在煤炭開采與運輸?shù)膹碗s體系中，煤倉扮演著舉足輕重的角色。它猶如一個關鍵的樞紐，連接著煤炭生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。從采煤工作面開采出的煤炭，首先會被輸送至煤倉進行暫時儲存，其存在有效解決了煤炭生產(chǎn)過程中不同運輸環(huán)節(jié)運量不平衡的現(xiàn)象，通過存儲實現(xiàn)運量緩沖，比如采煤機高速作業(yè)時的出煤量與后續(xù)運輸設備的運輸量往往存在差異，煤倉就可起到調(diào)節(jié)作用；同時，在不同運輸方式切換過程中，如從間隙運輸?shù)牡V車運輸轉換為連續(xù)運輸?shù)钠н\輸，煤倉也能發(fā)揮調(diào)節(jié)匹配的功能；并且還能解決高低落差之間煤炭轉移的問題。而煤倉容量的合理確定，直接關系到整個采礦系統(tǒng)的高效運行與經(jīng)濟效益，因此對其深入研究十分必要。

煤倉容量計算

按采煤能力計算

在采煤作業(yè)中，采煤機連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產(chǎn)量是確定煤倉容量的重要依據(jù)之一。其計算公式為：

在這個公式里，各個參數(shù)都有著特定的含義與作用。Q?代表防漏風留煤量，通常取值在 5 - 10t，這部分煤量的預留主要是為了防止煤倉出現(xiàn)漏風情況，保證煤倉內(nèi)部的儲存環(huán)境穩(wěn)定，避免煤炭因漏風而發(fā)生氧化、自燃等問題；L表示采面長，單位為 m，采面長度的大小直接影響著每次采煤的產(chǎn)量，較長的采面在采煤機作業(yè)時能夠切割更多的煤炭；M是采高，即煤層被開采的高度，它也是決定采煤量的關鍵因素，采高越大，單次采煤量相對越多；B為進刀深度，單位同樣是 m，進刀深度體現(xiàn)了采煤機每次切入煤層的深度，進刀深度的合理選擇不僅影響采煤效率，也與采煤量密切相關；γ指煤的體積質(zhì)量，單位是t/m³，不同種類的煤炭其體積質(zhì)量存在差異，這一參數(shù)反映了煤炭的密度特性，是計算產(chǎn)量必不可少的要素；C?代表采面采出率，以百分比表示，它綜合考慮了采煤過程中的煤炭損失情況，如開采過程中因頂板管理、煤壁片幫等原因導致的煤炭損失，采出率越高，說明煤炭資源的利用越充分；K?是同采工作面系數(shù)，其取值與采煤方式相關，綜采時K? = 1，普采時K? = 1 + 0.25n ，這里的n表示采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)，該系數(shù)考慮了不同采煤方式下多個工作面同時作業(yè)時對煤倉容量的影響，當有多個普采工作面同時作業(yè)時，煤倉需要儲存更多的煤炭以滿足生產(chǎn)需求 。通過這個公式，可以較為準確地根據(jù)采煤能力來計算煤倉應具備的容量，以確保采煤過程中煤炭的順利儲存與后續(xù)運輸。 例如，某綜采工作面，采面長 200m，采高 3m，進刀深度 0.8m，煤的體積質(zhì)量為 1.4t/m³ ，采面采出率為 95%，防漏風留煤量取 8t，此時同采工作面數(shù)為 1，那么根據(jù)公式計算可得煤倉容量Q = 8 + 200×3×0.8×1.4×0.95×1 = 636.8t。

按大巷裝車能力計算

按大巷裝車能力計算煤倉容量時，主要依據(jù)大巷列車間隔時間內(nèi)采區(qū)高峰產(chǎn)量，其計算公式為：Q = Q? + Qh·ti·ad（t） 。

