两个井底煤仓互通方案的设计

焦黎栋

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

0 引言

主立井(箕斗)提升装备作为矿井生产的关键咽喉设备，其运行是否安全可靠对矿井提升运输效率和经济效益起着决定性的作用。当主立井一套提升系统(一对箕斗)发生故障时，为保证与之对应的一个工作面仍然能继续生产一段时间，减少此工作面停产给矿方造成的损失，本次设计要求东、西胶带大巷带式输送机输送过来的原煤不仅能直接进入各自对应的井底煤仓，还能运入另外一个井底煤仓，从而确保当主立井一套提升系统(一对箕斗)发生故障时，其对应工作面的来煤可以通过另外一套提升系统(一对箕斗)运输到地面[1-5]。本文结合该矿实际工程背景，设计了3种井底煤仓间的互通方案。

1 井底煤仓互通方案总体布置

该矿井是设计能力为12 Mt/a的特大型矿井，位于山西省朔州市东南部，整个矿井采用立井开拓方式，工业场地内布置有主立井、副立井、回风立井3个井筒。根据开拓布置，主立井井筒直径为9 m，井筒内装备两对45 t外动力卸载四绳提煤箕斗，四个箕斗呈 “一”字形布置，担负全矿井原煤的提升及进风任务。在主立井靠近井底的井筒两侧对应+665 m水平东、西两条胶带大巷设有两个井底煤仓，东、西胶带大巷各装备有一台带宽B=1 600 mm、带速v=4 m/s、运量Q=3 000 t/h的带式输送机，东、西胶带大巷带式输送机输送过来的原煤经仓上设置的MMD1150破碎机破碎至粒径≤300 mm后直接入仓。西(1号)、东(2号)两个井底煤仓距井筒中心水平距离均为40 m，两个井底煤仓大小相同，直径为10 m，储煤量3 500 t。煤仓下井底装载硐室内设有与两对提煤箕斗相对应的两套独立的装载系统，以井筒中心对角(中心对称)布置。总体布置如图1所示 。

2 1号和2号井底煤仓互通方案的设计

2.1 方案的整体设计

整个矿井井下布置有两个综采放顶煤工作面，每个工作面的年产量在600万吨左右，本次1、2号井底煤仓互通方案设计的主导思想是在实现上述功能同时应尽可能不影响原有主立井井筒和东、西两台大巷带式输送机机头设备基础和机头变电室，力求达到工程量最少，投资最小。整个方案需要在破碎机下安装带有电液动翻板的装载分岔溜槽，在井底煤仓内增加一层平台，并以此平台为基准新掘两个井底煤仓之间相互运煤的运输巷道，并配套增加转载运输设备。整个矿井正常生产时，东、西胶带大巷带式输送机输送过来的原煤经各自对应的井底煤仓设置的一台MMD1150破碎机破碎至粒径≤300 mm后，通过安装在破碎机下带有电液动翻板的装载分岔溜槽直接进入各自对应的井底煤仓。当主立井一套提升系统(一对箕斗)发生故障时，则与之对应的井底煤仓上部破碎机下的带有电液动翻板的装载分岔溜槽的翻板翻转，使大巷带式输送机运来的原煤经破碎机破碎后，进入溜槽的旁路系统，经过转载运输设备运输，运入另一个井底煤仓，通过另外一套提升系统(一对箕斗)运输到地面，从而保证该工作面能够继续正常生产。

图1 井底煤仓总体布置(mm)

2.2 两个井底煤仓间的转载运输方案的比选

2.2.1 方案一：转弯带式输送机运输的技术方案

在原有的1号和2号井底煤仓上部标高以下约11 m(绝对标高为+707.67 m)处南、北两个方向各新掘一个平面布置为槽钢型的三段运输巷道，实现两个井底煤仓之间连通。南、北方向各装备一台带宽1 600 m、运量3 000 t/h、带速4 m/s、长度131.41 m、功率400 kW转弯带式输送机，担负两个井底煤仓之间原煤相互运输任务。每台转弯带式输送机在两个直角转向点处各加一套带式输送机转弯装置，实现带式输送机的转弯运行。1、2号井底煤仓互通转弯带式输送机运输方案平面布置图如图2所示。

