煤礦膠帶輸送機均壓開采技術(shù)的應(yīng)用

邢宏祿

（大同煤礦集團公司忻州窯礦，山西 大同 037021）

1 概述

目前，均壓工作面通常采用在兩道風門下方布置臥底刮板輸送機進行均壓開采。該技術(shù)不僅需要多投入一部改造的輸送機，同時因膠帶輸送機機頭架布置位置相對較后而縮短了工作面可采長度，不僅耗費了設(shè)備，同時減少了工作面產(chǎn)量。屬于較為落后的均壓工作面設(shè)備布置工藝。

經(jīng)研究，本文設(shè)計出了均壓風機跨膠帶運輸機全封閉擋風裝置進行膠帶輸送機均壓開采。該項技術(shù)可以將膠帶輸送機直接穿過均壓風門進行煤流運輸，優(yōu)化了均壓工作面煤流系統(tǒng)，改進了設(shè)備布置方式，不僅減少了設(shè)備、人員的投入，同時延長了工作面可采長度，增加了工作面產(chǎn)量，屬較為先進的均壓工作面開采技術(shù)。

2 膠帶輸送機均壓開采技術(shù)在忻州窯礦的應(yīng)用

2.1 礦井及工作面簡介

忻州窯礦在開采東三盤區(qū)14-3#層煤層時，因該層與東三盤區(qū)11#層層間距較小，為防止上層有害氣體下泄，需采用均壓通風方式進行工作面開采。均壓開采工作面需專門設(shè)置升壓硐室，布置4臺2×75kW對旋風機進行工作面升壓。工作面兩順槽巷道各設(shè)置兩道調(diào)節(jié)風門，進行風量調(diào)節(jié)。因順槽輸送機需穿過順槽風墻進行原煤運輸，因此以往工作面布置時，在風墻下方鋪設(shè)臥底輸送裝置來保證工作面風壓。該布置方式不僅需要多投入一部臥底刮板輸送設(shè)備，而且因臥底刮板輸送設(shè)備的布置，使膠帶輸送機機頭向后布置，從而縮短了工作面可采長度，降低了工作面產(chǎn)量。

在開采東三盤區(qū)14-3#層8501均壓工作面時，礦方經(jīng)過不斷研究試驗，研究了膠帶輸送機直接穿過風墻的設(shè)備布置方式進行升壓開采，設(shè)計出了均壓風機跨膠帶運輸機全封閉擋風裝置來保證工作面風壓，該技術(shù)稱之為膠帶輸送機均壓開采技術(shù)。膠帶輸送機穿過兩道均壓風門直接與盤區(qū)集中皮帶搭接，形成煤流系統(tǒng)。在膠帶輸送機跨兩道風門處安裝了全封閉擋風裝置實現(xiàn)了膠帶輸送機均壓開采。

2.2 全封閉擋風裝置的安裝應(yīng)用

2.2.1 全封閉擋風裝置的結(jié)構(gòu)

均壓開采工作面需在兩順槽各設(shè)置兩道風墻進行風量調(diào)節(jié)，因此膠帶輸送機必須穿過風墻才能進行原煤輸出。兩道風墻之間安裝全封閉擋風裝置，以保證工作面風壓正常。

全封閉擋風裝置通過不同的擋風機構(gòu)構(gòu)成封閉的出煤通道，遮擋了上下皮帶之間、下皮帶與地面之間以及上皮帶上方的風流，將外泄風流完全控制在出煤通道內(nèi)，并使通道內(nèi)風量層層減弱，最終達到了擋風的效果。具體結(jié)構(gòu)如下：

（1）兩道風墻處擋風裝置。膠帶輸送機在穿過風墻時，因皮帶上方上、下側(cè)皮帶間以及下皮帶與地面之間都有相當大的空間，容易產(chǎn)生漏風。在風墻處遮擋該部分風流為最簡單最有效的手段。將6mm鋼板按照上下皮帶側(cè)及下皮帶與地面?zhèn)鹊目臻g尺寸制作兩個區(qū)域的擋風機構(gòu)，因鋼板直接與皮帶接觸容易將皮帶劃破，故在鋼板上下兩側(cè)裝設(shè)裝訂皮帶，以保證出煤順暢。將這兩個機構(gòu)利用H架固定在下皮帶下方與上下皮帶之間，遮擋兩個區(qū)域的風流。上皮帶上方與風墻之間因有原煤輸出，而且煤量不定，所以在該區(qū)域通過安裝多道皮帶軟簾進行擋風。通過該三種擋風機構(gòu)與風墻構(gòu)成整體，將工作面外漏風流限制在了上皮帶上方的擋風風道內(nèi)。

