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合礦井建設實際，結合現(xiàn)有資源，對軌道運輸線路進行調整和優(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)，經過近期使用，在安全管理、人力資源配置和經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#高位翻車機房內的JD-25調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整和優(yōu)化
1.1.1 風井運輸軌道線路調整
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車，直接影響運輸效率，為此需將壓濾車間西側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，因此需在路口北側的翻車機進車軌道上安裝調車系統(tǒng)，以化解上述難題即在進入翻車機推車系統(tǒng)東側安裝一臺JD-11.4調度絞車，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，從而減少鏟車轉運矸石工作量。
1.3.1 帶式輸送機安裝角度的調整
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)只是在翻車機調車系統(tǒng)中使用調度絞車，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度絞車鉤頭處掛車，而翻車機內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，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。當前井下生產能力，每日提升矸石車輛在400車左右，結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構材料為礦廢舊鋼材，生產成本較低，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、結束語
板集煤礦結合礦井建設實際，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，礦井技術經濟一體化建設得到了很好的體現(xiàn)。
【板集煤礦地面排矸系統(tǒng)設計改造與應用】相關文章：
光伏發(fā)電系統(tǒng)在舊房改造中的應用研究09-09
探討地面鋪裝的應用與創(chuàng)新09-23
智能照明控制系統(tǒng)的設計和應用09-21