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板集煤礦地面排矸系統設計改造與應用
摘 要：板集煤礦工程技術(shù)人員結合礦井建設實(shí)際，結合現有資源，對軌道運輸線(xiàn)路進(jìn)行調整和優(yōu)化，改變之前的排矸方式，對原排矸系統進(jìn)行了設計改造和創(chuàng )新，打破傳統的地面排矸方式，形成一個(gè)新型的地面排矸系統，經(jīng)過(guò)近期使用，在安全管理、人力資源配置和經(jīng)濟效益上達到了很好的效果體現。
關(guān)鍵詞：排矸系統;永久翻車(chē)機;帶式輸送機;設計改造
前言
板集煤礦行政區劃隸屬安徽省利辛縣胡集鎮管轄，設計生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，2006年開(kāi)工建設，2008年4月份進(jìn)入井下巷道硐室施工，2009年4月18日副井井筒發(fā)生透水涌沙災害，礦井建設進(jìn)入治水復礦階段。隨著(zhù)治水復礦工程取得不斷進(jìn)展，即將全面進(jìn)入井下巷道清淤及巷道掘進(jìn)施工，風(fēng)井、主井投入罐籠提升，井下巷道充填的淤沙及今后巷道掘進(jìn)的矸石需要大量排到地面。副井透水前，地面排矸系統主要采用1#、2#兩個(gè)臨時(shí)高位翻車(chē)系統配合裝載車(chē)拉運的方式進(jìn)行排矸，該系統作為礦井建設前期地面臨時(shí)排矸系統使用(后期安裝投入運用永久翻車(chē)機排矸系統)，其工作流程為主井、風(fēng)井提升出的矸石礦車(chē)由電機車(chē)牽引運輸到1#、2#高位翻車(chē)系統，再由1#、2#高位翻車(chē)機房?jì)鹊腏D-25調度絞車(chē)將矸石礦車(chē)沿著(zhù)長(cháng)30m、坡度20°的斜坡軌道提升至翻車(chē)機內卸載，卸載下的矸石由裝載車(chē)接收并拉運至矸石場(chǎng)地卡放，再用鏟車(chē)推平堆放，從而完成地面矸石排放工作，該排矸系統存在諸多弊端，操作工序較為復雜、繁鎖，不安全因素較多，需要大量的人力和物力，而目前運輸人力資源補充不足，另一方面隨著(zhù)國家對企業(yè)環(huán)保工作要求及礦井矸石綜合利用日益增強，形成地面矸石山，新建傳統的翻矸系統已不合時(shí)宜，因此改變傳統排矸方式，對原有的排矸系統進(jìn)行改造和設計優(yōu)化，能夠達到減人提效，開(kāi)發(fā)礦井建設技術(shù)經(jīng)濟一體化，保障礦井運輸安全，降低礦井建設成本。
一、地面排矸系統設計改造及實(shí)施技術(shù)方案
改變傳統的矸石山盤(pán)架頭，由提升機牽引三面翻矸車(chē)至矸石山架頭的地面排矸方式，對原有的地面排矸系統進(jìn)行改造和設計，利用已安裝完的永久翻車(chē)機，對地面運輸軌道線(xiàn)路進(jìn)行調整和優(yōu)化，改變主井、風(fēng)井原矸石運輸軌道線(xiàn)路方向，即將原主井、風(fēng)井至1#和2#臨時(shí)高位翻車(chē)機的軌道線(xiàn)路改到永久翻車(chē)機，在永久翻車(chē)機下口地道至矸石場(chǎng)地安裝一臺DSJ100/80/2×125帶式輸送機，取代原設計由矸石山提升機牽引三面翻矸車(chē)至矸石山架頭，將翻車(chē)機載卸的矸石直接拉運到矸石場(chǎng)地堆放，再用鏟車(chē)將矸石推平轉移或由貨車(chē)運往他用。同時(shí)，保留原有的1#和2#兩個(gè)高位臨時(shí)翻車(chē)系統，在永久翻車(chē)機或帶式輸送機發(fā)生故障長(cháng)時(shí)間影響排矸時(shí)投入使用1#或2#臨時(shí)翻車(chē)系統。設計改造后的排矸系統也可作為礦井建設后期副井矸石提升排矸使用。
