煤矿辅助运输系统的改造与实施

河南能源鹤壁煤电三矿 河南鹤壁 458020

鹤 煤三矿是煤与瓦斯突出矿井，2016 年度矿井绝对瓦斯涌出量为相对瓦斯涌出量为原上、下顺槽顺层抽采已不能满足瓦斯区域治理需要，与煤巷掘进同时进行易发生瓦斯扰动，引起煤与瓦斯突出事故。《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》要求：煤与瓦斯突出矿井优先采用开采保护层区域防突措施，单一煤层以“底板岩巷+穿层钻孔抽采+增透措施”为基础防突措施。

鹤煤三矿井下矸石通过副井和新副井提升至地面，副井绞车日提升矸石 120 罐车，新副井绞车日提升矸石 140 罐车，合计日提升 260 罐车。2019 年岩巷进尺计划量为 4 415 m，日平均排矸量 303 罐车，矿井排矸能力已不能满足生产要求[1]，需要改造辅助运输系统，利用主煤流系统富裕时间将矸石排至地面[2]。

1 方案提出

(1) 新增一套排矸系统 在井下三水平煤仓向北 40 m 位置新掘 1 个立式矸石仓，在三水平主带式输送机机尾通道至立式矸石仓下口掘 1 条联络巷，安装运矸带式输送机及配套设施；地面建设主煤流与排矸的对接系统，矸石山敷设密闭桁架输送带，改造经过矸石山 6 kV 高压架空线。

(2) 完善排矸设备 矸石仓上口安装破碎机，矸石仓前方 20 m 处安装翻滚笼，翻滚笼与破碎机间安装梭车，矸石仓下口安装给煤机，联络巷安装 1 部带式输送机与三水平主带式输送机搭接[3]。

改造前后运输系统分别如图 1、2 所示[4]。

2 方案实施

依据改造方案制定实施计划，施工了矸石仓、翻滚笼基础和梭车基础，延长了三水平主带式输送机机尾。安装设备有给煤机和联络巷带式输送机、翻滚笼、梭车、破碎机和地面桁架输送带。改造地面架空线。翻滚笼、梭车、破碎机、矸石仓安装示意如图 3所示。

2.1 矸石仓施工

矸石仓深 27 m，上口安装破碎机，设置直径 8 m的平台，上锁口直径为 2.5 m、深度为 2.5 m，下锁口直径为 1.5 m、深度为 4.0 m，中间是直径 6.0 m、深度为 21 m 的主体储存矸石部分，为减少积矸，上下直径突变处设置平滑过渡段。

2.2 井下设备安装

图1 改造前运输系统Fig.1 Transportation system before reconstruction

图2 改造后运输系统Fig.2 Transportation system after reconstruction

图3 设备安装示意Fig.3 Sketch of equipment installation

(1) 破碎机 破碎机型号为 2PF-1011，破碎能力为最大给料粒度 ≤500 mm，出料粒度≤10 mm。破碎机解体下井运输，按照设备安装标准进行组装、找正和固定，并按照要求进行调试和试运行[5]。

(3) 翻滚笼 FX-HNHB6K-00 型翻滚笼适用于2 t 矿车，安装在矸石仓仓口向前 20 m 处，按照设备中心线和十字线将瓦座、主轴、被动轴和支撑轮安装到位并进行找正，使中心线重合，安装配套设施并进行调试。

(4) 梭车 在翻滚笼和破碎机之间安装梭车，其驱动部分安在翻滚笼下，尾部安在破碎机上口，安装倾角为 12°，梭车下部用 10 根 11 号工字钢托住[6]。

2.3 改造架空线

地面矸石山新增桁架带式输送机上方有 1 条 35 kV 高压架空线，其高为 2 m，与桁架带式输送机干涉，需将 33、34 号 2 根线杆分别升至 15 和 19 m，使桁架与新架空线安全距离达到 5 m。

2.4 地面设备安装

矸石山架设钢结构通道走廊，坡度为 17°，宽2 m、高 3 m，走廊内安装长度为 180 m 的型固定式带式输送机及其配套设施，与原有设备形成新的运矸系统[7]。

3 改造前后对比

原矸石运输系统生产线路长，矿车周转率低，影响岩巷进尺和部分矸石翻入煤仓，使煤质和大块矸石进入主煤流造成堵仓，不利于安全运输，大块矸石还会损坏输送机。

新矸石系统增加了井下矸石储存量，三水平矸石仓容量为 550 m3，能够储存 1 000 t 矸石，每天岩巷进尺排矸超出斜坡轨道提升量 150 t (即 40 矿车)，矸石仓能够满足 6 d 剩余矸石储存量；利用主煤流运输系统进行集中排矸，煤仓与矸石仓分别存放，不影响煤质；矸石仓上口安装破碎机[8]，避免大块矸石刮伤输送机和堵仓事故发生，同时节省矸石山 1 部 1.6 m 绞车，减少了操作和维修人员。

4 应用效果分析

通过矸石仓储矸、主煤流排矸的系统改造，满足了矿井岩巷掘进工作面排矸需要，从而缓解了矸石运输对矿井生产的制约。仓内矸石达到半仓以上时，启动矸石运输线，依次启动三水平矸石仓下口给煤机、联络巷带式输送机及原煤流线，进行集中排矸，每次集中 3 h 可将 6 d 排入仓内的矸石排完，为矿井岩巷进尺任务的完成提供了保障，保证了矿井生产接替。

利用辊式分级破碎机对大块矸石进行粉碎处理，减小了矸石块度，改善了大块矸石对输送带及设备的破坏。

系统运输量大，设备维修量小，节省 1 台绞车即可减少 6 名司机和 2 名维修工，同时降低了设备维修量。

原有排矸方式不能满足排矸需要时，将矸石翻入三水平煤仓，原煤发热量降至以下；系统改造后，原煤发热量稳定在左右，提高带来经济效益 3 000 万元。

5 结语

本方案充分利用主煤流运输系统富裕提升时间，通过新安装辅助运输系统将矸石运至主煤流系统，实现了集中排矸。增设矸石仓，可将原煤、矸石分开存放，实现分时段集中提升原煤和矸石，提高了原煤发热量，增加了经济效益。本项目对服役时间较长、瓦斯治理困难、巷道维修量增加的一大批矿井辅助运输系统的改造具有借鉴意义。