混合改绞中下沉式煤仓煤流方案设计

摘要:红庆河煤矿北翼二、三期工程以煤巷为主，拟通过中央二号风井施工，为实现该工程安全、高效施工的目的，结合施工经验并采用方案比选的方法对煤流系统设计方案进行比选，确定采用混合改绞方案及下沉式煤仓结构，并且在煤仓系统施工时采用平行作业的施工方案。该煤流系统的设计及应用，实现了煤仓系统平行作业，减少了措施工程工期及工程量，确保了提升能力。该项技术成功应用于红庆河煤矿等工程施工中，对类似工程实践具有借鉴意义。

关键词:煤矿施工;煤流系统;下沉式煤仓、混合改绞;平行作业

目前煤矿设计中，开拓及采准巷道越来越多地布置在煤层中，为煤矿二、三期工程采用综掘机掘进提供了先决条件，同时，井下皮带及无轨胶轮车运输工艺也被广泛采用。高效的掘进及运输工工艺，要求井筒提升及煤炭转运的煤流系统工作能力必须与之匹配。内蒙古伊泰集团红庆河煤矿北翼二三期工程合同工程量约25000m，以煤巷为主，工期为572d。根据总体施工方案要求，通过中央二号风井施工(井筒净直径9.5m，井深787m)，并对其进行临时改绞，井下主运输采用带式输送机，辅运输采用胶轮车。因此，针对该工程项目，要研究解决改绞方案、煤仓布置、缩短改绞前施工工期等关键技术。目前国内改绞方式大至分罐笼改绞、箕斗改绞和混合改绞(在井筒内布置提升矸石的箕斗和辅助提升的罐笼)，不同的改绞方式均有各自的优缺点和适用范围，如何确定出最佳改绞方案，是矿井二三期开拓工程施工的关键技术。针对临时煤仓等特殊工程，尚需确定出合理的布置方式，以确保施工过程中的运输、转载、提升等环节发挥更高的效率，以达到改绞后施工进度每月不低于1500m的合同指标要求。一般改绞的前期巷道准备工作量大，占用工期长，成为影响整个二、三期工程施工工期的主要因素。为了缩短改绞前施工工期，需要对改绞前施工的工程进行科学组织，从时间和空间上尽可能实现平行作业［1－6］。

1临时改绞方案确定

1.1临时改绞方案比选

目前立井临时改绞方式大至分罐笼改绞、箕斗改绞和混合改绞不同的改绞方式均有各自的优缺点和适用范围。红庆河煤矿二号风井要求实现独立的主、辅提升功能，即该井筒需同时承担人员、材料的上下和矸石的提升任务。箕斗改绞方案因为只装备箕斗，故只能提升矸石而无法升降人员、材料，所以不能选择该方案。该二、三期工程以煤巷为主，采用综掘机施工，皮带运输，要求提升能力大，因此，主提升方式宜选择箕斗而不是罐笼，所以不宜选择罐笼改绞方案。基于以上分析，该井的改绞方案需要满足大提升能力的矸石提升要求，还要满足人员、设备的上下。因此最终确定为配备有箕斗和罐笼的混合改绞。

1.2临时改绞方案简述

风井临时改绞采用混合提升方式，利用原Ⅵ型凿井井架，井筒布置一对11t箕斗、一个双层2车小罐笼和一个单层2车罐笼。主提使用原2JKZ－4×2.65/18E双滚筒提升机，采用双11t箕斗提升，用于提煤，箕斗装载方式采用计量皮带机进行装载。副提重新安装一台2JK－4×2.65/18双滚筒提升机，提升一个双层二车罐笼和一个单层二车罐笼，由东侧马头门进出车，用于井下矸石、材料、设备、人员等提升。主提升能力计算结果为194m3/h。每天分三班，提煤时间16h，提煤3104m3;每月按27.5个工作日计，每月出煤85360m3。巷道断面S=24.7m2，松散系数1.4，月进尺为2468m。满足最多6个机械化掘进2040m(要求单个工作面平均月进340m)的提升要求。

2临时煤仓方案的选择

2.1临时煤仓分类

煤矿二、三期工程施工系统中，多采用临时煤仓作为存储、装载的系统，根据临时煤仓布置位置的不同，一般分为三种。上提式:布置在运输水平以上，在运输水平装载;水平式:布置在运输水平，一般与井筒相连;下沉式:布置在运输水平以下，在运输水平以下装载.