该方案主要优点是：①简化了运输系统，与采用三台带式输送机搭接运输方案相比，取消了搭接运输环节，减少了两台带式输送机，不仅节省了设备投入，也节省人员岗位；②由于减少了搭接运输环节，所以提高了系统可靠性，降低故障率，同时减少带式输送机机头、机尾搭接和拉紧硐室工程量；③转弯装置任意角度可调，可重复使用，降低生产成本；④与刮板输送机搭接运输方案相比，转弯带式输送机不仅设备投资少、耗电少，而且磨损小，故障率低，运行维护成本低，运行更加可靠稳定。该方案主要缺点是：与刮板输送机搭接运输方案相比，整个运输巷道断面大，巷道及硐室工程量大，矿建投资较高。

2.2.2 方案二：带式输送机搭接运输的技术方案

该方案运输巷道布置的位置、形式与方案一相同，不同之处在于南、北方向各装备三台带宽1 600 m、运量3 000 t/h、带速4 m/s带式输送机相互搭接运输，担负两个井底煤仓之间原煤相互运输任务，其中两台带式输送机电机功率为90 kW，一台带式输送机电机功率为280 kW。1、2号井底煤仓互通带式输送机搭接运输方案平面布置图如图3所示。

图2 1、2号井底煤仓互通转弯带式输送机运输方案平面布置图(mm)

图3 1、2号井底煤仓互通带式输送机搭接运输方案平面布置图(mm)

该方案最大的优点在于技术成熟，运行稳定。缺点在于与方案一相比，中间增加了两次搭接运输环节，故障率会增大，所以系统可靠性降低；同时由于带式输送机搭接处需要机头搭接硐室，所以整个井巷工程费用比较高。

2.2.3 方案三：重型刮板输送机搭接运输的技术方案

在原有的1号和2号井底煤仓上部标高以下约12.5 m(绝对标高为+706.3 m)处南、北两个方向各新掘一个平面布置为直角型的两段运输巷道，实现两个井底煤仓之间连通。南、北方向各装备两台槽宽1 000 mm、运量3 000 t/h、速度1.74 m/s的重型刮板输送机搭接运输，担负两个井底煤仓之间原煤相互运输任务，每台刮板输送机由一台功率为525 kW电机驱动。 1、2号井底煤仓互通刮板输送机运输方案平面布置图如图4所示。

该方案与方案一、二相比最大的优点在于巷道整体断面尺寸小，巷道及硐室工程量小，井巷工程费用低。缺点在于设备投资高，耗电高，磨损大，运行维护成本高。

图4 1、2号井底煤仓互通刮板输送机运输方案平面布置图(mm)

2.2.4 三个方案的比较

为了正确地确定两个井底煤仓间的转载运输方案，对上述三个方案进行了技术、经济等项目的对比，见表1。

表1 三个方案对比

通过表1可知：①从技术比较上看，方案一较方案二、三运输系统简单，没有搭接运输环节，系统可靠性高，故障率低，操控、维修简便，节能环保，运行维护成本低；②从经济比较上看，方案一较方案二、三费用少，总投资最低。

通过上述综合分析、比较，同时考虑到减小工程量、降低投资等因素，本次设计最终确定采用方案一，即转弯带式输送机运煤的技术方案。

3 结语

通过对1、2号井底煤仓互通的改造，完善了整个井下的煤流运输系统，实现了当一套提升系统(一对箕斗)发生故障时，其对应工作面的来煤可以通过另外一套提升系统(一对箕斗)运输到地面，减少了矿井停产的损失，对其他矿井解决同类型问题上具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 白锦胜.麻家梁矿井设计思路及特点[J].煤炭工程，2015，47(6)：1-3.

[2] 殷军练.特大型立井开拓矿井井筒及装备的选择[J].煤炭工程，2014，46(12)：1-3.

[3] 梁祖军.平煤二矿储装运系统优化升级改造[J].煤炭工程，2011，43(6)：63-64.

[4] 国家煤炭工业局.煤炭建设井巷工程概算定额[M].北京：煤炭工业出版社，2000.

[5] 中国煤炭建设协会.GB 50215—2015煤炭工业矿井设计规范[S].北京：中国计划出版社，2015：3-4.

[6] 中国煤炭建设协会.GB 50431—2008带式输送机工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008：1-40．