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板集煤礦地面排矸系統(tǒng)設計改造與應用
摘 要：板集煤礦工程技術人員結(jié)合礦井建設實際，結(jié)合現(xiàn)有資源，對軌道運輸線路進行調(diào)整和優(yōu)化，改變之前的排矸方式，對原排矸系統(tǒng)進行了設計改造和創(chuàng)新，打破傳統(tǒng)的地面排矸方式，形成一個新型的地面排矸系統(tǒng)，經(jīng)過近期使用，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(xiàn)。
關鍵詞：排矸系統(tǒng);永久翻車機;帶式輸送機;設計改造
前言
板集煤礦行政區(qū)劃隸屬安徽省利辛縣胡集鎮(zhèn)管轄，設計生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，2006年開工建設，2008年4月份進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，礦井建設進入治水復礦階段。隨著治水復礦工程取得不斷進展，即將全面進入井下巷道清淤及巷道掘進施工，風井、主井投入罐籠提升，井下巷道充填的淤沙及今后巷道掘進的矸石需要大量排到地面。副井透水前，地面排矸系統(tǒng)主要采用1#、2#兩個臨時高位翻車系統(tǒng)配合裝載車拉運的方式進行排矸，該系統(tǒng)作為礦井建設前期地面臨時排矸系統(tǒng)使用(后期安裝投入運用永久翻車機排矸系統(tǒng))，其工作流程為主井、風井提升出的矸石礦車由電機車牽引運輸?shù)?#、2#高位翻車系統(tǒng)，再由1#、2#高位翻車機房內(nèi)的JD-25調(diào)度絞車將矸石礦車沿著長30m、坡度20°的斜坡軌道提升至翻車機內(nèi)卸載，卸載下的矸石由裝載車接收并拉運至矸石場地卡放，再用鏟車推平堆放，從而完成地面矸石排放工作，該排矸系統(tǒng)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(tǒng)的翻矸系統(tǒng)已不合時宜，因此改變傳統(tǒng)排矸方式，對原有的排矸系統(tǒng)進行改造和設計優(yōu)化，能夠達到減人提效，開發(fā)礦井建設技術經(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(tǒng)設計改造及實施技術方案
改變傳統(tǒng)的矸石山盤架頭，由提升機牽引三面翻矸車至矸石山架頭的地面排矸方式，對原有的地面排矸系統(tǒng)進行改造和設計，利用已安裝完的永久翻車機，對地面運輸軌道線路進行調(diào)整和優(yōu)化，改變主井、風井原矸石運輸軌道線路方向，即將原主井、風井至1#和2#臨時高位翻車機的軌道線路改到永久翻車機，在永久翻車機下口地道至矸石場地安裝一臺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至矸石山架頭，將翻車機載卸的矸石直接拉運到矸石場地堆放，再用鏟車將矸石推平轉(zhuǎn)移或由貨車運往他用。同時，保留原有的1#和2#兩個高位臨時翻車系統(tǒng)，在永久翻車機或帶式輸送機發(fā)生故障長時間影響排矸時投入使用1#或2#臨時翻車系統(tǒng)。設計改造后的排矸系統(tǒng)也可作為礦井建設后期副井矸石提升排矸使用。
1.1 主井、風井運輸軌道線路調(diào)整和優(yōu)化
1.1.1 風井運輸軌道線路調(diào)整
前期使用1#和2#臨時翻車機排矸系統(tǒng)，原風井出矸軌道線路直接進入1#和2#臨時翻車機翻矸系統(tǒng)，未進入永久翻車機排矸系統(tǒng)，因此將風井出矸軌道線路與永久翻車機進車軌道線路相連接，從而完成風井至永久翻車機的運輸線路。
1.1.2 永久翻車機出車軌道線路優(yōu)化
