煤矿井下辅助运输的现状分析与发展趋势

何学龙 杨志强

(安徽淮海实业发展集团有限公司,安徽淮北 235000)

煤矿井下辅助运输的现状分析与发展趋势

何学龙 杨志强

(安徽淮海实业发展集团有限公司,安徽淮北 235000)

本文首先对国内外煤矿井下辅助运输的现状进行了简要的分析,阐述煤矿辅助运输的特点,然后介绍了当前国内外煤矿比较实用的几种新型高效辅助运输设备,提出我国煤矿井下辅助运输的发展趋势。

煤矿井下 辅助运输 设备 发展趋势

1 概述

煤矿辅助运输泛指煤矿生产中除煤炭运输之外的各种运输的总和，主要包括材料、设备、人员和矸石等的运输。它是整个煤矿运输系统不可或缺的组成部分。煤矿井下辅助运输按运行方式分为牵引式和自行式两大类，按轨路系统则分为吊轨式、卡轨式、齿轨式、无轨式、地轨式等。辅助运输一般以架线电力、防爆柴油机、蓄电池和钢丝绳为牵引动力。

2 煤矿辅助运输发展现状

2.1 国外辅助运输系统发展现状

世界一些主要采煤国家国早在上世纪50、60年代就开始着手解决本国煤矿井下辅助运输机械化问题，如德国、英国、捷克、俄罗斯、美国等发达国家。目前，这些国家已有单轨吊车、卡轨车、轮胎式运输车、架棚机等与集装箱、人车等配合作为采区运送人员、设备、材料的主要运输工具，较好地解决了辅助运输问题。比如美国和澳大利亚采用无轨胶轮车，综采工作面支架拆搬迁仅需7人，并在一周内完成；美莱克维尔2号井采用英格索兰公司生产的无轨铲运车创下了48小时搬迁完一个综合工作面的世界最高纪录，大大降低了成本和人力消耗。由于各国煤矿井下条件不同，因而侧重发展的辅助运输方式也各有所异。但总的发展趋势为：由钢丝绳牵引向柴油机牵引至蓄电池牵引，由轻型设备向重型设备，由单一功能向多种功能和由有轨运输向无轨运输的方向发展。

2.2 国内辅助运输系统发展现状

目前，我国煤矿大部分矿井的辅助运输系统仍然相当落后。据统计，我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的30%～40%。综采工作面搬家，国外一般仅需l～2周即可完成，用工200～500个，而我国煤矿采用传统方式需要25～45d，用工5000个以上，综采矿井每采百万吨煤辅助运输用工800～1200人·班，是先进国家的7～10倍。不仅如此，其事故率约占井下工伤事故总数的30%，仅次于顶板事故。其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后，效率太低，且不安全。

我国煤矿辅助运输机械化起步较晚，直至20世纪70年代后期，通过成套引进国外的装备和技术，才开始辅助运输国产化研制工作。到目前为止，我国已先后研制成功并定型生产了一批新型高效的煤矿辅助运输设备，如防爆柴油机单轨吊、绳牵引卡轨车、柴油机胶套轮齿轨卡轨车、无轨胶轮车、无极绳巷道连续牵引车等。有些设备在我国许多煤矿生产实践中已经得到了应用，并产生了巨大的经济和社会效益，部分设备的主要技术性能已经达到国外同类产品的先进水平。但总的来看，由于设备品种少未形成系列化，产品质量也不稳定，先进高效辅助运输设备关键控制技术(如液压控制系统技术、电液控制系统技术、制动系统、保护系统等)和关键零部件(如低污染防爆柴油机、油泵、液压马达等)制造技术还不过关，导致国内辅助运输设备与国外产品还存在较大差距。目前国内除少数矿井外，绝大多数煤矿尚未实现从地面或从井底车场直至采区工作面端头不经转载的直达运输，而是分阶段运输，从井下材料、设备供应点到井下工作面使用地点仍要经过多次转载，运输效率低，事故多，占用设备和用工人数也多。特别是采区的辅助运输机械化程度低这种状况还未得到改变。另外，有些关键零部件需要从国外进口，增加了设备的制造成本，销售价格偏高，也妨碍了辅助运输设备的推广应用。

3 煤矿辅助运输的特点

目前，煤矿辅助运输系统及其设备具有复杂性和类型的多样性，具体表现为：①运输线路随工作地点的延伸(缩短)或迁移而经常变化；②运输线路水平和倾斜相互交错连接；③工作地点分散，运输线路复杂，运输环节多；④待运物料品种繁多，形状各异；⑤井下巷道空间受限制，并有瓦斯和煤尘等爆炸性物质，且瓦斯为有毒气体，故需要防爆净化设备。

