大柳塔煤矿井下周转材料库的设计与应用

李瑞群，陈苏社，杨 飞

(神东煤炭集团大柳塔煤矿，陕西 神木 719315)

0 引言

大柳塔煤矿以往对周转材料的管理都是将周转材料升井后集中存放在地面库房进行管理，由于矿井周转物资数量很大，需要占用大面积的地面库房场地，而矿井工业场地面积又十分有限，这就造成了周转物资在地面管理十分困难[1-3]。同时，在煤矿井下生产过程中，周转材料需要频繁地入井和升井运输，不仅运输费用高，而且运输过程中也存在一定的安全隐患。为了解决这些问题，大柳塔煤矿在井下采煤层选择了合适的位置设计了专门用于周转物资管理的周转材料库，将周转材料直接存放在井下进行管理，这不仅解决了周转材料库房占用地面场地的压力，又降低了周转材料管理运输的费用[4-6]，还消除了运输环节的安全隐患，使周转材料的管理更加方便高效。现针对大柳塔煤矿周转材料库的设计和应用进行详细介绍。

1 井下周转材料库的设计

大柳塔煤矿为一矿两井，分别为大柳塔井和活鸡兔井，文中介绍的是大柳塔井的周转材料库设计和应用。大柳塔井采用平硐和斜井联合开拓方式，矿井共有2个开采水平，其中一水平2-2煤层已经回采完毕，目前正在开采二水平5-2煤层，5-2煤煤层厚度3～7 m，平均煤厚5.5 m，埋深80～240 m。5-2煤共划分6个盘区，未来十几年的主要开采盘区为五、六盘区。大柳塔井的辅助运输方式为无轨胶轮化运输，井下周转材料的运输都是用无轨胶轮车来进行运输。

1.1 井下周转材料库位置的选择

在煤矿井下选择周转材料库的位置要考虑到既不能影响综采面的正常布置，不能占用大量煤炭资源，又要保证材料库不能距离主要开采盘区作业地点太远。按照这些原则，大柳塔井巧妙地选择了5-2煤五盘区大巷和六盘区大巷之间的三角区域作为周转材料库的建设地点，该三角区域原本就无法布置综采面回采，将周转材料库布置在该区域基本没有浪费煤炭资源，并且未来十几年大柳塔井的主要采掘战场也在五、六盘区，而这个区域正好在2个盘区的中间位置，兼顾了2个盘区的材料运输，可以使周转材料的应用更加便捷和高效。大柳塔煤矿井下周转材料选择的位置，如图1所示。

图1 大柳塔井井下周转材料库建设位置

1.2 井下周转材料库设计

井下周转材料库的设计既要考虑能够尽可能多的存放物资，同时还要考虑车辆在材料库内行驶的方便，并且材料库内要便于形成通风系统，大柳塔井周转材料库的设计如图2所示。在设计时尽量多地规划了材料巷和材料硐室，由1条主材料巷、3条分区材料巷和许多材料硐室组成，其中主材料巷的宽度为6 m，分区材料巷和硐室的宽度为5.5 m，这样的巷道宽度可以保证巷道一侧放置材料后，剩余的巷宽还能够保证正常行车，可以最大限度地利用材料巷的空间进行物资存放。材料巷之间的煤柱宽度为20 m，材料硐室深度为5 m。

图2 大柳塔井井下周转材料库设计平面图

1.3 周转材料库的通风系统

为了使井下周转材料库形成稳定可靠的通风系统，大柳塔井周转材料库利用了其位置在五、六盘区相交区域的特点。新鲜风流由六盘区的辅运大巷进入周转材料库，经过材料硐室后，风流再进入五盘区回风大巷，这就形成了独立的通风系统，不需要施工其它的通风设施，既简单又可靠。大柳塔井井下周转材料库通风系统图，如图3所示。

图3 大柳塔井井下周转材料库通风系统示意图

2 井下周转材料库的施工

大柳塔井井下周转材料库采用连采机掘进工艺进行施工，该工艺的主要配套设备为1台12CM15-10D型连采机、1台ARO-4E00-2250-WT四臂锚杆机、1台10SC32-48C型梭车、1台GP460/150型给料破碎机和2台DSP-1080/1000型胶带输送机。

周转材料库在施工时，在六盘区辅运大巷开口巷道进行掘进，首先双巷掘进主材料巷和上边第1条分区材料巷，将这2条材料巷与五盘区回风大巷贯通，形成通风系统，然后再逐步施工下面2条分区材料巷和材料硐室。

周转材料库巷道断面的设计既要满足材料的存放，还要满足车辆行驶的宽度和高度要求。由于主材料巷车辆行驶频繁，并且有时需要进入体型较大的车辆，因此断面尺寸设计为6 m×4.2 m，而分区材料巷行车频度较少，所以分区材料巷和硐室断面尺寸设计较主材料巷的断面小些，为5.5 m×3.8 m。由于周转材料库要长期使用，服务年限长，因此要保证巷道的支护强度，确保周转材料库顶板的安全，巷道支护设计为顶板采用“φ17.8 mm×6 500 mm锚索+φ18 mm×2 100 mm圆钢锚杆+冷拔丝网片”支护，两帮采用“φ18 mm×1 800 mm圆钢锚杆+冷拔丝网片”支护，大柳塔井井下材料库的巷道支护断面图如图4、图5所示。

图4 主材料巷断面图

图5 分区材料巷和硐室断面图

为了便于材料物资的存放和运输，保证材料库存放空间的整洁，需要对材料库巷道的顶板和两帮进行喷浆并施工砼底板。喷浆的厚度不小于8 mm，砼底板厚度为0.2 m，砼标号C20。

3 井下周转材料库的日常应用和管理

井下周转材料库参照地面库房的管理要求在日常管理中要严格进行管理，严格做好周转材料的出入库登记和核查工作，安排专人对材料库进行24 h值班看守，确保周转材料库的正常运行。

大柳塔煤矿周转材料库的设计实现了车辆的环形运输，车辆进入周转材料库后直接进入到相应的分区材料巷进行材料的装卸，然后环形进入主材料巷驶出，车辆行驶的路线示意图如图6所示，这种行车模式避免了车辆在巷道内的会车，提高了运输效率，保证了行车安全。

图6 大柳塔井井下周转材料库行车路线示意图

为了更加便于周转材料的管理，大柳塔煤矿将周转材料库分为不同的区域存放不同的物资，主要存放区域包括水管存放区、胶带机带面存放区、胶带机H架、纵梁、托辊存放区等。分区管理使得周转材料的管理更加规范，材料的收发效率也更高，提升了井下周转材料的管理水平。

为了保证井下周转材料管理的安全，杜绝材料被盗丢失，在周转材料库的入口设计栅栏门和运输警示标志，并在栅栏门口附近位置专门设置安全管理人员，负责车辆及材料出入的登记，并由管理人员对周转材料库进行日常巡查，使周转材料更加安全。

4 结语

大柳塔煤矿在井下建设了周转材料库，在煤矿井下实现周转材料的管理在我国尚数首次，井下周转材料库的成功应用不仅解决了矿井周转材料需要占用大量工业场地的难题，同时减少了周转材料频繁运输的环节，消除了周转材料在运输过程中的安全隐患，降低生产成本，可以在具备条件的矿井进行推广应用。