摘要：随着煤矿生产机械化程度的提高，各生产面采掘完成速度快，时间短，为准备下个面的生产，需快速搬迁和安装设备。辅助运输环节中的大量的设备、矸石及材料等运输，制约矿井安全、高效生产。目前，根据矿井开拓情况，国内大多数煤矿采用大倾角有轨绞车提升辅运系统，材料、设备、人员等从地面到工作地点要转载多次，需使用斜井绞车、平巷电机车和有角度起伏巷道用无极绳连续牵引绞车等分段运输，综合效率低、需配备较多辅运系统，因而工作人员多，安全事故频出。因此，需寻求高效、安全的辅助运输系统。本文对无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的设计进行研究。
关键词：无轨胶轮车；缓倾斜煤层；辅助运输
1 矿井开拓系统及辅运井巷的确定
本文以某煤矿为例对矿井的辅助运输系统进行设计探讨。矿井开拓系统及辅运井巷的确定井田宽约10km，长12.7km，面积约127.63km2。可采煤层分别为1-1、1-2、2-2上、2-2（2-2下）、3-1、4-2、4-3、5-2、5-3（5-3上）、5-3下、5-4煤层共11层。11层可采煤层资源量总计2720.63Mt，经计算矿井设计可采储量为1511.23Mt。本井田初期主采煤层2-2煤的埋深为191.77～380.96m，根据井田的地形地貌及煤层赋存条件，矿井不具备露天开采或平硐开拓条件，可采用斜井或立井开拓。
本矿井既可采用立井开拓，也可采用斜井开拓，但考虑斜井开拓具有如下优势：井筒施工技术要求低，施工设备简单，施工速度快；地面设施简单，抗振能力强；井筒装备简单；井底车场硐室小，工程量小；主运能力大，连续性强，效率高；有利于作为人员安全出口等，设计本矿井采用斜井开拓。
针对副斜井的倾角不同，设计3种方案进行比较，技术经济比较如表1所示。由表1可以看出，5.5°倾角工程量略大，工期长，3种情况的可比投资相差6400万元左右，而5.5°倾角的缓坡斜井减少了井下换装环节，可实现地面到井下连续无轨运输，系统简单快捷，提升能力大。因本矿井辅助运输运量大，采用大角度斜井绞车提升时，采用1条斜井时，辅助提升运力十分紧张，将成为制约矿井产量的瓶颈。因此，设计推荐副斜井采用5.5°倾角的缓坡斜井。
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表1 副斜井倾角比较表
2 矿井辅助运输设备方案
本矿井设计的缓坡副斜井、大巷及工作面顺槽坡度均不大于5.5°。根据煤层赋存情况、开拓方式和矿井开采特点，参照国内已运行的辅运系统，借鉴其成熟的经验，设计本矿井采用从地面→副井→大巷→工作面不转载连续的辅助运输方式。不转载辅运方式有多种形式，目前使用的设备有无轨胶轮车、单轨吊等运输方式，对2种方案进行相应比较，确定适合本矿井的辅运设备。
2.1无轨胶轮车辅运系统
根据无轨胶轮车在矿井中的使用情况，其优点：装卸方便，灵活便捷，对于井下巷道有多分支的高产高效矿井特别适合；对于工作面大型设备可以整体搬迁，且速度快、效率高；对于各种辅助运输，无需中间转载环节，运载能力大，可根据使用条件、功能、能力的需要，灵活配置不同型号车辆，同时有的车辆也可以一车多用。但是无轨胶轮因外形尺寸大、运输速度快，对巷道断面尺寸要求高，对在井下巷道运行安全要求高，一般设置机车绕行道或错车硐室，同时需设有安全可靠的行车信号闭锁监控装置。要求巷道底板不应有底鼓现象，路面应平整、硬化，路面厚度不宜小于150mm，底板抗压强度应不小于100～250kPa。
2.2单轨吊机车辅运系统
单轨吊一般用柴油机车做动力，其特点有：机动灵活，运距较长，因单体体积小，运行所需巷道断面小，转弯半径小。能自由运行在各线路上，单轨吊运行在长距离多岔道巷道内，悬吊轨道可根据需要延伸，能实现点对点无需转载直达运输。单轨吊车爬坡能力较强，根据现有辅运实例，最大爬坡角度可达18°，单轨吊对巷道坡度起伏适应能力强。但受巷道支护强度和巷道顶板状况的限制，运行速度慢，一般不超过2m/s，运输件不能太大和太重，否则设备需要解体运输，因此在井下需要设置大件组装硐室，过程繁杂；单轨吊系统对巷道顶部强度要求高，因而支护材料大多使用U型钢，钢材使用量大，使用维护成本高；单轨吊总承载量偏小且运行速度低，作为辅助运输量较大的矿井，其运输能力偏小。
2.3矿井辅运方式的确定
经过对无轨胶车与单轨吊优缺点的比较，本矿井煤层为近水平，开拓布置中各辅运巷道倾角均小于5.5°，又因本矿井采掘设备重（最重为69t），采掘速度快，设备搬迁频繁，因单轨吊载重量小，运行速度低，不合适本矿井重载量大的情况，因此设计推荐本矿井使用无轨胶轮车辅运方式。担负全矿井人员运输、材料、设备和矸石等辅运任务，同时满足整体运送大型设备的要求。
3 矿井达产时无轨胶轮运输车配置
本矿井辅助运输采用无轨胶轮车，矿井达产时所选无轨胶轮运输车配置如表2所示。
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表2 矿井达产时无轨胶轮车配置表
4 无轨胶轮车辅助运输系统的安全运行
本矿井副斜井及井下辅助运输巷道均按单车道双向行驶设计，为了保证安全行车，制定专门的车辆驾驶与操作规程，驾驶员必须有机动车驾驶证。无轨胶轮的运输必须严格按照调车制度运行，参考高速公路的管理运行模式，在车辆运行的巷道中设置醒目的交通标志，包括巷道弯道或视线受阻区段的限速、鸣笛标志。井下巷道两帮设置反光板，运输交叉点处设置自动交通信号装置。辅助运输巷每隔500m设专门的躲避硐室，做到行车不行人，需在巷道中其他作业时，设置醒目的作业标志，作业人员穿戴反光服；同向行驶的车辆必须保持100m的安全车距。必须设置有固定的人员上下车地点，在人员上下车地点设有照明装置和信号指示，人员上下车时禁止其他车辆通过，必须点清人数，做到人员不超载，人、物不混装，乘车人员不携带爆炸物。
结束语
本矿井最大班辅助运输总量约为258t，井下最大班运送人员约166人。车辆运行时，在副斜井和井下辅助运输巷道重车运行速度13～18km/h，空车运行速度18～23km/h，在地面、井下弯道及其他有要求慢行段重车、空车运行速度均取5km/h；无轨胶轮车人车运行速度低于18km/h。经统计每班净运输时间在4.5h以内，满足了矿井的辅助运输的需要，为矿井安全、高效生产提供了有力的保障。
参考文献：
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［2］张俊峰，李克民，王斌，等.煤矿井下无轨胶轮辅助运输系统的选型设计［J］.煤炭科学技术，2009，37（3）：56-58.
［3］刘海平.无轨辅助运输技术在老矿井应用的尝试［J］.煤炭工程，2012（10）：43-44+47.
论文作者:乔彩强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：矿井论文; 斜井论文; 胶轮论文; 巷道论文; 单轨论文; 井下论文; 煤层论文; 《基层建设》2019年第30期论文;