1.1 主井、風(fēng)井運輸軌道線(xiàn)路調整和優(yōu)化
1.1.1 風(fēng)井運輸軌道線(xiàn)路調整
前期使用1#和2#臨時(shí)翻車(chē)機排矸系統，原風(fēng)井出矸軌道線(xiàn)路直接進(jìn)入1#和2#臨時(shí)翻車(chē)機翻矸系統，未進(jìn)入永久翻車(chē)機排矸系統，因此將風(fēng)井出矸軌道線(xiàn)路與永久翻車(chē)機進(jìn)車(chē)軌道線(xiàn)路相連接，從而完成風(fēng)井至永久翻車(chē)機的運輸線(xiàn)路。
1.1.2 永久翻車(chē)機出車(chē)軌道線(xiàn)路優(yōu)化
從永久翻車(chē)機卸載后的礦車(chē)要分別運往主井和風(fēng)井，兩個(gè)方向運輸線(xiàn)路要共用一段出車(chē)軌道，另外風(fēng)井運往永久翻車(chē)機的矸石礦車(chē)也要使用這一軌道，勢必造成該出車(chē)軌道擁擠和沖突，而運往風(fēng)井空車(chē)皮還需此軌道線(xiàn)路上調車(chē)，直接影響運輸效率，為此需將壓濾車(chē)間西側的出車(chē)軌道用曲線(xiàn)段直接與風(fēng)井運輸軌道線(xiàn)路相連接，形成過(guò)渡軌道，以達到風(fēng)井空車(chē)皮供給運輸時(shí)不需調車(chē)頭，緩減永久翻車(chē)機出車(chē)軌道段運輸擁擠沖突的壓力。
1.2 永久翻車(chē)機調車(chē)系統設計安裝
主、風(fēng)井矸石重車(chē)進(jìn)入永久翻車(chē)機軌道是雙軌，若用電機車(chē)將矸石重車(chē)抵向翻車(chē)機的推車(chē)系統，電機車(chē)需在兩路軌道上交替抵車(chē)，影響來(lái)自風(fēng)井矸石車(chē)輛運輸，另一方面電機車(chē)抵車(chē)要往復通過(guò)路口形成安全隱患，且抵車(chē)效率低，因此需在路口北側的翻車(chē)機進(jìn)車(chē)軌道上安裝調車(chē)系統，以化解上述難題即在進(jìn)入翻車(chē)機推車(chē)系統東側安裝一臺JD-11.4調度絞車(chē)，使兩路軌道上矸石礦車(chē)均能拉向永久翻車(chē)機的推車(chē)系統。
1.3 永久翻車(chē)機下帶式輸送機設計安裝
在永久翻車(chē)機下地道至矸石堆料場(chǎng)地安裝一臺伸縮帶式輸送機，機身全長(cháng)176m，取代原設計的提升機機牽引三面翻矸車(chē)卸矸，該皮帶機的特點(diǎn)可根據帶式輸送機機頭卸料堆積場(chǎng)地承受的范圍可自由延長(cháng)皮帶機，從而減少鏟車(chē)轉運矸石工作量。
1.3.1 帶式輸送機安裝角度的調整
永久翻車(chē)機下地道坡度為20°，長(cháng)35m，根據皮帶輸送井下巷道泥沙及矸石物料特點(diǎn)，將帶式輸送機機尾安裝傾斜角度改為14°，即將皮帶機尾抬高2500mm，減少皮帶輸送物料的下滑力，避免運行的物料滑向皮帶機尾造成物料堆積。設計安裝的帶式輸送機機尾段58m為14°的傾斜坡度，中間段52m為水平，為能在皮帶機頭堆卸較多物料及便于鏟車(chē)轉移物料，將皮帶機頭抬高5m，形成66m長(cháng)約4°的傾斜坡度。
1.3.2 帶式輸送機機尾下料溜槽改造
