溜煤斜巷在大倾角上山掘进施工中的应用

安昌辉 宋国忠 王晓勇

（通用技术集团工程设计有限公司，山东 济南 250031）

目前，大倾角上山巷道掘进时的煤炭运输，多采用铺设临时带式输送机来解决，如果是大倾角长距离上山，需要通过铺设长距离带式输送机来实现。这种运输方式存在带式输送机台数多、铺设距离长、煤炭运输距离远等问题，存在较大的安全隐患。

1 工程背景

黑城子井田位于内蒙古自治区锡林郭勒盟西南部，井田构造形态为一西部深、东部浅的单斜构造形态，局部发育有次一级褶曲和断层，地层倾角一般在25°左右，局部达到35°，深部地层倾角较大（一般28°～35°）。全井田可采煤层共19层，其中大部分可采煤层共计10层，局部可采煤层共计9层，为典型的煤层群开采。

由于该矿井煤层倾角较大，设计利用三条+850m水平穿层石门作为开拓巷道，分煤层（组）布置采区上山，3-4-2和3-4-3煤层联合布置一组采区上山。一采区轨道上山沿3-4-3煤层布置，倾角25°，装备提升绞车和架空乘人装置，用于材料、人员的运输兼进风；一采区胶带上山沿3-4-2煤层布置，倾角25°，通过一采区煤仓与胶带石门连接，用于煤炭运输兼少量进风；一采区回风上山沿3-4-2煤层布置，倾角25°，用于回风。三条上山平距均为75m，如图1所示。

图1 一采区上山布置图

一采区三条上山掘进施工时，分别在三条上山内布置临时带式输送机，实现掘进煤流的连续运输。由于三条上山距离较长、倾角大，分别布置带式输送机不仅成本高，还容易出现机械故障，存在安全隐患。鉴于此，提出了大倾角上山掘进时溜煤斜巷布置方式。

2 溜煤斜巷设计

2.1 设计原理

散料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度（单边对水平面的角度）称为“安息角”，又称为“休止角”。在这个角度形成后，再往上堆加这种散料，就会自然溜下，如果保持这个角度，则散料只会增高，底面积增大。在土堆、煤堆、粮食的堆放中，经常可以看见这种现象，不同种类的散料安息角各不相同，一般煤的自然安息角是45°。

2.2 溜煤斜巷布置方式的提出

基于以上原理，根据三条上山倾角较大的实际情况，设计提出利用溜煤斜巷将图1中的掘进工作面1及掘进工作面2中的掘进煤通过溜煤斜巷皆溜入中间一采区胶带上山中，通过一采区胶带上山临时带式输送机运出，既节省了2条临时带式输送机的资金成本，又降低了安全隐患。如图2、图3所示。

图2 溜煤斜巷平面布置方式

图3 溜煤斜巷剖面图

2.3 溜煤斜巷断面布置

溜煤斜巷的断面为2.4～3.0m宽的直墙半圆拱状，溜煤斜巷底板表面一侧分散铺设有间距为1.5m、30g/m的钢轨，另一侧设置有行人台阶，溜煤斜巷内钢轨与行人台阶之间布置有钢板加固的挡煤板，挡煤板上部吊挂有可摘卸的防护网。如图4所示。

图4 溜煤斜巷断面布置图

3 工程实践应用

基于以上设计，对一采区轨道上山及一采区回风上山掘进期间煤流运输进行优化，将一采区轨道上山及一采区回风上山掘进煤通过溜煤斜巷转运至一采区胶带上山，并对优化后的煤流运输效率、运输成本、设备故障率等进行观察、统计，既提高了运输效率，又节省了设备、运输成本，由于运输设备的减少，管理也更为方便了。此次优化改善效果明显，可为相似条件的运输提供指导与参考价值。

4 结论

（1）溜煤斜巷布置结构简单，设计合理新颖，布置精巧，断面小，施工容易，工程量小，设备投资少，便于清理。大倾角掘进时，铺设临时带式输送机比较短，较短的带式输送机铺设能解决长距离煤炭运输问题，有效地减少了设备投资，且大倾角上山工作面溜煤立眼可达到一眼多用。

（2）钢轨溜煤侧与行人侧之间采用薄墙分割，布置紧凑，缩小了溜煤斜眼断面，减少了施工工程量。在溜煤斜巷中间布置挡煤板并用钢板加固，上部吊挂可摘卸的防护网，溜煤斜眼堵塞时，可方便地摘下防护网进行清理。

（3）后期的掘进施工实践证明，溜煤斜巷在大倾角上山掘进时具有煤流运输简单、实用、高效的优点，优化了运输系统，减少了运输环节，实现了降低成本、保障安全的目的。