一矿北翼大巷煤仓施工方案的设计研究

卜海东

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿， 山西 阳泉 045008）

引言

阳煤一矿北翼十二采区西部边界以西，井田规整呈矩形状，南翼、北翼两组开拓大巷开始平行并顺正西方向布置，适合于大采区、大采长、大走向工作面的规划布置；同时，北翼五采区4 t底卸煤仓（北翼运煤方式阳煤—矿车运煤至五采区4 t底卸煤仓）距十三采区皮带巷对应位置已达10 000 m。随着阳煤一矿生产能力的逐步提升和采区的纵深发展，远距离的运输和生产能力的逐步提升间的矛盾日益明显，为了适应高产高效、简化生产运输环节、提高运输效率，通过研究、论证，阳煤一矿决定在十三采区新建一座大型煤仓（由于十三采区以东北翼15号煤大部分已采，难以再布置皮带运输巷），此煤仓以西布置皮带巷皮带运煤，以东至五采区4 t底卸煤仓间仍用矿车运煤，以解决矿车运输距离越来越远的制约问题[1]。

因十三采区以里采区采用皮带运煤，原则上不再施工煤仓，所以此煤仓即正前煤仓的合理设计与布置直接影响着今后采区的正常生产。

1 煤仓位置的确定

1）从经线91000（大巷拐弯附近）至90400附近，因有高家沟进风井及水仓，且陷落柱较多加之还有断层，不利于煤仓及装车绕道的布置与施工。

2）为便于施工与管理，皮带巷原则上要沿15号煤层顶板布置，故要求相应煤仓位置的煤层与开拓大巷之间要有一定的垂直距离。

3）煤仓上部硐室要安装皮带机牵引装置，要求煤层赋存尽量平缓，以减少上部硐室的工程量。

4）为便于皮带巷施工，决定皮带巷布置于回风大巷与工作面之间的煤柱中[2]。

图1 煤仓位置图

综合上述各种因素，确定煤仓位置如图1所示。

2 煤仓参数的确定

1）煤仓垂深：煤仓上平面即上仓皮带巷底板标高预计737.6 m，对应下方装车绕道底板标高预计709.75 m。煤仓垂深：737.6－709.75－5.4=22.45 m（煤仓下部硐室高4.4 m，平台高1 m，共计5.4 m）。

2）煤仓容量：为了尽量减少由于运输原因造成对回采工作面的正常生产，大巷运输一旦出现异常，要保证煤仓的容量不低于一刀煤的产量，来争取处理故障的时间。采长为240 m；煤厚为7.16 m（以1310工作面平均煤厚为例）；截深为0.8 m；容重为1.4 t/m3；回收率为0.85。经计算知煤仓的容量为2 000 t。而一刀煤的产量=240×0.8×7.16×1.4×0.85=1 636 t。显然，煤仓容量大于一刀煤产量，可满足要求。

如果按照传统圆柱型煤仓的设计与施工，施工11 m直径的煤仓，不仅仅增加了煤仓的施工难度，而且由于上仓皮带对应的皮带机头硐室跨度之大，同时增加了施工难度和诸多隐患。

通过多方研究，论证决定打破常规，缩小煤仓垂直于巷道的跨度，拉长顺巷跨度，即矩形且顺巷两端为半圆形的煤仓[3]。

经过对各种因素的综合考虑，煤仓宽取7 m，通过反算计算矩形长，即（2 000÷22.45－3.14×3.52）÷7=7.23 m，取7 m，即煤仓顺巷跨度=7＋3.5＋3.5=14 m（半圆半径R=3.5 m），如下页图2所示。

图2 煤仓关系图（单位：mm）

3 给煤机的参数确定

为了最大限度地提高煤仓的中转速度与效率，决定在煤仓下部安设双给煤机，即在煤仓下方装车绕道一侧同向布置两部K4给煤机，以MGTY400/930-3.3D型采煤机为例，以日产煤1万t计算，考虑各种因素给煤机日工作14 h，即需给煤机出煤量为10 000÷14=714 t/h，K4给煤机最大工作能力为590 t/h，590×2=1 180＞714，故在大巷运输正常的情况下两部K4给煤机同时作业可完全满足工作面的正常出煤。

4 支护

1）仓壁支护：由于仓身（除煤仓上部收口段布置在煤层外）布置在岩层中，根据附近钻孔资料所揭露，此区岩层布置较轨整、稳定，岩石硬度普氏系数f均在5以上。采用锚杆，挂网、喷浆支护，锚杆间排距600 mm。支护强度达到34 t/m2，完全可以有效地控制矿山压力对仓身的破坏。

2）煤仓上部收口支护：由于煤仓上方皮带沿15号煤层顶板布置，故煤仓上部收口段约3.5 m左右以及皮带硐室均在煤层中施工，煤的硬度普氏系数f为2，相对矿山压力较大，考虑到煤仓上口区域将来要安装皮带及动力设备，故在煤仓刷大时采用锚杆锚索挂网二次喷浆支护，并在煤体及煤层以下0.5 m地段用钢筋混凝土整体连续浇注，厚度0.6 m；上口每隔1.5 m预留0.3 m×0.5 m的钢筋混凝土梁，以便将来上仓口整体覆盖（参见图2）。

3）煤仓下部漏斗段支护：为了使煤仓内的煤炭自然下滑到给煤机循环外运，不致造成积煤、死煤，仓壁垂直段与给煤机口必须斜坡过度，自然收口，坡度太大影响煤仓的容积，坡度太小不利于煤的自然下滑，容易造成积煤、死煤，根据煤的黏结性质，自然下滑坡度不应小于60°，故取61°，由于上仓皮带高速落煤，再加上20 m左右的高差，对61°斜坡收口段必然造成一定的冲击和破坏，故此收口段必须采取强有力的支护方能放患于未然，通过对比论证，决定在斜坡收口段沿煤仓四周充填普通混凝土的基础上再铺设一层铁钢砂混凝土，并辅之以废旧铁道加强抗冲击力，两给煤机中间则用优质料石砌70°的斜墙，斜墙顶部铺设38 kg/m工字钢两根，一正一反并排焊接，工字钢两端要伸入墙体，缓解了对煤仓下部的冲击和破坏[4]。

5 结论

1）此种布置方式降低了由于煤仓直径大而上部皮带硐室跨度相应增大从而带来的施工难度和隐患；

2）因地制宜，充分利用煤层的赋存状况，调整煤仓形状，大大减少了上仓皮带巷的岩石工程量；

3）保证煤仓容量的同时，降低了煤仓的垂高，不仅减缓了对仓壁和下部平台的破坏，而且有利于提高块碳的生产；

4）不足之处是煤仓上部收口段布置在煤层中，增加了施工难度和不安全因素以及经济投入。