礦井煤倉結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

劉永生

（國投新集劉莊礦業(yè)股份有限公司總工辦，安徽 潁上 236200）

1 概況

國投新集劉莊煤礦井田位于安徽省淮南新集礦區(qū)口孜-劉莊區(qū)的東段，其東以F5斷層與謝橋煤礦接壤，西以F12斷層與口孜東井田毗鄰，南自F1斷層和原地系統(tǒng)內(nèi)17-1煤層-1000m底板等高線的地面垂直投影線，北至1煤層隱伏露頭。全井田東西走向長16.0km，南北傾斜寬3.5～8.0km，面積約82.21km2。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力一期為3.0Mt/a，二期工程為8.0Mt/a，2012年通過安徽省經(jīng)信委產(chǎn)能核定為 1140Mt/a。一水平開采深度為-762m，計劃二水平深度為-1000m。

礦井采用綜合機(jī)械化回采，日均回采原煤3.8萬噸。為完成設(shè)計產(chǎn)能，必須保證煤炭運輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，否則將難以完成工作任務(wù)，因此除了機(jī)電故障影響以外，膠帶運輸機(jī)是否正常運轉(zhuǎn)、煤倉結(jié)構(gòu)是否安全可靠是影響任務(wù)完成的另一個主要因素。為此，如何保障膠帶運輸機(jī)安裝運行與煤倉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定成為設(shè)計過程中必須考慮的問題之一。

2 礦井煤倉施工與安裝膠帶運輸機(jī)安裝現(xiàn)狀及存在問題

2.1 礦井煤倉類型及煤倉施工

目前采用立井布置方式的大型礦井中，生產(chǎn)過程中的煤炭主要臨時存儲在井下煤倉中，井下煤倉根據(jù)服務(wù)對象的不同分為兩種：主井煤倉和采區(qū)煤倉。主井煤倉主要作用是臨時存儲全礦井下生產(chǎn)的原煤，采區(qū)煤倉主要作用是存儲相應(yīng)采區(qū)或區(qū)段生產(chǎn)的原煤。

采區(qū)煤倉服務(wù)年限在6年以上，主井煤倉服用年限與礦井服務(wù)年限相同，長達(dá)幾十年。因此煤倉施工質(zhì)量必須保證，盡量避免修復(fù)煤倉。為保證煤倉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，目前煤倉設(shè)計均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度不低于C40，混凝土厚度不低于650mm。

2.2 膠帶運輸機(jī)安裝現(xiàn)狀及存在問題

劉莊煤礦工作面煤炭主要運輸方式為：工作面采出的煤炭通過膠帶運輸機(jī)運輸?shù)讲蓞^(qū)煤倉，再通過采區(qū)煤倉下口的膠帶運輸機(jī)運輸?shù)街骶簜}，主井煤倉的煤通過主井內(nèi)箕斗提升到地面。顯而易見，綜合機(jī)械化回采礦井煤炭運輸主要采用強(qiáng)力膠帶運輸機(jī)設(shè)備。根據(jù)膠帶運輸機(jī)結(jié)構(gòu)特點，安裝時需在煤倉倉冒位置施工膠帶運輸機(jī)地腳螺栓基礎(chǔ)?；A(chǔ)位置與煤倉倉冒位置有重疊區(qū)域，然而煤倉倉冒采用鋼筋混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度不低于C40。傳統(tǒng)施工順序是先施工煤倉，后施工膠帶運輸機(jī)基礎(chǔ)。施工膠帶運輸機(jī)基礎(chǔ)過程中，為避免破壞倉冒結(jié)構(gòu)，主要采取改造膠帶運輸機(jī)卸載架長度。改造后膠帶運輸機(jī)經(jīng)常會出現(xiàn)變形、開焊現(xiàn)象，造成膠帶運輸機(jī)不斷更換零部件或燒焊作業(yè)，不僅影響正常運輸生產(chǎn)，而且存在安全隱患。

