煤矿输料孔井下存装运料设计

武少鹏

(潞安矿业集团公司 生产处，山西 长治 046204)

1 问题的提出

山西高河能源有限公司下阶段计划南北两翼同时开拓，并且回采工作面采用沿空留巷技术，使得井下对物料的需求量剧增，大大加重了副立井的运输负担。基于此，高河能源公司在小庄风井场地设置了地面输料孔(见图1)，以缓解副立井辅助运输的压力。然而，物料通过地面输料孔进入井下后，物料的储存、装载、运输等成为关键，必须进行合理化的设计，否则既影响物料输送效率，也势必埋下安全隐患。

图1 小庄风井地面输料孔平面

2 物料储存方式的选择

2.1 物料储存方式的种类

输料孔井底储存物料方式通常有两种：堆积式和仓储式。所谓堆积式就是物料通过输料孔进入井下后，直接自然洒落在一个密闭的硐室中，再经过人工方式装入物料车中，运至物料所需地点，见图2。所谓仓储式就是物料通过输料孔进入井下后，进入一个储存筒仓中，装料车在筒仓底部进行物料装载，见图3。

图2 物料堆积式储存方式示意

图3 物料仓储式储存方式示意

综合考虑输料孔与各大巷之间的位置，以及装车的效率等因素，本文设计采用仓储式的接料方式。

2.2 储料仓设计

井下用料分为粗骨料和细骨料，根据高河能源的实际情况，粗骨料主要用于大巷的铺底及沿空留巷的柔摸支护墙体，细骨料主要用于巷道的锚喷支护，基于此，存放粗、细骨料要布置两个独立的料仓，见图4。

料仓选用圆形仓，接料仓顶部标高为+452.0 m，接料仓高度6.6 m，直径为6.0 m，设计最大堆料高度为6 m。支护参数如下：仓壁部分采用锚喷临时支护，与C30混凝土砌碹复合支护方式。砌碹厚度400 mm，锚杆采用D20 mm×2 400 mm螺纹钢锚杆，间排距800 mm×800 mm；仓漏斗部分采用铺设耐磨钢板及钢筋混凝土浇筑。接料仓仓口安设电液平板闸门，型号为DPZ-100。

图4 粗细骨料分仓储存示意(mm)

3 运料车场及相关硐室选择

3.1 运料车场布置方式的选择

根据输料孔的位置及大巷布置，井下运料车场的布置分为折返式和环形式两种方式，如图5和图6所示。经计算，折返式接料车场井巷工程量为3 730.56 m3，车场施工简单；环形式接料车场井巷工程量为5 315.35 m3，且交岔点多，施工较为复杂。

通过对比，本文设计最终确定采用折返式接料车场形式。

3.2 折返车场运料方式的选择

根据巷道工程量及车场会车等综合考虑，折返式车场的运料巷有三种方式布置：

方案一：调车硐室以下的运料巷的巷道断面为：宽5.5 m、高3.6 m的矩形巷道，调车硐室以上的运料巷的巷道断面为：宽5.5 m、高3.6 m的半圆拱形巷道。该布置形式的优点是，巷道较宽，胶轮车为双向通行会车时，可直接通过，由于巷道断面大，因此工程量较大。

方案二：运料巷通过+450 m水平南翼胶带输送机大巷的变坡点到巷道尽头之间的巷道断面为：宽4 m、高3.6 m的半圆拱巷道，其他段的巷道断面为：宽5.5 m、高3.6 m的半圆拱巷道。该布置形式的特点是，巷道工程量较小，但胶轮车运料时，空车需在宽断面巷道处等待，满载车通过后，方能驶入接料仓下部进行接料，行车安全性较低。

方案三：运料巷坡底边坡点到调车硐室之间的巷道断面为：宽5.5 m、高3.6 m的半圆拱巷道，其他段的运料巷的巷道断面为：宽4.0 m、高3.6 m的半圆拱巷道。该布置形式的特点为，巷道工程量为三个方案最小，但仍有会车安全的隐患。