從永久翻車機卸載后的礦車要分別運往主井和風井，兩個方向運輸線路要共用一段出車軌道，另外風井運往永久翻車機的矸石礦車也要使用這一軌道，勢必造成該出車軌道擁擠和沖突，而運往風井空車皮還需此軌道線路上調(diào)車，直接影響運輸效率，為此需將壓濾車間西側(cè)的出車軌道用曲線段直接與風井運輸軌道線路相連接，形成過渡軌道，以達到風井空車皮供給運輸時不需調(diào)車頭，緩減永久翻車機出車軌道段運輸擁擠沖突的壓力。
1.2 永久翻車機調(diào)車系統(tǒng)設計安裝
主、風井矸石重車進入永久翻車機軌道是雙軌，若用電機車將矸石重車抵向翻車機的推車系統(tǒng)，電機車需在兩路軌道上交替抵車，影響來自風井矸石車輛運輸，另一方面電機車抵車要往復通過路口形成安全隱患，且抵車效率低，因此需在路口北側(cè)的翻車機進車軌道上安裝調(diào)車系統(tǒng)，以化解上述難題即在進入翻車機推車系統(tǒng)東側(cè)安裝一臺JD-11.4調(diào)度絞車，使兩路軌道上矸石礦車均能拉向永久翻車機的推車系統(tǒng)。
1.3 永久翻車機下帶式輸送機設計安裝
在永久翻車機下地道至矸石堆料場地安裝一臺伸縮帶式輸送機，機身全長176m，取代原設計的提升機機牽引三面翻矸車卸矸，該皮帶機的特點可根據(jù)帶式輸送機機頭卸料堆積場地承受的范圍可自由延長皮帶機，從而減少鏟車轉(zhuǎn)運矸石工作量。
1.3.1 帶式輸送機安裝角度的調(diào)整
永久翻車機下地道坡度為20°，長35m，根據(jù)皮帶輸送井下巷道泥沙及矸石物料特點，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轉(zhuǎn)移物料，將皮帶機頭抬高5m，形成66m長約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向東移動，翻車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，并將下料溜槽順著皮帶運行方向向前傾斜75°，延長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換向閥控制，該閥不可調(diào)控，即打開閥時閘板便為最大排料口，為控制溜槽下來的物料量過大而積壓機尾皮帶，將原氣動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(tǒng)改造前后技術比較
2.1 新系統(tǒng)排矸能力提高
永久翻車機為雙車摘鉤電動翻車機，翻車次數(shù)為2次/分，生產(chǎn)率為1137t/h，每日按2h檢修時間計算，翻車機進出車用時和其它時間扣除12h，翻車機每日運行10h，每日可翻車2400輛，翻矸11370t，原主井、風井提升絞車每日共提升矸石礦車在650―800車之間，使用的礦車為MGC1.7-9固定式礦車，每車矸石重約2.6t，按主井、風井日提升矸石礦車最大數(shù)量800車計算，主井、風井日提升矸石重量為2080t，可以看出永久翻車機翻矸量遠遠大于主、風井提矸量，而永久翻車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、風井提矸量和永久翻車機翻矸量，因此改造后的翻矸系統(tǒng)不僅能滿足主、風井提矸需求，而且翻矸和排矸能力能力極大提高。
2.2 簡化工序，保障安全
1#和2#臨時高位翻車系統(tǒng)排矸，需使用調(diào)度絞車將矸石礦車沿著長30m、坡度18°的斜坡提升到翻車機內(nèi)卸載，由于排矸工作的連續(xù)性，需要絞車頻繁地往復提升下放礦車，斜坡安全防護設施得不到很好地運用，而絞車頻繁提升和下放礦車也需要把鉤工頻繁地摘掛鉤，安全管理難度增大，同時擔負接收裝運矸石的裝載車需將矸石運往矸石堆料場地卡放，而運往矸石堆料場路段有6°坡度，雨雪冰凍天氣對車輛運輸有一定的安全危險。使用永久翻車機排矸系統(tǒng)只是在翻車機調(diào)車系統(tǒng)中使用調(diào)度絞車，一次可拉8-10輛礦車，且是水平拉運，同時配合推車系統(tǒng)，無需頻繁的絞車提升操作和人工摘掛鉤操作，另翻車機下方使用帶式輸送機運輸堆放矸石，無需裝載車運輸矸石這一環(huán)節(jié)，排矸系統(tǒng)工序得到極大簡化，安全管理了得到了可靠保障。