3 優(yōu)化前后方案的對比

3.1 優(yōu)化前方案

煤倉施工時，倉冒施工采用一次澆筑成型，未預(yù)留膠帶運輸機(jī)固定螺栓孔。倉冒澆筑過程中，不增加鋼筋，采用素混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土整體強(qiáng)度有限。后期安裝膠帶運輸機(jī)時，膠帶運輸機(jī)固定螺栓分布在煤倉倉冒位置，固定螺栓孔下方為煤倉倉體，不具備承載能力，所有壓力均分布在倉冒上；同時安裝膠帶運輸機(jī)時，需要根據(jù)膠帶運輸機(jī)型號重新施工膠帶運輸機(jī)固定螺栓孔。開挖混凝土?xí)r引起煤倉倉冒結(jié)構(gòu)的破壞，同時在生產(chǎn)過程中，由于膠帶基礎(chǔ)受力和震動較大，進(jìn)一步加大對倉冒的破壞，由于倉冒采用混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土內(nèi)部破壞后外表不易被發(fā)現(xiàn)，因此存在不易被發(fā)現(xiàn)的安全隱患。

3.2 優(yōu)化后方案

煤倉設(shè)計過程中，根據(jù)劉莊煤礦現(xiàn)有膠帶運輸機(jī)型號及固定螺栓位置分布情況，膠帶運輸機(jī)固定螺栓預(yù)留孔位置基本一致。設(shè)計期間，將膠帶運輸機(jī)基礎(chǔ)與煤倉基礎(chǔ)一次性施工完成，并提前預(yù)留好膠帶運輸機(jī)固定螺栓孔，安裝皮帶后再二次澆筑成整體（具體見圖1）。

圖1 優(yōu)化前后方案對比

4 優(yōu)化后效果分析

4.1 煤倉穩(wěn)定性得到提高

優(yōu)化后，膠帶運輸機(jī)安裝過程中，不再人為破壞煤倉倉冒混凝土結(jié)構(gòu)，膠帶運輸基礎(chǔ)施工過程中，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，增加了倉冒混凝土強(qiáng)度，煤倉穩(wěn)定性得到提高。

4.2 膠帶運輸機(jī)安全性得到保障

優(yōu)化后，避免了人為因素對膠帶運輸機(jī)的改造，膠帶運輸機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到保障，更換膠帶運輸機(jī)部件數(shù)量和燒焊次數(shù)明顯較低，實現(xiàn)了連續(xù)運輸生產(chǎn)，更好得滿足安全生產(chǎn)需要。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益顯著

鋼筋可采用作業(yè)過程中產(chǎn)生的廢舊錨桿，增加了廢舊物資的回收利用，節(jié)省材料成本的同時增加了混凝土強(qiáng)度。

4.4 可實現(xiàn)多方向運輸

根據(jù)采面布置情況，可能出現(xiàn)煤倉四周不同方向均需安裝一部膠帶運輸機(jī)，此時可根據(jù)需要安裝膠帶運輸機(jī)的位置和方向，通過設(shè)計優(yōu)化煤倉倉冒鎖口的布置形式，提前預(yù)留每一部膠帶運輸機(jī)的固定螺栓孔，保證煤倉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免后期人為破壞煤倉，實現(xiàn)多方向運輸。

5 結(jié)語

通過優(yōu)化設(shè)計以后，目前采用優(yōu)化后方案施工的煤倉已經(jīng)投入使用，根據(jù)現(xiàn)場具體安裝使用情況，膠帶運輸機(jī)的安裝工期可以提前近一周，安裝期間的安全得到保障，同時避免了人為改造膠帶運輸機(jī)，膠帶運輸機(jī)的使用壽命得以延長。

通過優(yōu)化設(shè)計，將治理安全隱患關(guān)口前移，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，降低了后期治理安全隱患的成本，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

[1]張榮立,何國緯,李鐸.采礦工程設(shè)計手冊[M].煤炭工業(yè)出版社,2005.