由于皮帶機的中心線(xiàn)向東移動(dòng)，翻車(chē)機下方的溜槽口中心與皮帶機中心偏離200mm，下料溜槽口尺寸為1100mm×1200mm，而皮帶機帶面寬為1000mm，因此需將下料溜槽口縮小為1100mm×700mm，并將下料溜槽順著(zhù)皮帶運行方向向前傾斜75°，延長(cháng)500mm，使改造后的下料溜槽口中心與皮帶機中心一致，以減輕翻卸物料對皮帶的沖擊和影響皮帶運行跑偏。溜槽的閘板采用氣動(dòng)換向閥控制，該閥不可調控，即打開(kāi)閥時(shí)閘板便為最大排料口，為控制溜槽下來(lái)的物料量過(guò)大而積壓機尾皮帶，將原氣動(dòng)換向閥改用液壓支架操縱片閥控制，該閥可有效地控制閘板開(kāi)啟程度，使溜槽的排放量與皮帶的輸送量相對應。
二、 地面排矸系統改造前后技術(shù)比較
2.1 新系統排矸能力提高
永久翻車(chē)機為雙車(chē)摘鉤電動(dòng)翻車(chē)機，翻車(chē)次數為2次/分，生產(chǎn)率為1137t/h，每日按2h檢修時(shí)間計算，翻車(chē)機進(jìn)出車(chē)用時(shí)和其它時(shí)間扣除12h，翻車(chē)機每日運行10h，每日可翻車(chē)2400輛，翻矸11370t，原主井、風(fēng)井提升絞車(chē)每日共提升矸石礦車(chē)在650―800車(chē)之間，使用的礦車(chē)為MGC1.7-9固定式礦車(chē)，每車(chē)矸石重約2.6t，按主井、風(fēng)井日提升矸石礦車(chē)最大數量800車(chē)計算，主井、風(fēng)井日提升矸石重量為2080t，可以看出永久翻車(chē)機翻矸量遠遠大于主、風(fēng)井提矸量，而永久翻車(chē)機下方安裝的伸縮帶式輸送機，帶面寬為1m，輸送量為800t/h，按帶式輸送機每日運行10h計算，每日輸送量為8000t，也遠遠大于主、風(fēng)井提矸量和永久翻車(chē)機翻矸量，因此改造后的翻矸系統不僅能滿(mǎn)足主、風(fēng)井提矸需求，而且翻矸和排矸能力能力極大提高。
2.2 簡(jiǎn)化工序，保障安全
1#和2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統排矸，需使用調度絞車(chē)將矸石礦車(chē)沿著(zhù)長(cháng)30m、坡度18°的斜坡提升到翻車(chē)機內卸載，由于排矸工作的連續性，需要絞車(chē)頻繁地往復提升下放礦車(chē)，斜坡安全防護設施得不到很好地運用，而絞車(chē)頻繁提升和下放礦車(chē)也需要把鉤工頻繁地摘掛鉤，安全管理難度增大，同時(shí)擔負接收裝運矸石的裝載車(chē)需將矸石運往矸石堆料場(chǎng)地卡放，而運往矸石堆料場(chǎng)路段有6°坡度，雨雪冰凍天氣對車(chē)輛運輸有一定的安全危險。使用永久翻車(chē)機排矸系統只是在翻車(chē)機調車(chē)系統中使用調度絞車(chē)，一次可拉8-10輛礦車(chē)，且是水平拉運，同時(shí)配合推車(chē)系統，無(wú)需頻繁的絞車(chē)提升操作和人工摘掛鉤操作，另翻車(chē)機下方使用帶式輸送機運輸堆放矸石，無(wú)需裝載車(chē)運輸矸石這一環(huán)節，排矸系統工序得到極大簡(jiǎn)化，安全管理了得到了可靠保障。
2.3 排矸勞動(dòng)強度降低、效率提高
原1#和2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統使用時(shí)，若電機車(chē)抵車(chē)不及時(shí)，高位翻車(chē)機斜坡下方給矸石礦車(chē)掛鉤時(shí)，需用人工將礦車(chē)推到調度絞車(chē)鉤頭處掛車(chē)，而翻車(chē)機內卸完的礦車(chē)也需用人工將其拉出，勞動(dòng)強度較大，高位翻車(chē)機正下方的矸石倉較小，若接收矸石的裝載車(chē)不及時(shí)，矸石倉就會(huì )很快裝滿(mǎn)導致翻車(chē)機停運，翻矸效率較低。使用永久翻車(chē)機翻矸系統不需人工推運礦車(chē)，且翻矸連續，具有勞動(dòng)強度低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
