东曲矿至古交电厂地下输煤通道工程设计

乔青山

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

1 项目背景

古交电厂是为适应山西省电力市场的变化及满足西电东送的要求而新建，厂址位于古交市西山煤电(集团)公司屯兰矿工业场地西侧，一期工程2×300 MW直接空冷凝气式机组与其配套的配煤厂已于2005年全部投产，二期工程又新增两台600 MW的机组，二期工程竣工后，整个电厂的燃料煤年消耗量为538.4×104t，日耗煤量约为18940 t。燃料主要来源为屯兰、马兰、镇城底、东曲、西曲各矿的劣质煤(中煤、矸石、煤泥)及部分原煤。其中，东曲矿每年供给电厂的燃料煤为300万t。原计划上述几个矿的劣质煤和原煤全部由火车直接运至配煤厂，但由于铁路等方面的原因，东曲矿的燃料煤不能按计划运达，如果再修建新的铁路专用线，一方面是投资大，另一方面是利用价值低，同时，铁路运输对古交市及周围环境污染大。如果用汽车运输，不仅加重公路运输压力、提高运营成本，而且，在运输过程中产生的煤尘、汽车尾气、噪声等，也会对古交市区环境造成破坏。在这种条件下为了解决东曲矿燃料煤外运问题，西山煤电(集团)公司进行了本工程的设计建设。

2 地形条件及方案比选

古交市位于太原西部山区，吕梁山脉关帝山东翼与元中山南端的交接处，汾河自西向东横贯古交市区。整个古交矿区多为山、沟，只有汾河两岸局部地方较为平整，且分布着公路、铁路及城市村庄。本工程处于古交矿区沿汾河及其支流分布的东曲矿与屯兰矿之间，因而，使整个运输方案的路线选择受到很大的局限，在设计中，从尽量少影响古交市的环境、少购地以及少压煤、少投资等实际情况出发，考虑了地面运输、井下运输两种方案。

1)地面运输方案。

方案一:采用管状带式输送机沿汾河北岸布置，将煤从东曲矿运至配煤场。方案优点:节省土建投资、维护费用低;缺点:对汾河环境有一定的污染、管状皮带冬季结冰检修困难。

方案二:采用管状带式输送机沿东曲矿南山脉布置，将煤从东曲矿运至配煤场。方案优点:节省土建投资、维护费用低;缺点:皮带机位于山上，日常维护困难，管状皮带结冰检修困难。

方案三:采用长距离曲线带式输送机及全封闭栈桥，将煤从东曲矿运至配煤场。方案优点:皮带可以沿地势走向布置，采用全封闭栈桥，环保且不易结冰;缺点:由于设有封闭的栈桥，且距水源、热源较远，因而，消防、采暖十分困难。

2)井下运输方案。

方案一:东曲矿燃料煤通过带式输送机运到新建地下煤仓，再通过井下长距离曲线带式输送机输送到位于屯兰矿附近的地面缓冲仓，最后通过带式输送机把燃料运至古交配煤厂。方案优点:整个运输工程除头、尾两部分运输系统在地上外，其余部分都在地下，因而减少了购地、地面相互转载及对周围环境的污染，且压煤量少、投资少、装机功率小、日常运行维护费用低。

方案二:东曲矿燃料煤通过带式输送机运到地下煤仓，通过井下长距离曲线带式输送机输送到位于屯兰矿附近的地面缓冲仓，再经仓下给煤机及皮带运至设在屯兰矿铁路站场牵出线上的装车站，最后由火车运到古交配煤厂的受煤坑。方案优点:井巷工程量较方案一小;缺点:火车运距太短，不经济，而且日常运行费用高。

通过各方案优缺点对比，同时结合工程购地、工程投资、对城市环境的污染及日常运行维护等因素，确定本工程采用井下运输方案一。

3 项目实施

本工程给煤点位于东曲矿选煤厂西南侧约20 m处，在此区域布置1个直径6.0 m的立式原煤仓、1个直径5.0 m的立式中煤仓及进风斜井兼做胶带运输大巷的安全出口。运输大巷的井口位于屯兰矿附近，燃料煤出井后再由带式输送机运至配煤厂。本工程的关键是确定井下胶带运输大巷的地下水平标高及走向方位。

1)运输大巷地下水平标高的确定。

a)地下煤仓要有足够的容量，在地下煤仓有合理直径的前提下，要有合理的深度。b)运煤工程整个胶带运输大巷要穿过古交市区，为确保市区地面一切建(构)筑物及设施的安全，巷道布置水平标高必须距市区地面有不致破坏地面建(构)筑物及设施的深度。c)胶带运输大巷要避免穿过地下含水层、采空区等不良地质构造地层。d)胶带运输大巷要穿过东曲、屯兰矿井的开采区域，在胶带运输大巷的两侧至少要留设40.0 m的安全保护带(煤柱)，在胶带运输大巷的下面，根据安全保护带要留设足够的保护煤柱，故要充分考虑屯兰、东曲矿井目前的井下开采区域及相应的其它开采设施，并要划定胶带运输大巷的保护煤柱范围。e)整个运煤工程是从东曲矿井选煤厂地面到地下，再到屯兰矿井地面的运输过程，故在充分满足本工程安全运行、技术经济合理的前提下，要尽可能地减少井巷工程量。f)要充分考虑东曲、屯兰矿目前已有的地面建(构)筑物及设施，尽量做到合理利用、减少拆除、最大程度地减少对已有设施的影响。

根据以上各项因素综合考虑，确定本工程胶带运输大巷的地下水平标高为+870.0 m，布置方式为从东曲矿1条直线至屯兰矿。

2)运输大巷走向方位的确定。

+870.0 m水平布置的胶带运输大巷确定为向屯兰方向6‰的下坡坡度考虑了以下因素。

a)从东曲矿井中煤仓处+870 m水平以6‰的下坡坡度到输煤工程屯兰斜井井底后，+870.0 m水平胶带运输大巷的底板标高约为+833.0 m，而此处屯兰矿井2#煤煤层底板标高约为+825.0 m，距此处约200.0 m处的屯兰矿井东翼回风巷的底板标高约为820.0 m，增加约200.0 m的通风联络巷道后(坡度为65‰的下坡，巷道断面与东曲进风斜井相同)，+870.0 m水平胶带运输大巷即可与屯兰矿井东翼回风巷相联接，在联络巷中设置两道调节风门，利用屯兰矿井已形成的排水、通风系统可形成+870.0 m水平胶带运输大巷完整的排水及通风系统，减少了输煤工程的排水、通风系统的设备及相应的井巷工程，节省了输煤工程的初期投资，有利于输煤工程的尽快建成。

b)利用屯兰矿井目前已形成的生产运输系统，施工200.0 m的联络巷道后即可开始+870.0 m水平胶带运输大巷的施工，形成运煤工程屯兰斜井、东曲斜井、+870.0 m水平胶带运输大巷三个掘进头同时施工的局面，有利于输煤工程的尽快建成。

+870.0 m水平胶带运输大巷全长6181.822 m。巷道内设1条带宽为1000 mm的钢绳芯胶带机，采用头部双滚筒四电机驱动方式，功率为4×560 kW。

4 结束语

本工程的实施不仅符合国家建设坑口电厂的办电方针和山西省变输煤为输煤输电并举战略方针的要求，而且也非常符合古交矿区特殊的地理条件，既解决了古交发电厂用煤问题，也解决了东曲矿燃料煤公路、铁路运输的压力，是煤电联营、发展循环经济的有效途径，同时本工程的设计理念为其它类似工程的设计提供了参考。