煤矿巷道矸石充填可移动带式输送机的研制与应用

范少波

（山西晋煤集团赵庄二号井，山西 长治 046608）

1 概述

赵庄二号井生产能力为120万t/a，采用立井开拓。根据赵庄二号井煤层赋存情况，井田内存在煤层冲刷带，在巷道掘进过程中会产生大量的矸石，且矿井巷道布置存在石门、岩巷等均会产生大量的矸石。根据矿井近年生产情况，每年掘进矸石排放量约为8000t，这些矸石由掘进工作面产出，装车后经大巷运输，再通过附近罐笼提升，再进行地面运输、排放及治理，不仅增加了生产成本，而且会污染地面环境。

赵庄二号井井下矸石主要由掘进产生，矸石生产集中，可采用出煤皮带进行巷道内的短距离运输。因此，为了最大程度减小矸石出井带来的环境问题和生产成本增加的问题，开发研制矿用巷道矸石充填可移动带式输送机，把井下生产出的矸石就地充填到废弃巷道、横川和硐室等区域，在井下“边掘边充”，煤矸石不再升井，很大程度上降低了处理掘进矸石环节的成本，节省劳动输出，减少环境污染，实现绿色开采。

2 矸石充填可移动带式输送机的研制

2.1 输送机结构

煤矿巷道矸石充填可移动带式输送机主要用于煤矿井下巷道、横川及硐室的充填，其不仅要实现矸石运输，还必须实现矸石的抛洒。由于需对巷道、硐室进行整体充填，故移动式带式输送机需具备左右摆动功能。为了达到这个目的，可移动式带式输送机由底座、托架、支撑架、连接架、皮带架、挡煤板、轨枕、滚轮、连接轴、调节组件等部件组合构成，其中底座（1）、托架（2）、支撑架（3）、连接架（4）相互间全部采用螺栓连接成整体，用于支撑皮带架（5），皮带架固定在托架上，如图1所示。

2.2 输送机的高度及长度设计

（1）输送机高度

根据赵庄二号井废弃充填巷道、横穿、硐室的断面尺寸，一般宽4.2m，高3.5m左右，加之巷道顶板为泥岩，极易超高，因此，为了充分利用巷道空间，尽可能多的堆放矸石，并保证矸石充填密实，确定可移动带式输送机抛矸高度为3500m。通过底座与支撑架间的水平距离和高差，实现皮带架与底板成17°角，将卸载滚筒提至距底板3500mm高度。

（2）输送机长度

为防止矸石皮带上运输物料向下滚动，运输粒度小于150mm的矸石时，输送机皮带架的最大倾角不易大于17°。根据带式输送机高度和倾角情况，结合矿井巷道实际情况，综合确定矸石充填可移动带式输送机的皮带架长度为8000mm，输送长度为7500mm。

图1 可移动带式输送机结构示意图

2.3 输送机的输送量及带宽确定

巷道充填可移动带式输送机主要用于掘进矸石井下充填，与井下掘进用带式输送机配合使用。赵庄二号井每天有两个生产班进行掘进作业，进尺为3.6m，开挖矸石量为54t。为了充分利用矿井废旧设备，并保证充填可移动带式输送机的行走、横移的便捷性，综合确定煤矿巷道矸石充填可移动带式输送机的相关参数为：输送带宽度为650mm，输送带速度为1.6m/s，输送量为120t/h。

2.4 输送机偏摆角度及偏摆距

根据赵庄二号井需充填巷道宽度情况，为了最大程度解决井下矸石的处理问题，并保证巷道充填密实，在利用矸石自动滚动的基础上，必须保证可移动带式输送机具备一定的片帮幅度，可以在水平方向上实现左右偏摆，充分利用充填巷道空间堆放矸石，提高巷道空间利用率。综合确定可移动带式输送机在水平方向的最大偏摆角度为±13°，最大偏摆距离为3100mm。带式输送机的托架与底座间通过连接轴装置连接，可以实现带式输送机在水平方向上±13°角度的左右旋转移动，通过转动调节组件摇杆横向调节卸载滚筒位置，如图1（b）所示。

2.5 输送机前后移动功能

可移动带式输送机主要用于废弃巷道、横川、硐室的充填，在后方一段巷道充填完毕后，带式输送机需向外退出一定距离进行下一段巷道的充填。为实现带式输送机逐步后退功能，需将矸石充填可移动带式输送机与巷道掘进用带式输送机机尾连接，并在预先确定出本次充填矸石量和充填区域后，在巷道内距充填区域一定位置安装小绞车和滑轮，通过绞车牵引辅助，实现矸石充填可移动带式输送机与掘进用带式输送机机尾的整体向外移动。

3 矸石充填可移动带式输送机主要技术参数

通过对赵庄二号井矸石来源、井下充填矸石用巷道、横川及硐室尺寸的分析，对矸石充填可移动带式输送机的相关构件尺寸、运输能力、运输速度、输送皮带仰角、水平片帮角度等进行分析，综合确定可移动带式输送机技术参数为：输送量120t/h，输送长度7500mm，皮带架长度8000mm，输送带宽度650mm，输送带速度1.6m/s，电滚筒型号YDB11-1.6-650x400，电压1140/660V，卸载滚筒直径250mm，皮带架仰角21°，落煤点高度3500mm，横向最大偏摆角度±13°，横向最大偏摆距离3100mm。

4 现场应用情况

巷道矸石充填可移动带式输送机已在赵庄二号井进行了近三年的工业试验，累计充填矸石约2000t。从目前的使用情况看，在岩巷和煤尘冲刷带等掘进过程中，采用“边掘边充”的技术工艺，掘进矸石在井下直接进行充填处理后，可以节约大量的人力物力，减少矸石的运输费用。经计算，近三年井下直接充填矸石可节约运输费用近100万元。采用井下充填矸石，矸石不用出井，节约矸石山生态修复所产生的费用，提高矿井的经济效益。

5 结语

矸石是煤矿生产中的主要固体废弃物，解决好矸石处置及利用问题是煤矿实现绿色开采的必然要求。设计制造矸石充填可移动带式输送机，可以解决巷道及硐室矸石充填的技术难题，可以实现井下掘进矸石的“边掘边充”。在煤矿井下充填处理废弃矸石，实现矿井绿色开采，提高矿井经济效益。