吴寨矿地面煤仓装车系统优化与实施研究

赵小云

（中国平煤神马集团东鼎建材有限公司，河南 平顶山 467000）

1 企业概况

平顶山天安煤业天力有限责任公司吴寨矿曾经是河南省平顶山矿区总体规划中的生产矿井之一，隶属于中国平煤神马能源化工集团有限责任公司下属的平顶山天安煤业天力有限责任公司。吴寨矿1987年破土动工，1989年10月建成投产，2005～2007年矿井进行了技术改造，并通过了河南省煤炭工业局验收，生产能力达到0.45Mt/a。2009年经河南省发改委批准，吴寨矿进行了产业升级，升级后矿井生产能力达到0.90Mt/a。矿井主要开采己组煤（己15、己16、己17）为主焦煤和庚组煤（庚20），商品煤外运主要以火车外运为主，少量地销汽运。

2 地面煤仓装车系统优化的必要性

吴寨矿铁路运输线由平煤股份铁运处建设，准轨铁路总长度0.28km。吴寨矿地面煤仓装车系统存在装运能力不足、效率低、劳动强度大以及污染环境等诸多问题。通过地面煤仓装车系统优化项目的实施解决制约吴寨矿煤炭火运外销的实际问题。

（1）解决场地受限装车能力不足的问题。吴寨矿储装运系统铁轨在矿区内基本呈南北走向，铁路煤仓口北部轨道延伸至矿区边界，长度为70m，与平安大道一墙之隔；两个煤仓口轨道长度为50m；轨道南部向东弯曲与编组站轨道相接（铁路运输线路由平煤集团铁运处建设投入使用）。煤仓装车是需装载火车开至2个储煤仓下部方可装煤，吴寨矿地面煤仓装车系统的有效装车长度不足170m，限制了装火车的长度。平煤铁运处编组站为吴寨矿固定编组13节车厢，每节车厢长度为15.5m，车厢挂钩连接处距离为0.9m，根据吴寨矿铁轨的装车长度计算得知，可以装运10节车厢，不能满足装运需要。（2）解决原煤返装过程中的环境污染问题。吴寨矿使用铲车返装的方法装载煤仓装车系统剩余的3节火运车厢。在返装的过程中，由于二次装卸造成大量煤尘飘洒，在自然二级风力以上条件下，大量煤尘上扬，给附近区域的大气环境造成了严重的影响。（3）解决装车效率低问题。平煤铁运处为运力资源优化配置，每天给吴寨矿编发4-5组列车，每组固定编组为13节车厢。采用地面煤仓装车系统和铲车返装相结合的方式，每次装运需要耗时3.5h，累计工作时间达16h，需要配备三班铲车司机以及三班保洁洒水人员，劳动强度大，效率低。（4）解决经营成本高问题。吴寨矿使用铲车返装煤以满足装车量，柴油能源的消耗量居高不下；为降低在装运过程中的煤尘污染，洒水降尘及保洁清扫，消耗大量清洁水，增加了企业生产经营成本，如图1所示。

图1 吴寨矿铁路线装车系统平面图

3 项目施工方案

3.1 施工依据及原则

（1）认真执行国家和地方的有关安全生产的各项规定和执行标准；（2）采用高效节能、简便易行的工艺技术，确保最大限度的满足火运装车要求；（3）受当前经济形势影响，充分利用原有设施，减少工程投资，尽可能减少日常运行、检修、维护费用；（4）施工期间尽量不影响储装运系统日常生产经营活动，改造后不影响系统检修；（5）符合环保要求，降低装运系统对大气环境的影响；（6）设计美观、布局合理、与周围环境协调一致。

3.2 项目设计总体方案

在煤仓东侧新建一条长度为95m皮带连廊，连廊内敷设一条宽1.2m的皮带机，新安装二部特殊定制的给煤机（每仓更换一台给煤机），连廊头部位置越过铁道弯曲段，直接横跨在铁路上方，皮带机头设置在能够装运13节车厢的位置上。调整出煤方向，将1#煤仓的1#给煤机卸料点垂直于皮带搭接，2#煤仓的3#给煤机机身旋转30°，躲过煤仓东部办公楼，机头卸料点与皮带为锐角搭接，使卸料方式由原来与铁道平行方式调整为与铁道垂直方向卸料，与新增皮带搭接，实现煤仓的煤直接装车外运。重新设计在以往生产过程中出现的不合理的电控方式，新增给煤机改为变频调速型，皮带运行采用可控硅软启动方式。调车绞车设备更换为具有弯道作业功能的铁牛，延长作业线50m。皮带连廊为全封闭建设，安装喷淋除尘系统和防爆照明灯。