2.3 排矸勞動強度降低、效率提高
原1#和2#臨時高位翻車系統(tǒng)使用時，若電機車抵車不及時，高位翻車機斜坡下方給矸石礦車掛鉤時，需用人工將礦車推到調(diào)度絞車鉤頭處掛車，而翻車機內(nèi)卸完的礦車也需用人工將其拉出，勞動強度較大，高位翻車機正下方的矸石倉較小，若接收矸石的裝載車不及時，矸石倉就會很快裝滿導致翻車機停運，翻矸效率較低。使用永久翻車機翻矸系統(tǒng)不需人工推運礦車，且翻矸連續(xù)，具有勞動強度低、生產(chǎn)效率高的特點。
三、地面排矸系統(tǒng)應用情況及實施效果
新的排矸系統(tǒng)于2014年1月20日完成安裝工作， 25日進入排矸試運行，帶式輸送機在使用初期，皮帶局部存在跑偏現(xiàn)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(xiàn)象，同時在皮帶機尾安裝3m長的擋板，避免皮帶尾撒料現(xiàn)象，經(jīng)過一系列完善工作，帶式輸送機的使用比較平穩(wěn)。從矸石車輛的調(diào)車、翻矸、輸送、堆料各個環(huán)節(jié)崗位，共設置6人，滿足排矸設備操作人員的需要。當前井下生產(chǎn)能力，每日提升矸石車輛在400車左右，結(jié)合地面運輸軌道線路優(yōu)化，車場設置合理，新的地面排矸系統(tǒng)足以滿足井下排矸需要，且在人力、物力應用和安全管理上，效果將更為顯著。
四、經(jīng)濟效益、社會效益分析
使用新的排矸系統(tǒng)，人力資源得到了很好的節(jié)省。使用1#、2#臨時高位翻車系統(tǒng)排矸，每個翻車系統(tǒng)每班(三・八工作時制)需配置小絞車司機1人，高位翻車機上口信號工1人，翻車工1人，下口信號工、把鉤工各一人，裝運汽車司機1人，每個臨時翻車系統(tǒng)每班共需配置6人，正常生產(chǎn)時1#、2#臨時高位翻車系統(tǒng)均投入使用，矸石山鏟車司機每班需配置1人，每班共需配置13人。投入使用永久翻車機排矸系統(tǒng)排矸，每班需配置翻車工1人、小絞車司機1人、把鉤工1人、皮帶機機尾信號工1人、皮帶機司機1人，鏟車司機1人，共6人，比使用1#、2#臨時高位翻車系統(tǒng)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(jié)省人員就是最大的社會效益。在使用1#和2#臨時高位翻車系統(tǒng)排矸，每臺翻車機下方都需要一輛裝載車接收卸載的矸石。投入使用永久翻車機排矸系統(tǒng)后可省去裝載車輛運輸環(huán)節(jié)，每年節(jié)省裝載車輛運輸費用240多萬元，同時節(jié)省人力資源21人，每年可節(jié)約人工費用約100多萬元，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(jié)構(gòu)材料為礦廢舊鋼材，生產(chǎn)成本較低，投入使用永久翻車機排矸系統(tǒng)每年可節(jié)省340多萬元。
五、結(jié)束語
板集煤礦結(jié)合礦井建設實際，對地面排矸系統(tǒng)進行深入研究和優(yōu)化，大膽創(chuàng)新和設計，改變傳統(tǒng)排矸方式，利用現(xiàn)有資源，改變之前的排矸模式，同時取代原設計由矸石山提升機牽引三面翻矸車排矸的方式，不僅提高排矸效率，每年可節(jié)省340多萬元，而且改善了現(xiàn)場安全管理，人力資源得到極大優(yōu)化，礦井技術經(jīng)濟一體化建設得到了很好的體現(xiàn)。
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