24°上山掘進(jìn)施工中皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸技術(shù)的集成與應(yīng)用

安喜平　王忠君　張頂柱

【摘 要】掘進(jìn)施工中貨物運(yùn)輸是整個(gè)掘進(jìn)施工的主要工序，對(duì)于錨噴支護(hù)的上山掘進(jìn)巷道其貨物運(yùn)輸工作量占整個(gè)工程的50%以上。因此，有條件的地方采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸貨物。而超過(guò)16°以上的上山掘進(jìn)施工不宜使用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸貨物。通常使用礦車(chē)運(yùn)輸貨物，使用礦車(chē)運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)大，且工作效率低。本文針對(duì)大興礦南二集中回風(fēng)上山24°大傾角上山掘進(jìn)施工貨物運(yùn)輸問(wèn)題應(yīng)用了一種皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸技術(shù)，彌補(bǔ)了皮帶與礦車(chē)兩種獨(dú)立運(yùn)輸方式的不足。

【關(guān)鍵詞】膠帶運(yùn)輸機(jī)；防滑技術(shù)；上山施工；礦車(chē)運(yùn)輸；矸石緩沖倉(cāng)

1 工程概況

鐵煤集團(tuán)大興煤礦南二集中回風(fēng)上山巷道位于南二-600m運(yùn)輸大巷上部，起始點(diǎn)與南二8層回風(fēng)巷相交，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度360m，傾角24°，巷道寬度5.3m，高3.65m，巷道斷面17.22m2，煤巖類別為巖石，支護(hù)形式為錨噴支護(hù)。

分析斜巷掘進(jìn)施工貨物運(yùn)輸特點(diǎn)，斜巷拉放車(chē)因其作業(yè)環(huán)節(jié)多、設(shè)施復(fù)雜、自動(dòng)化程度低多為人工操作、地質(zhì)條件多變，易發(fā)生安全事故。因此，最大限度的減少斜巷拉放車(chē)運(yùn)輸是降低運(yùn)輸事故率，提高安全的有效途徑之一。為此，我們綜合考慮，研究決定采用皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸方式。

2 皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸技術(shù)的總體方案

皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸技術(shù)是將膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸與礦車(chē)運(yùn)輸技術(shù)相集成，實(shí)現(xiàn)24°上山巷道內(nèi)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸矸石與底部16°下山回風(fēng)巷道礦車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)矸石協(xié)調(diào)銜接，以減少大傾角斜巷拉放車(chē)作業(yè)，保證24°上山掘進(jìn)迎頭貨物快速運(yùn)出，提高運(yùn)輸安全性。在工作面設(shè)一臺(tái)P-60B型耙斗機(jī)，24°上山巷道內(nèi)設(shè)一部DSP-800/1040型膠帶運(yùn)輸機(jī)。巷道底部設(shè)一個(gè)緩沖矸石倉(cāng)，矸石倉(cāng)外部再設(shè)一臺(tái)P-60B耙斗機(jī)。南二8層回風(fēng)巷的上、下部分別安設(shè)一臺(tái)JD-75型、JD-25型調(diào)度絞車(chē)。其總體布置如下圖1所示。

圖1 皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸方案布置圖

3 皮帶與礦車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸技術(shù)運(yùn)行原理

3.1 工作面耙斗機(jī)裝貨

耙斗機(jī)設(shè)置在工作面后方15米至35米范圍內(nèi)，為保證放炮后矸石崩落集中且不向山下滾落，在耙斗機(jī)前方斜設(shè)一個(gè)1.5米高的矸石擋板。耙斗機(jī)牽引鋼絲繩經(jīng)工作面返滑輪牽引扒斗將工作面矸石向耙斗機(jī)卸貨槽上貨。耙斗機(jī)溜槽卸貨口處設(shè)置一個(gè)矸石過(guò)濾篦子，篦子網(wǎng)格規(guī)格300mm×300mm，防止大塊矸石進(jìn)入皮帶運(yùn)輸，保證皮帶運(yùn)輸上貨均勻。

3.2 皮帶輸送機(jī)排貨

皮帶輸送機(jī)負(fù)責(zé)24°上山巷道內(nèi)矸石下運(yùn)工作，普通皮帶輸送機(jī)下運(yùn)矸石巷道角度一般不超過(guò)16°。超過(guò)16°使用皮帶運(yùn)輸易出現(xiàn)矸石在皮帶上下滑、滾落飛出及皮帶停機(jī)制動(dòng)不可靠、飛帶等現(xiàn)象。不但影響了現(xiàn)場(chǎng)文明標(biāo)準(zhǔn)化更有可能造成人員傷害。

為了有效保證皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸安全，在原有皮帶輸送機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套大包圍直接搭接式壓帶防滑裝置。該裝置采用通用的皮帶杠、舊皮帶、└50×5角鋼，用螺栓及卡板組合成人字形鋼結(jié)構(gòu)架。└50×5角鋼上端和皮帶杠用螺栓連接。下端用卡板與皮帶機(jī)皮帶杠固定，人字架每隔1.5m一架。這樣整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)架便由多個(gè)人形架組合成一體，形成一個(gè)連續(xù)的鋼結(jié)構(gòu)框架。在人字架的內(nèi)側(cè)安裝舊皮帶，舊皮帶的安裝位置下邊緊貼運(yùn)輸皮帶上面，距皮帶中心100mm。上邊人字頭露出200mm寬。舊皮帶和鋼結(jié)構(gòu)架之間兩側(cè)各安設(shè)一根皮帶杠，防止運(yùn)輸矸石時(shí)防護(hù)皮帶被擠出防護(hù)架。其主要結(jié)構(gòu)及在膠帶運(yùn)輸機(jī)上的安裝方式如下圖2、圖3所示：