Q?依然是防漏風留煤量，取值范圍在 5 - 10t 。Qh表示采區(qū)高峰生產(chǎn)能力，單位為 t/h，一般情況下，采區(qū)高峰生產(chǎn)能力是平均產(chǎn)量的 1.5 - 2.0 倍，這是因為在生產(chǎn)過程中，存在一些特殊時段，如設備運行狀態(tài)良好、工人操作熟練等情況下，采區(qū)的產(chǎn)量會高于平均水平 。ti指列車進入裝車站的間隔時間，通常在 20 - 30min，這個時間間隔反映了大巷運輸?shù)墓?jié)奏，間隔時間越短，說明運輸效率越高，但對煤倉的緩沖能力要求也越高；ad為不均衡系數(shù)，機采取 1.15 - 1.2，炮采取 1.5，該系數(shù)考慮了采煤過程中的不均衡性，例如炮采過程中，由于爆破作業(yè)的影響，煤炭的產(chǎn)出量在不同時間段可能會有較大波動，所以炮采的不均衡系數(shù)相對較高 。假設某機采采區(qū)，防漏風留煤量取 6t，采區(qū)高峰生產(chǎn)能力為 300t/h，列車進入裝車站的間隔時間為 25min

 

按采區(qū)高峰能力計算

這種計算方式主要是針對采區(qū)高峰生產(chǎn)延續(xù)時間進行的，公式為：Q = Q? + (Qh - Q)thc·ad（t） ，它主要用于Qh＞Q的情況，目的是保證采區(qū)的連續(xù)生產(chǎn)。

Q?還是防漏風留煤量，在 5 - 10t 之間 。Qh代表采區(qū)高峰生產(chǎn)能力，t/h，一般為 (1.5 - 2.0)Ap（Ap為平均產(chǎn)量） 。Q表示采區(qū)裝車站通過能力，單位是 t/h，它反映了裝車站在單位時間內(nèi)能夠處理的煤炭量；thc是采區(qū)高峰生產(chǎn)延續(xù)時間，機采為 1 - 1.5h，炮采為 1.5 - 2.0h，這個時間體現(xiàn)了采區(qū)在高峰生產(chǎn)狀態(tài)下能夠持續(xù)的時長，時長越長，煤倉需要儲存的煤炭量就越多；ad同樣是不均衡系數(shù)，機采取值 1.15 - 1.2，炮采為 1.5 。比如，某機采采區(qū)，防漏風留煤量為 7t，采區(qū)高峰生產(chǎn)能力為 250t/h，采區(qū)裝車站通過能力為 200t/h，采區(qū)高峰生產(chǎn)延續(xù)時間為 1.2h，不均衡系數(shù)取 1.15，通過公式計算可得煤倉容量Q = 7 + (250 - 200)×1.2×1.15 = 76t 。當采區(qū)上 (下) 山和大巷均采用膠帶輸送機運煤時，采區(qū)煤倉容量按不小于 1 - 2h 采區(qū)高峰產(chǎn)量確定，這種情況下，煤倉容量的確定相對較為簡單直接，只需根據(jù)采區(qū)高峰產(chǎn)量和時間來計算即可 。

影響煤倉容量的因素

采區(qū)生產(chǎn)能力

采區(qū)生產(chǎn)能力是影響煤倉容量的核心因素之一。當采區(qū)生產(chǎn)能力較大時，在單位時間內(nèi)產(chǎn)出的煤炭量就會增多。比如一個日產(chǎn)萬噸的大型采區(qū)與日產(chǎn)千噸的小型采區(qū)相比，大型采區(qū)短時間內(nèi)就會有大量煤炭產(chǎn)出。若煤倉容量過小，就無法及時儲存這些煤炭，導致采煤工作面不得不暫停生產(chǎn)，等待煤倉有足夠空間存儲煤炭，這不僅降低了采煤效率，還可能對設備造成不必要的損耗。相反，如果采區(qū)生產(chǎn)能力較小，煤倉容量過大，則會造成資源浪費，增加建設成本與維護成本。在實際生產(chǎn)中，隨著開采技術的不斷進步，一些采區(qū)通過采用更先進的采煤設備和工藝，生產(chǎn)能力得到大幅提升，這就要求對煤倉容量進行重新評估與調(diào)整，以適應新的生產(chǎn)需求。例如，某采區(qū)原本采用普通采煤設備，生產(chǎn)能力為每小時 100t，配套的煤倉容量為 500t 。后來該采區(qū)引進了先進的綜采設備，生產(chǎn)能力提升至每小時 200t，原有的煤倉容量就無法滿足生產(chǎn)需求，經(jīng)過重新計算，將煤倉容量擴大至 1000t，才保證了生產(chǎn)的順利進行 。