三、地面排矸系統應用情況及實(shí)施效果
新的排矸系統于2014年1月20日完成安裝工作， 25日進(jìn)入排矸試運行，帶式輸送機在使用初期，皮帶局部存在跑偏現象，為此在皮帶尾部和中部的皮帶架兩邊各安裝一對防跑偏托輥，有效地扼制了皮帶跑偏現象，同時(shí)在皮帶機尾安裝3m長(cháng)的擋板，避免皮帶尾撒料現象，經(jīng)過(guò)一系列完善工作，帶式輸送機的使用比較平穩。從矸石車(chē)輛的調車(chē)、翻矸、輸送、堆料各個(gè)環(huán)節崗位，共設置6人，滿(mǎn)足排矸設備操作人員的需要。當前井下生產(chǎn)能力，每日提升矸石車(chē)輛在400車(chē)左右，結合地面運輸軌道線(xiàn)路優(yōu)化，車(chē)場(chǎng)設置合理，新的地面排矸系統足以滿(mǎn)足井下排矸需要，且在人力、物力應用和安全管理上，效果將更為顯著(zhù)。
四、經(jīng)濟效益、社會(huì )效益分析
使用新的排矸系統，人力資源得到了很好的節省。使用1#、2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統排矸，每個(gè)翻車(chē)系統每班(三・八工作時(shí)制)需配置小絞車(chē)司機1人，高位翻車(chē)機上口信號工1人，翻車(chē)工1人，下口信號工、把鉤工各一人，裝運汽車(chē)司機1人，每個(gè)臨時(shí)翻車(chē)系統每班共需配置6人，正常生產(chǎn)時(shí)1#、2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統均投入使用，矸石山鏟車(chē)司機每班需配置1人，每班共需配置13人。投入使用永久翻車(chē)機排矸系統排矸，每班需配置翻車(chē)工1人、小絞車(chē)司機1人、把鉤工1人、皮帶機機尾信號工1人、皮帶機司機1人，鏟車(chē)司機1人，共6人，比使用1#、2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統排矸每班減少7人，三班可減少21人(不包括替休班人員)，在煤礦人力資源緊缺的今天，節省人員就是最大的社會(huì )效益。在使用1#和2#臨時(shí)高位翻車(chē)系統排矸，每臺翻車(chē)機下方都需要一輛裝載車(chē)接收卸載的矸石。投入使用永久翻車(chē)機排矸系統后可省去裝載車(chē)輛運輸環(huán)節，每年節省裝載車(chē)輛運輸費用240多萬(wàn)元，同時(shí)節省人力資源21人，每年可節約人工費用約100多萬(wàn)元，而帶式輸送機及供電設備為礦庫存設備，帶式輸送機基礎鋼架結構材料為礦廢舊鋼材，生產(chǎn)成本較低，投入使用永久翻車(chē)機排矸系統每年可節省340多萬(wàn)元。
五、結束語(yǔ)
板集煤礦結合礦井建設實(shí)際，對地面排矸系統進(jìn)行深入研究和優(yōu)化，大膽創(chuàng )新和設計，改變傳統排矸方式，利用現有資源，改變之前的排矸模式，同時(shí)取代原設計由矸石山提升機牽引三面翻矸車(chē)排矸的方式，不僅提高排矸效率，每年可節省340多萬(wàn)元，而且改善了現場(chǎng)安全管理，人力資源得到極大優(yōu)化，礦井技術(shù)經(jīng)濟一體化建設得到了很好的體現。
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