（2）將普通可伸縮的上托輥更換為緩沖托輥。膠帶輸送機上托輥機構(gòu)內(nèi)裝有彈簧裝置，當煤量增大時上皮帶會因原煤自重隨著上托輥拉長而下沉，當煤量減輕后，上皮帶恢復(fù)原位置，膠帶輸送機長時間運轉(zhuǎn)后，會在上下皮帶之間的擋風機構(gòu)磨損出一個缺口。這樣就造成在輸送機停止運轉(zhuǎn)后，在上皮帶下方與擋風裝置之間產(chǎn)生一個泄風口，造成工作面風壓不穩(wěn)定。因此，特將該區(qū)域普通上托輥更換為緩沖托輥。緩沖托輥內(nèi)未裝有彈簧裝置，而且緩沖托輥通過托輥架固定在皮帶縱梁上，無論上皮帶負重多少都不會使托輥拉伸造成皮帶下沉，避免上下皮帶擋風裝置的磨損，有效地阻止了上皮帶在負重時發(fā)生下沉，無論是否出煤，上皮帶始終保持在一個固定高度，能夠完全遮擋上下皮帶之間的風流。

（3）制作封閉的擋風通道。通過三種擋風機構(gòu)擋風后，外泄風流主要集中在上皮帶上側(cè)，通過制作擋風通道，將外泄風流在擋風通道內(nèi)進行遮擋，以滿足工作面風壓。利用槽鋼制作成梯形固定架，安裝在皮帶縱梁上，每件梯形固定架安裝擋風皮帶，使通道內(nèi)的風量逐步減弱，同時梯形固定架兩側(cè)安裝側(cè)擋風皮帶，防止通道內(nèi)的風流向巷道吹散。將鋼板縱向布置在梯形固定架周圍，構(gòu)成了封密的出煤通道。通過各種擋風裝置將主要的外泄風流引入到擋風通道內(nèi)，在通道內(nèi)安設(shè)多道擋風皮帶及側(cè)擋風皮帶，使擋風通道內(nèi)的風流逐步減弱，保證了工作面正常的風壓要求。

（4）出風口安裝噴霧灑水裝置，降低塵霧。通過擋風裝置使工作面外泄風流降低到最小，但不能達到完全封閉的目的。部分外泄風流快速通過裝置空隙，使擋風通道內(nèi)煤塵急劇擴散，不僅影響員工視線更容易危害人體健康。通過在擋風通道出風口安裝噴霧灑水裝置，使通道內(nèi)的煤塵霧化后沉落，降低了通道內(nèi)煤塵及皮帶之間摩擦產(chǎn)生的熱量。全封閉擋風裝置安裝示意圖見圖1。

圖1 全封閉擋風裝置安裝示意圖

通過以上裝置的安裝，遮擋了工作面風流向外泄漏，保證了工作面正常風壓，滿足均壓開采的要求。

2.2.2 擋風裝置安裝前后工作面通風技術(shù)參數(shù)對比

在未安裝擋風裝置時，通風參數(shù)為：根據(jù)古塘壓差需將壓力調(diào)至90～100mmH2O，當2501巷壓力調(diào)至92mmH2O，5501巷壓力99mmH2O，此時進風風量720m3/min，回風風量736m3/min，古塘出風1mmH2O，上隅角O2濃度20.5%。但皮帶漏風比較大，漏風量640m3/min，工作面風量較小，上隅角溫度27℃，比較高；同時當皮帶拉煤和靜止不動時工作面壓差變化較大，在生產(chǎn)班出煤時，兩順槽壓力比檢修班壓力大10～15mmH2O，長時間向采空區(qū)供風，有自然發(fā)火隱患。