2.2临时煤仓比选

2.2.1方案一:上提式临时煤仓采用此方案，煤流经过回风大巷，通过上仓运输巷卸载至临时煤仓，在－680m水平转载进入箕斗，提升上井。该方案采用得较多，在运输水平装载，易于装载及计量系统的安装维护，措施工程布置简单，井筒水窝较浅。不足之处是措施工程量较大，因上仓运输巷较长导致煤仓很难在改绞之前施工，主运输皮带较长或增加一部上仓带式输送机，运输水平空间占用较多。2.2.2方案二:水平式临时煤仓采用此方案，煤流经过回风大巷、集中回风大巷卸载至井筒附近的临时煤仓，通过计量斗称重，进入箕斗，提升上井。该方案采用得较少，在运输水平装载，措施工程量最少并可提早开工，主运输带式输送机不需要经过上山运输且运距短，井筒水窝较浅。不足之处是在井筒附近布置的临时煤仓，容积较小，缓冲能力受限，易影响施工进度。2.2.3方案三:下沉式临时煤仓采用此方案，煤流经过回风大巷、集中回风大巷卸载至临时煤仓，在－700m水平装载巷转载，通过计量带式输送机称重，进入箕斗，提升上井。该方案采用得较少，在运输水平以下装载，措施工程量较少并可提早开工，有利于临时煤仓在改绞前完成，主运输带式输运机不需要经过上山运输且运距短，装载不占用运输水平，便于辅助运输。井筒水窝较浅。不足之处是井筒水窝较深。根据施工经验分析，临时煤仓的作用十分重要，如果容积较小，很容易成为制约施工进度的矛盾点，因此，一般的需要布置一个容积不小于500m3的临时煤仓，可以存储一个班的掘进矸石量。红庆河煤矿二三期开拓工程量大，工期长，因此不宜选择煤仓较小的方案二。上提式煤仓的布置，需要布置较长的上仓运输巷(斜巷)，而这个上仓运输巷开口距离井筒较远，导致临时煤仓施工时间严重滞后，只能在改绞后形成，这就导致改绞后的很长一段时间施工效率低下。下沉式临时煤仓布置方案，最大的优势在于临时煤仓可以在改绞前较短的时间内施工完成，确保改绞后能立即发挥运输、装载及提升的高效率。综合以上对比分析，确定采用下沉式临时煤仓，可以实现改绞前形成临时煤仓，改绞后可以直接施工，不影响施工进度，可以明显缩短总体施工工期。红庆河煤矿二号风井于2015年3月份转入车场马头门及其他平巷工程施工，历时4个月完成了包括450m措施工程在内的1200m巷道施工任务，形成了排水、供电、车场、煤仓等主要功能巷道及硐室。之后的2.5个月完成了大件下放及混合改绞，于2015年10月初正式开始二三期工程施工，顺利完成了业主制定的阶段进度计划。实践证明采用该种下沉式临时煤仓，不仅大大缩短了改绞前的平巷施工工期，而且实现了改绞前完成主要施工系统的目标，为安全高效施工二三期工程奠定了坚实基础。

3措施装载巷与马头门平行作业

采用下沉式临时煤仓，需要在马头门水平以下15m处布置一条与马头门方位一致的措施装载巷(开口于井筒，长度40m)，另外需要在车场水平施工一条检修斜巷通到装载措施巷(倾角33°，长度36m，满足通风及人员通行需要)。井筒不同水平的相关硐室施工，一般难以实现平行作业，因此，增加的这一装载措施巷及检修斜巷需要占用较长工期。施工现场的工程技术人员在施工组织上做了充分的分析，巧妙提出了利用工作平台将井筒分隔成两个装载水平，以实现两个水平平行作业的方案。该方案分别在－680m水平和－700m水平布置人员及材料通过的开放式平台，在该平台安装溜槽，并在其下5m处布置托罐平台，其中上层托罐平台布置有井盖门，吊桶停在托罐平台处，矸石通过溜槽装入吊桶。两个水平巷道可独立装矸，实现了平行作业。装矸系统如图2所示。采用该平行作业方案，装载措施巷及检修斜巷用时33d，因实现了与马头门车场巷道平行施工，故而较之传统的顺序施工节省了33d工期。

4结语

该项技术成功应用于红庆河煤矿二三期井巷工程，于2015年12月至2016年7月间(2016年1月、2月因春节放假未做统计)取得了平均月进尺1823.5m、最高月进尺2176m的施工佳绩，彰显了良好的经济和社会效益。混合改绞方案的选择符合工程实际，有利保障了提升能力，为工程的安全快速施工奠定了基础。下沉式煤仓的选择，显著减少了措施工程量，为临时煤仓的早日开工奠定了基础条件，有效缩短了改绞前的巷道开拓工期，也为部分措施工程平行作业提供了有利条件。该项技术成功实现了措施装载巷与车场水平巷道的平行作业，明显缩短了改绞前期的平巷施工工期。

参考文献:

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［4］张基磊．基于二三期工程施工的立井临时改绞方案优化研究［J］．能源技术与管理，2016(3):141－142．

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［6］刘耀明，秦江艳，张智山．蒙西超大直径立井临时改绞混合提升新技术［J］．价值工程，2013(11):71－73.

作者:程志彬 单位:中煤第五建设有限公司第三工程处