裝車站與大巷運輸能力

裝車站的通過能力直接關系到煤倉中煤炭的輸出速度。如果裝車站通過能力較低，不能及時將煤倉中的煤炭裝載并轉運出去，煤倉就會很快被填滿，限制采煤工作的持續(xù)進行。例如，一些老舊的裝車站，設備老化、作業(yè)流程繁瑣，每小時只能裝載 50t 煤炭，而此時采區(qū)煤倉的進煤速度為每小時 80t，那么煤倉很快就會堆滿，采煤工作不得不中斷 。大巷運輸能力同樣至關重要，它決定了從裝車站運出煤炭的效率。當大巷運輸能力不足時，即使裝車站能夠快速裝載煤炭，也無法及時將其運走，煤倉依然會面臨積壓的問題 。大巷采用小型礦車運輸，運輸能力有限，而采區(qū)生產(chǎn)能力提升后，就會出現(xiàn)煤炭在煤倉中積壓的情況 。只有當裝車站通過能力和大巷運輸能力與采區(qū)生產(chǎn)能力相匹配時，才能確定出合理的煤倉容量，保證整個煤炭運輸系統(tǒng)的高效運行 。比如，某采區(qū)裝車站每小時能裝載 150t 煤炭，大巷運輸能力為每小時 180t，采區(qū)高峰生產(chǎn)能力為每小時 200t ，經(jīng)過計算，確定煤倉容量為 800t，在這種情況下，即使在采區(qū)高峰生產(chǎn)時段，也能保證煤炭的順利存儲與運輸 。

煤倉容量與采礦效率的關系

保障連續(xù)生產(chǎn)

在采礦作業(yè)中，合適的煤倉容量是保障連續(xù)生產(chǎn)的關鍵要素。采煤工作面的煤炭產(chǎn)出過程并非是勻速穩(wěn)定的，會受到設備運行狀況、地質(zhì)條件變化等多種因素影響。例如，當采煤機在遇到煤層斷層、頂板破碎等復雜地質(zhì)條件時，采煤效率會有所下降，但在地質(zhì)條件良好的區(qū)域，采煤機可以高速運行，短時間內(nèi)產(chǎn)出大量煤炭。若煤倉容量過小，一旦采煤機處于高產(chǎn)狀態(tài)，煤倉很快就會被填滿，后續(xù)開采出的煤炭無處儲存，采煤工作面就不得不停止作業(yè)，等待煤倉騰出空間，這就導致了生產(chǎn)中斷。而當煤倉容量足夠大時，即使在采煤機高產(chǎn)時段，也能容納大量煤炭，采煤工作面可以持續(xù)作業(yè)，保證了煤炭開采的連續(xù)性。同樣，在煤炭運輸環(huán)節(jié)，運輸設備也可能出現(xiàn)故障、維修等情況導致運輸暫時中斷。若此時有足夠容量的煤倉，就可以將采煤工作面開采出的煤炭暫時儲存起來，避免因運輸中斷而使采煤工作停滯，確保整個采礦作業(yè)流程的順利進行。

提高設備利用率

足夠的煤倉容量對提升采掘設備和運輸系統(tǒng)的利用率有著顯著作用。對于采掘設備而言，當煤倉容量充足時，采煤機、掘進機等設備可以按照自身的最佳工作節(jié)奏運行，無需因煤倉滿倉而頻繁停機等待。以采煤機為例，其在運行過程中，頻繁的啟動和停止不僅會降低采煤效率，還會增加設備的磨損和能耗。有了合適容量的煤倉，采煤機可以持續(xù)采煤，減少不必要的停機次數(shù)，從而提高了設備的工作時間和采煤量，進而提升了采掘設備的利用率。從運輸系統(tǒng)角度來看，煤倉可以起到調(diào)節(jié)運輸量的作用。當運輸系統(tǒng)的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)運輸能力不足時，煤倉可以儲存多余的煤炭，避免煤炭在采掘工作面堆積，影響采掘設備的正常工作。比如，大巷運輸?shù)牡V車數(shù)量有限，在煤炭產(chǎn)量高峰期，無法及時將所有煤炭運走，此時煤倉就可以儲存部分煤炭，使采掘設備繼續(xù)工作。等運輸系統(tǒng)恢復正常運輸能力后，再將煤倉中的煤炭運出，這樣就保證了運輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高了運輸設備的利用率。此外，合理的煤倉容量還可以使不同運輸環(huán)節(jié)之間更好地銜接，減少因運輸不匹配而導致的設備閑置時間，進一步提高整個運輸系統(tǒng)的效率。

