煤矿井下运输大巷的运输方式和布置方法

(1)运输大巷的运输方式

目前,我国煤矿井下运输大巷的运输方式有两种:轨道运输和带式输送机运输。

1)轨道运输大巷

轨道运输大巷轨距一般有两种:600 mm和900 mm。所使用的矿车类型有1 t、3 t固定式矿车和3 t、5 t底卸式矿车。小型矿井可用2.5 t蓄电池电机车或无极绳绞车牵引,年产60万t以下的矿井选用7 t架线式电机车;年产90～180万t的矿井可选用10 t架线式电机车;年产240万t的矿井可选用14 t架线式电机车;对于高瓦斯矿井,可选用8 t蓄电池电机车。

轨道运输对大巷的一般要求:

①根据所选定的矿车及电机车类型,按照《煤矿安全规程》的有关规定设计大巷断面尺寸,并使大巷内最高风速不大于8 m/s。

②运输大巷的方向应与煤层走向大体一致,当煤层因褶曲、断层等地质构造影响,局部走向变化频繁时,为便于列车行驶和减少工程量,应设法使大巷尽量取直。

③运输大巷坡度以便于运输和排水为准,一般为3‰～4‰,如果井下涌水量较大,含杂物较多,也可取5‰。

大巷采用矿车运煤的优点:

①矿车运煤可同时统一解决煤炭、矸石、物料和人员的运输问题;

②运输能力大,机动性强,随着运距和运量的变化可以增加列车数;

③能满足不同煤种煤炭的分运要求;

④对巷道直线度要求不高,能适应长距离运输;

⑤吨千米运输费较低。

但是,轨道矿车运输是不连续运输,井型越大,列车的调度工作越紧张,其运输能力受到限制。

2)带式输送机运输大巷

井下运输大巷中使用带式输送机,主要有钢丝绳芯强力带式输送机和钢丝绳牵引带式输送机两类。

带式输送机运煤的优点:

①实现大巷连续化运输,运输能力大;

②操作简单,比较容易实现自动化;

③装卸载设备少,卸载均匀。

但是,带式输送机不适应按不同煤种的分采分运,并要求大巷直。因此,对于运量大、运距较短、煤种单一、装载点少、大巷比较直的矿井,适于采用带式输送机运输。

采用带式输送机运煤时,一般需另开一条辅助运输大巷,通常采用电机车牵引矿车、材料车和乘人车分别运送矸石、材料和人员,或采用多台无极绳绞车或小绞车运送矸石和物料。其缺点是:运输环节多,用工量大,安全性差,效率低。我国已经研制并定型生产出单轨吊车、卡轨车和齿轨车等新型的辅助运输设备,可有效地解决这一问题。

目前,在特大型矿井中,大巷采用带式输送机运输是实现高产高效工作面的重要措施。根据我国煤矿装备标准化、系列化和定型化的要求,不同矿井生产能力的大巷运输设备可参照表2.3选取。

表2.3　不同矿井生产能力的大巷运输设备

(2)运输大巷的布置方式

运输大巷的布置方式有三种:分层大巷、集中大巷和分组集中大巷。

1)分层运输大巷

分层运输大巷是在井田内为一个煤层服务的运输大巷,如图2.18所示。井田内有层间距较大的两层可采煤层m1和m2,井筒掘至开采水平后,开掘井底车场,再掘主要石门至m1和m2,并分别在m1、m2煤层中开掘运输大巷,各煤层单独开采。

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图2.18　分层运输大巷布置示意图

1—主井;2—副井;3—主要石门;4—分层运输大巷;5—分层回风大巷;6—回风石门;7—回风井

各分层大巷间多采用石门联系。这种布置方式初期工程量较小,矿井投产早;大巷如沿煤层掘进,掘进速度快,初期投资少。但在每个煤层中布置大巷,大巷数目多,矿井总开拓工程量较大,相应的轨道、管线及运输设备占用量也较多,又因采区数目多,生产分散,生产管理不方便,总的巷道维护工作量比较大,煤柱损失多。因此,只有在井田走向短、煤层数目少、层间距大、煤层牌号不同、需分采分运时,才考虑采用这种方式。

