矿井出矸系统优化设计与研究

【摘 要】在矿井的生产系统中，运输系统对整个生产过程起到了至关重要的作用。然而受到经济和地质条件的限制，许多煤矿的井下运输系统存在不完善的设计之处，造成人力物力资源的浪费，也增加了现场施工安全隐患。因此对于某些巷道的布局设计，需要进一步进行巷道运输系统优化，以提高矿井的生产效益。本文针对此类设计巷道，充分考虑巷道出矸系统的优化设计原则，以提高出矸速度和岩巷单进水平。

【关键词】运输系统；布局设计；出矸系统；单进水平

近年来随着经济的发展，煤矿生产效能的提升越来越快。井下各个开拓、掘进工作面采掘产生的矸石和煤炭，经过井下运输设备由工作面运输到井底车场，再使用提升设备提升至地面矸石仓。工作面产生的矸石如果不能及时的运送出来，会严重地碍工作面迎头进尺，因此矿井对运输系统的改造优化工作更加显得重要，本文以某矿皮带运输机大巷的出矸系统为研究对象，对矿井的运输系统优化方面提出设计和研究改造。

1 概述

该皮带运输机大巷为某矿-815～-920m东翼胶带机斜巷，设计长度为1087m，巷道为西至南煤仓，东至采区煤仓（6煤胶带机上山），巷道穿过6煤、断层、11-2煤。由于迎头工作面施工断面大，净宽×净高=5400×4100mm，支护为锚网喷支护，因而产生的矸石量大，出矸系统较难，影响施工进度。且该工作面为煤矿的急需工作面，矿井生产进程中为加快该工作面进尺速度，首先必须要解决出矸难的问题。

2 设计方案

在进行工作面设计时，充分考虑该工作面区域内原有巷道的布置情况，按照“技术经济一体化”的原则，针对-815～-920m东翼胶带机斜巷与-923m东翼轨道大巷的布置提出了两套方案。其中方案一为原设计出矸系统，方案二为优化设计的出矸系统。

方案一：在-923m西翼轨道大巷内施工一条出矸联巷至-815～920m胶带机斜巷下方，然后从胶带机斜巷向出矸联巷施工一个回风立眼用于回风，再施工一个出矸立眼，用于从-815～920m胶带机大巷皮带机溜矸至出矸立眼内，在-923m东翼轨道大巷联巷拨门位置安设一台耙矸机出矸，出矸联巷可作为一个矸石仓，用于储存2～3个放炮循环的矸石，缓存无车皮时，迎头正常进尺。出矸系统见图1。方案一的出矸系统具体运输线路为工作面（矸石）―>耙矸机―>皮带机（1部皮带）―>出矸立眼―>-923m东翼轨道大巷出矸联巷（矸石仓）―>耙矸机―>装车―>二副井。

方案二：在-815～920m胶带机斜巷施工联巷安装一部皮带、-815～920m东翼胶带机斜巷安装2部皮带，用于将工作面矸石运送至-908m东翼回风大巷，大巷内采用5T电机车将矸子拉到-923m东翼轨道大巷第一回风联巷上口，再用55KW绞车打运至-923m东翼轨道大巷，最后用电机车拉到二副井。方案二出矸系统具体运输线路为工作面（矸石）―>耙矸机―>皮带机（2部）―>-908m东翼回风大巷（电机车拉矸石车）―>-923m东翼轨道大巷出矸联巷（55KW绞车斜巷打运）―>-923m东翼轨道大巷（电机车拉矸）―>二副井。

3 方案比较与经济效益分析

3.1 工程量

方案一中施工出矸联巷26m，1个立眼硐室3m，1个14m深的回风立眼，1个出矸立眼；方案二中不需要多施工巷道和硐室；经过比较，方案二比方案一节省巷道工程量26m，两个14m深的立眼，一个3m深的硐室；方案二优。

3.2 工期

施工出矸联巷不影响-815～920m胶带机斜巷施工进度，巷道施工西段到立眼后停头施工立眼，施工进尺队伍施工东段，不影响巷道进尺度。

3.3 经济成本管理

方案一多施工57m巷道，巷道断面3600×3300mm，单价每米3490元，19.890285万元；人力成本：上口开皮带机司机1人、工作面耙矸机司机1人，出矸联巷耙矸机司机1人，电机车2人；整个系统运行共使用5人，设备多使用1台耙矸机。方案二：无施工巷道，设备多使用1台皮带机、55KW绞车一台；人力成本：耙矸机司机1人，皮带机司机2人，电机车司机-908东翼回风大巷2人、井底车场电机车2人；斜巷打运6人，共使用人数为13人，比方案一中多使用7人；按照斜巷长度1087m，平均每月80m的进尺，需进尺13.6个月，按照平均每月每人5000元工资支付工资；即多出的7人13.6个月将支付47.6万元。方案一优。

3.4 出矸难度

方案一中出矸简单、快捷，迎头矸石经-815～920m东翼胶带机斜巷皮带进入出矸立眼到-923m东翼轨道大巷出矸联巷矸石仓；再经耙矸机装车，最后经电机车运送至二副井到地面；方案二中迎头矸石经-815～920m东翼胶带机斜巷皮带、施工联巷皮带到-908m东翼回风大巷装车后，经电机车拉到-923m东翼轨道大巷第一回风联巷上口，经绞车打运至斜巷下口后，电机车拉到二副井，然后到地面，路线复杂，斜巷打运隐患较大，斜巷上下打运速度较慢。经过比较，方案一出矸简单、快捷，安全隐患较小，出矸联巷作为矸石仓，能有效储存3个循环的矸石，在无车皮的情况下，保证迎头正常进尺；方案二中出矸系统复杂，多一个斜巷打运，上下打运车皮及重车，具有较大安全隐患；出矸缓慢，斜巷打运过程中，需警戒，导致-923m东翼轨道大巷电机车无法通过，影响另一个工作面的出矸。经过比较，方案一具有隐患较小，出矸快捷。

4 结语

对于煤矿企业而言，矿井运输系统是其生产过程中较为重要的组成部分之一，运输系统效能高低直接影响企业生产效益，为了能够进一步提高生产产量，就必须对现有的矿井运输系统进行优化，借此来使其各方面性能达到最优，这不仅有利于保障煤炭产量，而且有利于提高企业的经济效益，这对于促进煤矿的健康稳定发展具有非常重要的现实意义。

通过对以上对两种方案的对比，选取方案一作为最终出矸系统设计。优化出矸系统后，大大节省了人力成本，减少电力能源的使用，减小现场施工安全隐患，同时提高了出矸率，提高进尺速度，保证了工作面的正常进尺。该出矸系统经过优化后，解决了该工作面出矸难，出矸慢的问题，减少了一部皮带机及一台55KW绞车的使用，从而减少了电力的使用，节省了人力成本，减少现场施工安全隐患，提高出矸速度，提高岩巷单进水平。对于类似该巷道布局的设计巷道，可充分考虑该出矸系统的优化设计，提高出矸速度和岩巷单进水平。

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