主要采取改造胶带运输机卸载架长度。改造后胶带运输机经常会出现变形、开焊现象，造成胶带运输机不断更换零部件或烧焊作业，不仅影响正常运输生产，而且存在安全隐患。

3 优化前后方案的对比

3.1 优化前方案

煤仓施工时，仓冒施工采用一次浇筑成型，未预留胶带运输机固定螺栓孔。仓冒浇筑过程中，不增加钢筋，采用素混凝土结构，混凝土整体强度有限。后期安装胶带运输机时，胶带运输机固定螺栓分布在煤仓仓冒位置，固定螺栓孔下方为煤仓仓体，不具备承载能力，所有压力均分布在仓冒上；同时安装胶带运输机时，需要根据胶带运输机型号重新施工胶带运输机固定螺栓孔。开挖混凝土时引起煤仓仓冒结构的破坏，同时在生产过程中，由于胶带基础受力和震动较大，进一步加大对仓冒的破坏，由于仓冒采用混凝土结构，混凝土内部破坏后外表不易被发现，因此存在不易被发现的安全隐患。

3.2 优化后方案

煤仓设计过程中，根据刘庄煤矿现有胶带运输机型号及固定螺栓位置分布情况，胶带运输机固定螺栓预留孔位置基本一致。设计期间，将胶带运输机基础与煤仓基础一次性施工完成，并提前预留好胶带运输机固定螺栓孔，安装皮带后再二次浇筑成整体（具体见图1）。

图1 优化前后方案对比

4 优化后效果分析

4.1 煤仓稳定性得到提高

优化后，胶带运输机安装过程中，不再人为破坏煤仓仓冒混凝土结构，胶带运输基础施工过程中，采用钢筋混凝土结构，增加了仓冒混凝土强度，煤仓稳定性得到提高。

4.2 胶带运输机安全性得到保障

优化后，避免了人为因素对胶带运输机的改造，胶带运输机结构强度得到保障，更换胶带运输机部件数量和烧焊次数明显较低，实现了连续运输生产，更好得满足安全生产需要。

4.3 经济效益显著

钢筋可采用作业过程中产生的废旧锚杆，增加了废旧物资的回收利用，节省材料成本的同时增加了混凝土强度。

4.4 可实现多方向运输

根据采面布置情况，可能出现煤仓四周不同方向均需安装一部胶带运输机，此时可根据需要安装胶带运输机的位置和方向，通过设计优化煤仓仓冒锁口的布置形式，提前预留每一部胶带运输机的固定螺栓孔，保证煤仓结构的稳定性，避免后期人为破坏煤仓，实现多方向运输。

5 结语

通过优化设计以后，目前采用优化后方案施工的煤仓已经投入使用，根据现场具体安装使用情况，胶带运输机的安装工期可以提前近一周，安装期间的安全得到保障，同时避免了人为改造胶带运输机，胶带运输机的使用寿命得以延长。

通过优化设计，将治理安全隐患关口前移，将隐患消灭在萌芽状态，降低了后期治理安全隐患的成本，实现了经济效益的最大化。

[1]张荣立,何国纬,李铎.采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社,2005.