煤倉容量設計案例分析

以某現(xiàn)代化大型煤礦為例，該煤礦采用綜采工藝，生產(chǎn)能力較高。在煤倉容量設計時，首先依據(jù)采煤能力進行計算。其采煤工作面長度L為 250m，采高M為 3.5m，進刀深度B為 0.7m，煤的體積質(zhì)量γ為 1.35t/m³ ，采面采出率C?為 96%，防漏風留煤量Q?取 8t，同采工作面數(shù)n為 1（因采用綜采，同采工作面系數(shù)K? = 1） 。根據(jù)公式Q = Q? + LMBγC?K?n，計算可得Q = 8 + 250×3.5×0.7×1.35×0.96×1 = 835.7t 。

 

按采區(qū)高峰能力計算時，采區(qū)高峰生產(chǎn)能力Qh為 400t/h，采區(qū)裝車站通過能力Q為 300t/h，采區(qū)高峰生產(chǎn)延續(xù)時間thc為 1.3h，不均衡系數(shù)ad取 1.15，防漏風留煤量Q?為 8t 。根據(jù)公式Q = Q? + (Qh - Q)thc·ad，計算得出Q = 8 + (400 - 300)×1.3×1.15 = 157.5t 。

綜合考慮三種計算方式，并結合該煤礦的實際生產(chǎn)情況與發(fā)展規(guī)劃，最終確定煤倉容量為 800t 。在實際運行過程中，該煤倉有效地保障了采煤工作面的連續(xù)生產(chǎn)。在采煤機高產(chǎn)時段，煤倉能夠儲存多余的煤炭，避免了因煤倉滿倉而導致的采煤機停機；同時，在運輸系統(tǒng)出現(xiàn)短暫故障時，煤倉中的煤炭也能保證后續(xù)生產(chǎn)的順利進行，確保了整個煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行，提高了煤炭的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益 。通過這個案例可以看出，在煤倉容量設計時，需要綜合運用多種計算方法，并充分考慮各種實際因素，才能確定出最適合煤礦生產(chǎn)的煤倉容量 。

小結

煤倉容量的確定是一個復雜且關鍵的過程，它緊密關聯(lián)著采礦作業(yè)的各個環(huán)節(jié)。從計算方法來看，按采煤能力計算可精準把握采煤作業(yè)中單次割煤產(chǎn)量對煤倉容量的需求；按大巷裝車能力計算，能依據(jù)大巷運輸?shù)膶嶋H情況，確定煤倉在裝車站運行節(jié)奏下所需的容量；按采區(qū)高峰能力計算，則著重考慮了采區(qū)在高峰生產(chǎn)時段的特殊情況，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。這些計算方法相互補充，為確定合理的煤倉容量提供了科學依據(jù)。影響煤倉容量的因素眾多，采區(qū)生產(chǎn)能力是主導因素，其大小直接決定了煤倉需要儲存煤炭量的多少；裝車站與大巷運輸能力則從煤炭輸出的角度，影響著煤倉容量的確定，只有當三者相互匹配時，才能實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)與運輸?shù)母咝с暯?。合理的煤倉容量對采礦效率有著極大的提升作用，它不僅能保障采礦作業(yè)的連續(xù)進行，避免因煤炭存儲與運輸不暢導致的生產(chǎn)中斷，還能提高采掘設備和運輸系統(tǒng)的利用率，減少設備的閑置與損耗，降低生產(chǎn)成本。