圖2 大包圍形式直接搭接壓帶防滑裝置

圖3 大包圍直接搭接式壓帶防滑裝置安裝示意圖

為了增加皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸矸石的穩(wěn)定性，皮帶架與巷道底板采用錨桿固定牢固。人字形防護(hù)架每隔20m用鋼絲繩與巷道頂板用錨桿固定牢固。

皮帶運(yùn)輸矸石時(shí)，使矸石幾乎在一個(gè)密閉的環(huán)境下運(yùn)輸，固定的防護(hù)皮帶始終緊貼在運(yùn)輸皮帶上面，只有中間200mm寬部分未接觸。使運(yùn)輸皮帶的上帶與固定的防護(hù)皮帶形成了摩擦滑動(dòng)運(yùn)行。增加矸石之間的摩擦力有效保證了矸石在皮帶上下滑。即使有少量矸石下滑滾落有了防護(hù)皮帶的作用也不能從皮帶上飛出落到巷道內(nèi)。

皮帶停機(jī)制動(dòng)時(shí)，固定防護(hù)皮帶上存有矸石增加了防護(hù)皮帶與運(yùn)輸皮帶上帶，運(yùn)輸皮帶上帶與托輥之間的正壓力，使它們之間的相互摩擦作用增大。在它們的共同作用下有效保障了皮帶在停機(jī)時(shí)不自動(dòng)下滑。

3.3 緩沖矸石倉(cāng)存貨

在皮帶運(yùn)輸機(jī)卸載點(diǎn)前方，位于24°上山巷道起坡點(diǎn)前平巷段設(shè)置緩沖矸石倉(cāng)。緩沖矸石倉(cāng)與行人側(cè)之間采用U型鋼、木板、舊皮帶封閉，作為擋矸墻。U型鋼頂柱接合處采用卡子固定，焊接在頂柱端頭的鐵板與巷道頂?shù)装彘g使用錨桿固定。

緩沖倉(cāng)的設(shè)置一方面解決受礦車(chē)供應(yīng)不足的影響而延遲工作面出矸時(shí)間，另一方面皮帶解決受礦車(chē)循環(huán)運(yùn)輸?shù)挠绊?，皮帶停開(kāi)機(jī)次數(shù)頻繁，對(duì)皮帶機(jī)的使用安全難以控制。

3.4 礦車(chē)二次轉(zhuǎn)運(yùn)排貨

在矸石緩沖倉(cāng)后方與南二8層回風(fēng)巷交叉處設(shè)置一臺(tái)耙斗機(jī)，卸載溜槽座于南二8層回風(fēng)巷礦車(chē)運(yùn)輸軌道上方。4輛礦車(chē)?yán)冒惭b在南二8層回風(fēng)巷上下平盤(pán)上的調(diào)度絞車(chē)對(duì)拉到耙斗機(jī)溜槽卸載口處。耙斗機(jī)將緩沖矸石倉(cāng)內(nèi)矸石用扒斗向礦車(chē)內(nèi)裝矸。逐一將4輛礦車(chē)裝滿后，開(kāi)動(dòng)上下部絞車(chē)將4輛礦車(chē)運(yùn)輸?shù)?600運(yùn)輸大巷，實(shí)現(xiàn)矸石的二次轉(zhuǎn)運(yùn)。

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果

該技術(shù)應(yīng)用后，由于皮帶運(yùn)輸矸石能力大，大大縮短了工作面出貨時(shí)間。底部回風(fēng)巷道內(nèi)礦車(chē)運(yùn)輸可進(jìn)行24小時(shí)出貨，出貨量滿足進(jìn)度要求。實(shí)際掘進(jìn)施工比計(jì)劃掘進(jìn)施工多了一個(gè)放炮循環(huán)，日進(jìn)尺達(dá)4.5m。整個(gè)工程實(shí)際工期較計(jì)劃工期縮短了45天。月平均進(jìn)尺80m比原計(jì)劃月平均進(jìn)尺60m超出了20m，單進(jìn)提高了33%，創(chuàng)下了該礦同類巷道掘進(jìn)施工的新紀(jì)錄。

5 結(jié)束語(yǔ)

該技術(shù)成功將膠帶運(yùn)輸機(jī)與礦車(chē)運(yùn)輸技術(shù)相集成。解決了上山掘進(jìn)施工迎頭貨物滯運(yùn)，制約進(jìn)度的難題。設(shè)計(jì)的大包圍形式直接搭接壓帶式防滑裝置是一種新型防物料下滑技術(shù)。較常用的深槽型、壓帶式防滑技術(shù)相比沒(méi)有改變?cè)衅л斔蜋C(jī)的整體結(jié)構(gòu)，且取材方便，可重復(fù)利用。有效克服了大傾角巷道施工中皮帶上物料下滑、滾落飛出；皮帶停止制動(dòng)出現(xiàn)飛帶等現(xiàn)象。有效保障了皮帶運(yùn)輸安全，減少了人員的人身傷害，有利于現(xiàn)場(chǎng)文明標(biāo)準(zhǔn)化施工。豐富了光面皮帶在大傾角巷道施工中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)使用了矸石緩沖倉(cāng)，使膠帶運(yùn)輸機(jī)排貨與礦車(chē)運(yùn)輸二次轉(zhuǎn)排貨協(xié)調(diào)銜接，消滅了矸石運(yùn)輸因礦車(chē)周轉(zhuǎn)不及時(shí)的影響。提高矸石運(yùn)輸效率，保證了施工進(jìn)度。

該技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期的效果，為今后類似巷道的施工提供了成功案例，在同行業(yè)中具有廣泛的推廣價(jià)值。

[責(zé)任編輯：王春燕]