安裝阻風裝置后，通風參數(shù)為：皮帶漏風斷面減小約1.1m2，當調(diào)至2501巷壓力93mmH2O，5501巷壓力102mmH2O，此時進風風量1120m3/min，回風風量1128m3/min，古塘出風0mmH2O，上隅角O2濃度20.7%。此時漏風量212m3/min，漏風量減少428m3/min，上隅角溫度降低至21℃；生產(chǎn)班和檢修班壓差沒有明顯變化，在1～3mmH2O，消除了向采空區(qū)供風的隱患，有效解決了均壓系統(tǒng)不穩(wěn)定和跨皮帶均壓漏風大的隱患，有效解決了2501巷兩均壓風門之間煤塵堆積、人員開啟風門瞬間煤塵飛揚的問題。

2.2.3 8501工作面安裝全封閉擋風裝置后的通風效果

8501工作面通過安裝全封閉擋風裝置進行膠帶輸送機均壓開采，開采期間工作面具體通風參數(shù)為：皮帶漏風斷面為1.1m2，將2501巷壓力調(diào)至93mmH2O，5501巷壓力為102mmH2O，此時進風風量1120m3/min，回風風量1128m3/min，古塘出風0mmH2O，上隅角O2濃度20.7%，漏風量212m3/min，上隅角溫度為21℃，所有參數(shù)符合通風技術(shù)要求。并且生產(chǎn)班和檢修班壓差在1～3mmH2O之間，沒有明顯變化。

全封閉擋風裝置的安裝有效解決了均壓系統(tǒng)不穩(wěn)定和膠帶輸送機均壓開采漏風大的隱患，該裝置的應(yīng)用使膠帶輸送機均壓開采得以實現(xiàn)，不僅減少工作面設(shè)備的投入，同時增加了工作面產(chǎn)量。

3 膠帶輸送機均壓開采技術(shù)的優(yōu)點

膠帶輸送機均壓開采技術(shù)較臥底輸送機均壓開采具有顯著的優(yōu)點。

3.1 增加工作面產(chǎn)量

臥底輸送機均壓開采，受后部膠帶輸送機機頭驅(qū)動裝置安裝位置影響，停采預(yù)留煤柱至少需60m。膠帶輸送機均壓開采技術(shù)，因膠帶輸送機可直接與盤區(qū)集中皮帶搭接進行出煤，停采煤柱留設(shè)不受輸送機機頭位置影響，煤柱可留至30m。延長工作面可采長度30m，增加工作面產(chǎn)量1.3萬t，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益286萬元。

3.2 減少施工工序

臥底輸送機均壓開采需在兩道均壓風門下方施工一道臥底溜道，規(guī)格：長20m×深1.1m×寬2m，工程量44m3，另需碎石子15m3（37.5t）、水泥8.9t、沙子20.5t，人工費5.4萬元，合計費用約11萬元。膠帶輸送機均壓開采無需施工臥底溜道。

3.3 減少設(shè)備投入，降低設(shè)備電耗

膠帶輸送機均壓開采技術(shù)因可與盤區(qū)集中皮帶直接搭接，可減少臥底輸送機及配套電控設(shè)備的投入。臥底輸送機通常采用SZZ-830/200轉(zhuǎn)載機進行改造，該套設(shè)備費用約為100萬，改造費用2萬，配套電控設(shè)備8萬。另按每天檢修班開機2h、生產(chǎn)班開機12.6h計算，工作面開采結(jié)束需用電量約35萬度，費用61萬元。設(shè)備及電耗費用共計約171萬。

3.4 減少人員投入

臥底輸送機均壓開采需每班布置操作司機一名及設(shè)備日常維護人員若干，按6個工/天，300元/工，工作面開采時間為180d計算，截至工作面開采結(jié)束，臥底輸送機的人工費用約為32.4萬元。膠帶輸送機均壓開采可以完全將該部分勞動力轉(zhuǎn)移從事其他工作。

綜上所述，忻州窯礦8501工作面膠帶輸送機均壓開采技術(shù)的應(yīng)用增加了工作面產(chǎn)量，減少了設(shè)備、人員的投入，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。