胶带顺槽机头硐室设计优化探讨

摘 要：以城郊煤矿2702综采工作面胶带顺槽机头硐室为例，探索并优化了胶带顺槽机头硐室断面设计，阐述了项目研究内容和实施目标，并从实施方案、技术路线、技术经济指标等进行论证分析，可供类似条件开采的矿井借鉴。

关键词：断面优化；机头硐室；设计优化

1 工程概况

（1）2702工作面为综采背拉工作面，2702上巷为胶带运输巷，设计长度1250m，沿85°方位角掘进施工，担负着2702工作面上段后期出煤任务。根据设计要求，开口前8m施工为4.6m大断面，之后巷道施工为4.2m断面。

（2）存在问题

2702上巷机头硐室段与2702上巷车场贯通后，需安装DSJ-100/63/2×90kW带式输送机一部。面向工作面方向，胶带中心偏巷道中心左0.6m，机头硐室段前8m为安装带式输送机机头及配电点的4.6m大断面。

DSJ-100/63/2×90kW带式输送机与掘进区队传统使用的SSJ800带式输送机最大的区别在于机头段将功率为40kW的电机更换为90kW电机，另外还安装有抱闸电机，对安装空间的要求更高。DSJ-100/63/2×90kW带式输送机机头大架宽度1400mm，输送机上的电机+减速机+抱闸电机规格：长*宽=3.2*1.5m。

2 方案设计

根据现场安装需要，安装DSJ-100/63/2×90kW带式输送机配套配电点开关及附属设施数量为：胶带机控制箱1台、消防沙箱1套、胶带机头馈电开关1台、胶带机1#、2#驱动电机开关2台、胶带机1#、2#抱闸电机开关2台、照明综保开关1台。

正常情况下，胶带机机头硐室段放置的开关有：馈电开关一台、胶带机电机1#开关、2#开关共计两台、抱闸电机开关两台、张紧绞车开关一台、照明综保一台，共计6台开关。根据机电管理要求，开关之间间距不低于0.8m，端头开关距开关架边缘不低于0.5m计算，放置开关架需要的空间为8*0.5+2*0.5=5m，6台开关自身占据空间（长度）约2.5m，加上胶带机头需放置胶带机控制箱、消防沙箱等需1.5m左右，胶带机头扩帮段长度不得低于15.5m。因2702上巷机头配电点侧与二水平东翼胶带巷间的夹角为锐角，故胶带机头的电机减速机等可深入二水平东翼胶带大巷一部分，节省了一部分空间，通过实际测算，需对2702上巷机头硐室段扩帮5m长、0.6m宽。

根据实际测算，安装DSJ-100/63/2×90kW带式输送机及配电点的大断面巷道长度不得小于13m。

3 支护方案

（1）顶板采用锚网带支护，锚杆为Φ20×2500mm高强锚杆，钢带选用4700mm长的M型钢带，沿巷道走向布置，配合900×2000mm钢筋网及150×100×12mm型M托盘支护。

（2）帮部采用锚网带支护，锚杆选用Φ20×2500mm高强锚杆，锚杆间排距为700×700mm，矩形布置，从煤壁向外依次采用1000×2000mm型钢筋网、M型钢带（选用1700mm长配合1000mm长）及150×100×12mm的M托盘支护。

4 技术路线

因每条机头硐室巷道与相连接的胶带大巷之间夹角及两条巷道胶带中心线位置不同，安装带式输送机在机头硐室巷道内纵向位置也不同，另外每部带式输送机所配套的开关等设备不同，所以每条机头硐室所需大断面巷道长度也不同。

目前城郊煤矿有近半的顺槽都是沿空掘巷，为保证最大回收煤炭资源，两巷间煤柱留设都较小，巷道断面越大巷道所承受的压力就越大，后期巷道变形就越严重，如果大断面巷道施工长度过长，巷修工程量就会相应增加。

5 技术经济指标

结合现场实际情况，通过以上优化设计，以最小的施工工程量，既能确保设备正常安装及后期维护的空间，又能减少工程量。

2702上巷机头硐室段大断面巷道长度为8m，为满足后期安装对巷道进行扩帮5m。

经济效益：安装带式输送机时进行扩帮施工，需3个生产班完成，第一个生产班将顶板锚杆施工完毕，第二个生产班将上部煤及上部帮锚施工完毕，第三个生产班将下部煤及下部锚杆施工完毕。

增加3个生产班工作量，按每班正常出勤15人计算，平均工资6000元，可节省人工费：3×15×200=9000元。

直接掘进采用4.6m长M钢带，相比4.2m长M钢带7排多使用7×0.4=2.8m钢带，扩帮时使用4.2m+1m=5.2m长M钢带，节省5.2-2.8=2.4m钢带。扩帮7排，按损耗3排帮部M钢带计算，损耗M钢带总长3×2.8=8.4m可节省材料费：10.8×7×6.3=476.28元。

钢筋网：减少一次搭接可节省：0.14×5=0.7m2，扩帮时按2片钢筋网损耗，可节省1×2×2=4m2钢筋网。节省材料费：4.7×43=202.1元

锚杆：帮部所有锚杆均报废4×7=28根。节省材料费28×41=1148元。

锚固剂：多损耗锚固剂28×2×2.31=129.36元。

另外还有M托盘、铁丝等小件材料合计约1000元。

方案优化后可节省人工费和材料费：9000+476.28+202.1+1148+129.36+1000=10955.74元。

社会效益：正常掘进时采用刮板输送机运煤，扩帮时采用人工出煤。出煤量：5×3×0.4=6m3。全部人工搬运约11m装至皮带上。人工装煤时带式输送机运转期间增加人员的安全隐患。

6 结束语

根据现场设备布置情况，充分考虑后期回采期间需要的设备安装空间，在掘进作业时一次性将后期所需施工到位，减少了后期措施工程量，节省了人力物力，提高了劳动效率。为今后其他工作面机头硐室施工提供了借鉴依据。

作者简介：段苏康（1986-），男，陕西省商洛市，学士学位，助理工程师，2010年毕业于中国矿业大学采矿工程系，现任河南能化集团永煤公司城郊煤矿综掘一队技术副队长，主要从事煤矿开采技术与管理工作。