矿井生产系统的运行与管理

矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供风、供水、瓦斯抽采、安全监控等巷道线路及其设施,是矿井安全生产的基本前提和保证。每一个矿井都必须按照有关规定和要求,建立安全、通畅、运行可靠、能力充足的生产系统。矿井生产系统包括井下生产系统和地面生产系统。

(1)井下生产系统

以图1.2为例,介绍井下主要生产系统。井下主要生产系统包括运煤系统、通风系统、运料排矸系统、排水系统、动力供应系统等。

1)运煤系统

从采煤工作面25采落下的煤炭,经区段运输平巷20、运输上山14到采区煤仓13,在运输大巷内装车,经开采水平运输大巷5、主要运输石门4运到井底车场3,由主井1提升到地面。

2)通风系统

新鲜风流从地面经副井2进入井下,经井底车场3、主要运输石门4、运输大巷5、采区下部车场10、轨道上山15、采区中部车场19、区段运输平巷20进入采煤工作面25。清洗工作面后,污风经区段回风平巷23、采区回风石门17、回风大巷8、回风石门7,从风井6排入大气。

3)运料排矸系统

采煤工作面所需材料和设备,用矿车由副井2下放到井底车场3,经主要运输石门4、运输大巷5、采区运输石门9、采区下部车场10,由采区轨道上山15提升到区段回风平巷23,再运到采煤工作面25。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石,用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。

4)排水系统

采掘工作面涌水,由区段运输平巷、采区上山排到采区下部车场,经水平运输大巷、主要运输石门等巷道的排水沟,自流到井底车场水仓,再由中央水泵房排到地面。

图1.2　井下生产系统示意图

1—主井;2—副井;3—井底车场;4—主要石门;5—运输大巷;6—回风井;7—回风石门;8—回风大巷;9—采区运输石门;10—采区下部车场;11—上、中部车场甩车道;12—行人进风斜巷;13—采区煤仓;14—运输上山;15—轨道上山;16—上山绞车房;17—采区回风石门;18—采区上部车场;19—采区中部车场;20—区段运输平巷;21—下区段回风平巷;22—联络巷;23—区段回风平巷;24—开切眼;25—采煤工作面

5)动力供应系统

动力供应系统包括井下电力供应系统和压缩空气供应系统。

(2)地面生产系统

地面生产系统的主要任务是原煤经过运输提升到地面后的加工和外运,还要完成矸石排放,动力供给,材料、设备供应等工作。地面生产系统主要包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统,以及地面变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工厂、矿灯房、浴室、行政大楼和福利大楼等专用建筑物。(www.xing528.com)

1)地面生产系统类型

①无加工设备的地面生产系统。这种生产系统适用于原煤不需要进行加工,或拟送往中央选煤厂去加工的煤矿。原煤提升到地面以后,经由煤仓或储煤场直接装车外运。

②设有选矸设备的地面生产系统。这种生产系统适用于对原煤只选去大块矸石的煤矿,或在生产焦煤的煤矿中,由于大块矸石较多而洗选厂又离矿较远,为了避免矸石运输的浪费和减轻洗选厂的负担,在矿井地面设置选矸设备。

③设有筛分厂的地面生产系统。这种生产系统适用于生产动力煤和民用煤的煤矿。原煤提升到地面后,需要按照用户对煤质与粒度的要求进行选矸和筛分,不同粒度的煤分别装车外运。

④设有洗选厂的地面生产系统。这种生产系统适用于产量较大、煤质符合洗选要求的矿井。

2)地面排矸运料系统

矿井在建设和生产期间,由于掘进和回采都要使用或补充大量的材料、更换和维修各种机电设备,同时还有大量的矸石运出矿井,特别是开采薄煤层时,矸石排出量有时可达矿井年产量的20%以上,因此,正确地设计排矸系统和合理地确定材料运输线路显得至关重要。

①矸石场的选址及类型

由于矸石易散发灰尘,有的还有自然发火危险,在选择矸石场地时,一般选择在工业场地、居民区的下风方向,并且地形上有利于堆放矸石,尽量不占或少占良田。当矸石有自燃可能时,矸石场地边缘与下列建筑物间的距离应符合以下规定:a.距压风机房、入风井口不小于80m;b.距坑木场不小于50 m;c.距居住区一般不小于700 m。

矸石不得堆放在水源上游和河床上。有自然发火危险的矸石,不能堆放在煤层露头、表土下10 m以内有煤层的地面上,或采空区可能塌陷而影响到井下的范围内。

矸石场按照矸石的堆积形式可分为两种:平堆矸石场和高堆矸石场。当地面工业场地及其附近地形起伏不平、矸石无自然发火危险时,可利用矸石将场地附近的洼地、山谷填平覆土还田,这种堆放矸石的方式,称平堆矸石场。这种矸石场的缺点:地形变化大,机械设备需要经常移动,工作起来不方便。目前采用较广泛的是高堆矸石场,这种矸石场堆积矸石的高度一般为25～30 m,矸石堆积的自然坡角为40°～45°,高堆矸石场布置紧凑、设备简单,但矸石场的占地面积大,且矸石堆附近灰尘较多。

②防止矸石场雨季出现滑坡、泥石流等地质灾害的措施

矸石场不能布置在山洪、河流可能冲刷到的地段;依山而建的矸石场要设置永久性排水系统,并保持畅通;矸石场四周必须设置厚度不小于1 m的倒梯形挡矸墙;矸石场中矸石堆积高度不得超过设计规定;矸石堆积坡度不得大于自然安息角(42°～45°);矸石场堆码范围内设置防滑桩,防滑桩横截面为1.5 m×1.5 m,桩间距不大于15 m,桩基必须布置在基岩以下大于3 m的地方。

③材料、设备的运输

矿井正常生产期间,需要及时供应各种材料和设备,还需维修各种机电设备,这些物料主要经由副井上下,因此,材料、设备的运输系统都必须以副井为中心,一般由副井井口至木材加工场、机修厂和材料库等都铺有运输窄轨铁路。运往井下的材料和设备装在矿车或材料车上,由电机车牵引到井口,再通过副井送到井下。井下待修的机电设备,也装在矿车或平板车上,由副井提升到地面,由电机车牵引送往机修厂。

3)地面管线系统

为了保证矿井生产、生活的需要,地面工业场地内还需设上下水道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆、瓦斯抽采管路、灌浆管路等。这些管道线路布置是否合理,对矿井生产、生活、美化环境都有一定影响,在进行管线布置时应予以考虑。