经对三个方案对比，从安全性和运料时间上综合考虑，设计选择方案一。

图5 折返车场示意

4 主要机械设备选型

地面下料车间装备振动平煤箅，调度小绞车及照明设施等。

振动平煤箅是一种带有筛分作用的振动平台，一般由平煤箅箅体、减振弹簧、振动电机、电气控制箱等组成。振动平煤箅一般根据需要由1～3块箅体组成，每块平煤箅由钢板制成纵、横隔板并焊成方格。当铲车中的物料被卸入平箅上形成料堆，由人工按下电气控制箱电机控制按钮。随着振动电机的运转，电机产生的激振力使平煤箅在弹簧支撑座上作上、下运动。物料随平箅作惯性上下运动，料堆被振松，小于箅孔的物料迅速从箅孔落入煤沟；少数大于箅孔的石块、木块等在振动中与细煤分离并暴露遗留在煤箅表面很方便地被人工清除。有些大块也能在振动的过程中松碎落入料沟。

煤仓(或其它物料仓)下装车选用DYPZ-100电液动平板闸门，电液动平板闸门是用于粉料、晶粒料、颗粒料及小块物料的流量、输送量的主要控制设备，具有控制流量大、启闭频繁、切断迅速、结构简单、操作灵活、重量轻的特点。

主要机械设备见表1。

表1 机械设备配备

5 输料孔防堵和作业区降尘措施

5.1 输料孔防堵措施

由地面下放的砂石混料有少量的水分，具有粘结性，易造成输料管堵塞，为了预防管路堵塞，根据相关矿井处理堵管经验，设计在地面布置一台JD-2.5型调度绞车，钢丝绳端头设置一个带有钢刷的锤铊，一旦发现有堵塞或有可疑情况时，及时用调度绞车带动钢刷，对输料管内壁进行冲刷。此方式防堵效果较好，可有效防堵。

井下料仓采用耐磨钢板，表面摩擦系数小，物料易下滑，同时料仓高度为6.6 m，直径6.0 m，高径比小于1.5，属于浅仓，故不易发生堵塞。

图6 环形车场示意

5.2 防尘降尘措施

输料孔在物料输送过程中，首先在地面拌料车间会产生大量粉尘，其次在井下料仓狭小的空间中会聚集大量粉尘。随着时间的积累，粉尘夹杂着井下的矿尘会逐渐增多，对矿井生产及工人身体健康都有严重危害，甚至在一定条件下会引起粉尘燃烧和爆炸[1]。

为了改善劳动卫生条件，降低粉尘飞扬，保护井下工人的身体健康，保证矿井安全生产，设计采取“预防为主、综合防尘”的措施。

1) 源头防治。在地面料场外设置挡风抑尘墙，保证进风井新鲜风流不被污染。拌料车间设置防尘装置，使车间内粉尘不宜扩散，将收集的粉尘集中处理，营造一个干净卫生的工作环境。

2) 喷雾洒水。对地面料场室外场地以及井下运输联络巷道进行喷雾洒水，湿润的矿尘附着在地面和巷道底板，定期清理浮尘。

3) 个体防护。井下各生产环节采取防尘措施后，仍有一些细微矿尘悬浮空气中，甚至个别地点不能达到卫生标准，所以应加强个体防护。工人在生产过程中必须佩带防尘口罩[2]。

6 结 语

在确定地面输料孔选址的基础上，根据高河能源的具体情况，设计选择了粗、细骨料分离储存的双料仓储存方式；为了降低施工难度和施工量，为储料仓装料选择了折返式的运料车场，并根据运料方式进行了巷道断面设计。

根据输料孔储装运的设计情况，对主要设备进行了选型，并对输料孔防堵和作业区降尘等问题提出了针对性的解决措施。