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浅析煤矿井下运输系统大块煤及矸石卡堵问题

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  摘 要:煤矿井下运输控制系统是一个较复杂的系统,设备较多,运输距离较长,对煤矿企业的安全生产及系统成本控制有很大影响。本文结合煤矿企业实际状况,明确井下运输系统出现大块煤及矸石卡堵故障的原因,并且要采取相应的措施对问题进行解决。
  关键词:煤矿;运输系统;大块煤;矸石卡堵
  原煤从综采工作面运输至洗煤厂,需要经过刮板输送机→刮板转载机→顺槽破碎机→顺槽带式输送机→转运带式输送机→主运输带式输送机→井下煤仓→升井带式输送机→配仓刮板输送机等运输环节。为便于原煤在井下运输系统的流畅性,一般要求煤块粒度小于 350 mm若在带式输送机上出现大块、长条、片状等粒度大于 350 mm 的煤块或矸石,则易在各个系统的转载点出现卡堵现象,影响运输系统的运输效率。
  1 煤矿井下运输事故类型
  矿井发生的运输事故包括带式输送机机械故障、立井提升故障、刮板输送机伤人事故、倾斜井巷运输事故、架空乘人装置运输事故、单轨吊机车运输事故及机车行车事故等。上述运输事故造成的危害包括人员坠落、物体打击、机械伤害、飞车、火灾、机车追尾、掉道、蹭帮、吊座翻翘、钢丝绳掉绳等[1]。
  发生井下运输事故,一般与工作人员操作不当有关,导致矿井生产暂时中断,带来巨大的人员伤害或财产损失,甚至可能会造成电线电缆破坏、短路,引起火灾事故,尤其是在高瓦斯矿井中危险性更大
  2 长条矸石和片状矸石的来源
  2.1 工作面地质条件对产生长条或片状煤块的影响
  ①煤层强度:煤层自身物理力学性质是煤炭成块的重要基础,煤体抗压、抗拉、抗剪强度愈大,其对采煤机、破碎机、矿压、转运等方面的破碎效果抵抗能力愈强,能够保持较高的完整性。工作面煤质较硬,采煤机截割过煤时未有效破碎,工作面受超前压力的影响,煤壁伴有大面积自然垮落,大块煤或煤矸石经工作面流出进入转载破碎系统,因轮式破碎机对长条煤矸石等不规则形状无法有效破碎,流入下巷各转载点[2];②地质构造作用:煤层形成过程中,受到挤压揉皱作用,会导致煤层中节理、裂隙发育较差,形成斷层或者鳞片状结构,在采煤机截割、冲击和振动作用下,煤壁容易片帮,形成大块或者片状煤块;③断层夹矸:夹矸多为泥质岩、黏土岩、高岭石黏土岩、灰质泥岩或者砂岩。夹矸常成层状、似层状或凸镜状,而且夹矸或者断层的存在使煤层结构复杂化,给开采带来困难,同时也会容易形成片状、长条或大块煤矸石或岩石。
  2.2 液压支架工作参数对产生长条或片状煤块的影响
  ①液压支架初撑力低液压支架的初撑力是指在泵站工作压力作用下,支架全部立柱升起,顶梁与顶板接紧时,支架对顶板的支撑力。若初撑力不够,则会出现顶板下沉较快,顶板支撑稳定性差等问题。由于初支撑力低,易使顶板产生分离层,使支架与顶板接触性差,造成煤壁压力增加,易发生片帮和冒顶,且冒顶时会有大量的片状矸石和长条矸石从架前和架间落入刮板输送机中,造成后续的卡堵;②采煤机沿顶截煤后,液压支架在降架→拉架→升架过程中由于推移速度较慢(液压泵站所提供的流量、压力无法满足液压支架移架的需求),导致伪顶或直接顶垮落。泵站作用于液压支架的推移油缸,使其收缩,完成支架前移,若泵站压力不够或者进出液流量较小,会造成移架时间长,导致支架前空顶时间过长,极易造成顶板岩层脱落,从支架前落入刮板输送机中,在交叉侧卸机头处后续的转载点处极易发生卡堵事故。
  2.3 顺槽用轮式破碎机对产生长条或片状煤块的影响
  顺槽用轮式破碎机靠破碎轴组的旋转带动破碎锤头对大块煤炭进行冲击破碎,现破碎机的出口粒度一般小于350mm。破碎轴组齿顶圆到破碎槽中板的距离设计时一般小于300mm。这种结构形式导致现在的厚度小于300mm的长条或片状煤块不能破碎。经顺槽转载机和带式输送机运输至各个转载点时,容易造成卡堵事故。
  3 处理主运输系统卡堵问题的有效措施
  通过对长条或片状煤矸石形成原因的分析研究,为有效解决主运输系统各转载点卡堵的现象,具体可从以下几个方面考虑:①严格跟顶回采,按照截煤→移架→推溜的回采工序作业。过断层或夹矸较多等地质构成破碎带时,降低采高和采煤机速度,尽可能地跟顶回采;②对液压系统进行升级,将现有乳化泵流量410L/min更改为500L/min,加强液压系统的泵站工作压力,提高支架的初撑力和工作阻力,有效地支护顶板,并将液压支架推移速度提高。实行分段跟机移架,加快移架速度,及时支护新暴露出来的顶板。当移架速度跟不上采煤机截煤速度时,减缓截煤速度,移架后及时将支架伸缩梁和护板打开,护住架前帮顶;③将现有轮式破碎机更换为筛分+破碎的一体机,该设备可通过先筛后破的原理将小块煤直接落入带式输送机,大块或长条煤矸石再经过对辊破碎机等设备进行有效破碎。 同时该设备还可以有效地避免小煤块二次破碎,提高顺槽块煤率。
  4 结束语
  主运输系统中长条或片状矸石的来源原因分析,较深入地分析出卡堵的直接原因,并根据分析结果,提出了可解决卡堵问题的建议和措施,希望对于促进真整个行业的健康发展能够有所帮助。
  参考文献:
  [1]李进朝.煤矿井下运输系统及集控系统研究与设计[D].西安:西安科技大学,2018.
  [2]李福平.浅析煤矿机电设备井下运输系统管理[J].机械管理开发,2016,31(10):182-183.
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