3.3 设计方案施工

为满足企业的生产经营需要，提高煤仓装车系统装运能力，设计采用方案3实施优化，建立一套科学、合理、效率高、自动化的地面煤仓装车系统，该系统的优化改造由三部分构成。

（1）建设安装皮带转运栈桥。吴寨矿地面煤仓装煤系统优化方案施工新建皮带转运栈桥一条，皮带转运栈桥由基础、支撑构件及廊身组成。安装位置在2#煤仓外东侧2.5m处。主要施工内容为基础、钢结构安装、连廊封闭。

（2）支撑构件H型钢立柱预埋深度D=120cm,基础施工前必须按现场原施工图进行探查处理，如果遇到异常情况或与地质勘探报告不符时，应及时组织相关部门商定处理方案。

基础施工工序：测量放线→定位→机械开挖→清理坑基→钎探、地基处理→验槽

平行开挖基础坑规格D=120cm、B=100cm，每对基础坑间隔300cm，预埋螺栓长度100cm，预埋钢板规格500mm×500mm×12mm。

采取有效措施，充分保证土体边施坡、周围建筑及公用设施的稳定和施工人员的安全，作为入口坡道，挖掘机一次挖至设计标高以上30cm时，然后由人工清理至设计基底标高，严禁扰动持力层土。

（3）建设所用钢筋均为场外加工、现场焊接安装，在预埋钢板上焊接立柱，立柱之间焊接横梁，各横梁之间焊接撑柱梁，在横梁和撑柱框架上焊接6mm花纹钢板。钢筋应按施工顺序配套加工制作，工程中使用的成品钢筋型于直径、形状、尺寸、数量必须和施工图、料单相符。

栈桥内根据带式输送机架子地脚位置两侧各设0.7m宽的检修行走通道。在全封闭的机头、机尾均设一检修门，尺寸为2200×2100mm，并在机头增设一起吊装置，用于设备检修；在机头设一平煤器，将落入车厢高出车厢的煤铺平，减少物料的损失及扬尘的产生。

4 效益分析

4.1 经济效益评价

（1）每年节省铲车装车费207.9万元。（2）每年节省铲车燃油费52.8万元。（3）每年节省铲车折旧费9万元。（4）每年节约人工费36万元。（5）每年节约铲车维修保养费2.4万元。（6）每年节约皮带输送机和给煤机维修1.44万元。综合计算，企业每年减少投入共计309.54元。

4.2 社会效益分析

（1）满足市场需求。吴寨矿取消地销煤后，生产原煤全部经铁路火车装载外运，项目实施前装车铁路线不足导致不能满足铁运处编组站要求的装载量，无法为客户提供稳定的产品。优化方案实施后解决了装运的难题，满足市场需要。

（2）稳定职工群体。地面煤仓装车系统的优化实施，使吴寨矿能够保持正常的生产经营秩序，为吴寨矿职工提供稳定的工作环境，保障工资收入的稳定，增强了企业的凝聚力。

（3）将职工从繁重的工作中解放出来，提高了工作效率。

（4）为面临相同困难的煤炭企业解决生产中煤仓装车系统存在的问题提供宝贵经验，因地制宜地利用有利条件，减少投入，解决实际问题，具有现实推广意义。

4.3 环境效益

吴寨矿原地面煤仓装车系统因为铁路装车线不足，采用返装煤的形式满足装载量，作业过程中产生大量的煤尘，给平顶山市卫东区的大气环境造成极大的污染，成为环保部门重点管控对象。优化方案实施后，彻底杜绝了返装煤现象，实现了矿区“产煤不见煤”绿色发展方式。煤仓装车系统安装6道风水联动喷雾，有效降低了煤尘污染，为该市的大气污染防治攻坚、节能减排工作有力助阵。