2)集中运输大巷

集中运输大巷是在井田内为所有煤层服务的运输大巷,常在煤层群最下部的薄煤层或底板岩石中开掘。各煤层以采区石门与集中大巷相联系,如图2.19所示。井田第一水平有三层煤,集中运输大巷布置在最下煤层的底板岩石中,为三层煤服务,用采区石门贯穿各煤层,形成三层煤联合布置采区。各煤层采出的煤经采区石门、集中运输大巷到井底车场。

图2.19　集中运输大巷布置示意图

1—主井;2—副井;3—井底车场;4—主要石门;5—集中运输大巷;6—采区石门;7—集中回风巷;8—回风井

这种布置方式的优点是:各煤层联合开采,大巷工程量及占用轨道、管线少;可同时进行若干煤层的准备和开采,开采强度比较大,井下生产采区比较集中,便于管理;集中大巷往往布置在最下煤层底板岩石中,巷道维护条件好,有利于大巷运输,且煤柱损失少。其缺点是:建井初期工程量大,建井期长,每个采区都要掘进石门,如煤层倾角较小、煤层间距较大时,将使采区石门总工程量增大,可能造成经济上不合理。因此,集中运输大巷布置方式一般适用于煤层层数较多、储量较丰富、层间距不大的矿井。

3)分组集中大巷

井田内煤层分为若干煤组时,为一个煤组服务的运输大巷称为分组集中运输大巷,如图2.20所示。各分组集中大巷之间用主要石门联系,煤组内各煤层之间用采区石门联系。

图2.20　分组集中运输大巷布置示意图

1—主井;2—副井;3—井底车场;4—主要石门;5—A煤组集中运输大巷;6—B煤组集中运输大巷;7—采区石门;8—回风大巷;9—回风井

(3)运输大巷的位置

运输大巷布置在煤质坚硬、围岩稳定的薄及中厚煤层时,称为煤层大巷;布置在煤层底板岩石中,称为岩石大巷。

1)煤层大巷

运输大巷布置在煤层中,掘进技术及设备简单,掘进速度快,便于实现掘进机械化,沿煤层掘进还能进一步探明煤层变化和地质构造。但生产实践证明,煤层大巷有以下缺点:

①巷道维护困难,维护费用高。

②大巷方向受煤层底板起伏影响。当煤层褶曲较多、走向多变时,则巷道弯曲转折多,不但使巷道长度加大、工程量增加,而且限制了矿车运行速度,影响大巷运输能力。

③大巷两侧需留30～40 m煤柱,增加了煤炭损失,不利于防灭火管理。

煤层大巷的适用条件:

①煤层赋存不稳定、地质构造复杂的小型矿井;

②距煤层群中其他煤层较远的单个薄及中厚煤层,储量有限,服务年限不长;

③煤系基底有距离较近的富含水层,不宜将大巷布置在煤层底板;

④井田走向长度较短,大巷服务年限不长,煤层厚度不大,巷道维护不困难;

⑤煤系基底有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄及中厚煤层,经技术经济比较有利时,可在该层中设运输大巷。

2)岩石大巷

岩石大巷与煤层大巷相比较,主要缺点:岩石掘进工程量大,掘进难以实现机械化,掘进速度慢。但岩石大巷有突出的优点:巷道维护条件好,维护费用低,可少留或不留煤柱;能较好地适应地质构造的变化,便于保持巷道的方向和坡度,利于列车行驶和保证运输能力;有利于预防火灾和安全生产,有利于设置采区煤仓和采区车场。因此,岩石运输大巷得到广泛的应用。

岩石大巷虽然有突出的优点,但如果在煤层底板岩石中的位置选择不当,仍然会使岩石大巷维护困难。合理的岩石大巷位置应尽可能避开因煤层开采而引起的矿山压力的影响及采动影响,并避开遇水膨胀的岩层和地质构造破坏地段。