4 几种新型高效辅助运输设备的性能与特点

当前国内外煤矿比较实用的新型高效辅助运输设备主要有无轨运输设备(无轨胶轮车)、轨道运输设备和单轨吊车等三大类。与传统的辅助运输设备相比，这些设备在技术特性、运输效率和安全性能方面都具有许多明显的优点。

4.1 无轨运输设备(无轨胶轮车)

无轨胶轮车是一种井下胶轮运输车，该车不在轨道上运行，由承载车和牵引车构成，承载车在后部，牵引车在前部，前后车铰接，动力为蓄电池或者柴油机。其特点是装卸方便，运行灵活，水平转弯半径小，基本在3～6米；载重力大，能够运送液压支架等整体设备部件；爬坡能力很强，最大能够达到14°；运行速度很快，支架车可以达到1～4m/s，而人车和运料车高达2～8m/s，不过以蓄电池为动力车速相对较慢；对巷道底板不平度和硬度要求高，其抗压强度应不小于10～25N/cm2之间，如果条件允许最好是砂质岩或砂岩；实现从地面到采区直接运输，巷道面宽度不能低于3.6米。如果底板破碎需要及时清理，必要时使用混凝土对路面进行硬化处理。该设备特别适合于赋存较浅、倾角不大的近水平煤层矿井，也可用于顶、底板条件较好的竖井开拓方式的矿井。

4.2 轨道运输设备

4.2.1 防爆柴油机车

目前煤矿井下水平运输大巷的运输，主要以架线电机车及蓄电池机车为主。架线电机车由于是以井下整流电源驱动直流电机作为机车动力，需要大量的前期投资周期长，并且使用范围受到限制。防爆柴油机轨道机车牵引能力大、机动灵活，应用较为广泛。国内各研究部门及生产厂家先后研制开发了从1.5t到14t系列的防爆柴油机轨道机车。

4.2.2 齿轨车

一般指的是带钢轮和齿轨轮的机车。在平道上靠钢轮与轨道的粘着力高速运行。在斜巷上(小于10°)靠齿轨轮与齿轨的啮合低速牵引。因此这种机车能直接进入上下山斜巷和起伏不平的工作面运输巷和回风巷。缺点是自重和转弯半径较大，不大适合在采区运行。如果变坡较多，则铺设齿轨较长，影响成本和车速，只宜用于水平大巷及与其相连的坡度不大的主要上下山巷道使用。

4.2.3 卡轨车

包括绳牵引和柴油机牵引卡轨车，其特点是全部载重都落在巷道底板的的双轨上。与巷道支护条件无关，但对底板有一定要求。底鼓明显，积水较多的巷道不适合使用。因具有防掉道的卡轨轮及可靠的制动系统，能以较高的速度安全可靠的在轨道上运行。卡轨车的突出优点是承载能力大，爬坡能力强，运行速度快，安全性好。在失控等危险情况下也能自动紧急制动停车，特别适合于采区运输。近年来国外在综采设备搬家、材料和人员运输等方面都在大力发展卡轨车。在我国煤矿开采深度较浅，矿压较小，底鼓现象少，巷道断面小，支护条件差，采用液压支架等大型综采设备的矿井，适宜于卡轨车的发展。

4.2.4 无极绳连续牵引车

这是常州科研试制中心有限公司首创的一种新型高效的煤矿辅助运输设备。其主体的结构和工作方式结合了无极绳绞车与调度绞车的优点，主要用于采区集中运输巷和工作面顺槽的辅助运输。与传统的无极绳绞车相比较，无极绳连续牵引车具有运输距离长，运输能力大，速度可调，可变向，具有后备保护等特点。特别适用于坡度较小、曲线多、传统绞车布置困难的巷道，在矿井开采边角煤、煤柱煤等开采条件较差的资源时可以更好地发挥其优越性，充分体现其经济、实用、安全、高效的特性。可直接利用井下现有的轨道系统，不需对轨道及巷道进行改造，设备售价不高，特别适合我国煤矿的需要，是一种经济实惠的煤矿辅助运输设备，在国内迅速得到推广使用，可取代目前顺槽的调度绞车接力运输。

4.3 单轨吊车

单轨吊车是一种新型高效的煤矿辅助运输设备，适用于煤矿井下人员、材料设备和矸石等的辅助运输，可实现液压支架的整体搬运，主要用于大巷采区上、下山及采掘工作面的巷道运输。按牵引动力类别和使用特征分，包括防爆柴油机单轨吊车、防爆特殊蓄电池单轨吊车和钢丝绳牵引单轨吊车等三个类型。使用最多的是防爆柴油机单轨吊车，其特点是体积小，机动灵活，适应性强，不受底板状况的影响，过道岔方便；连续运输距离长，用于掘进巷道时能迅速延伸轨道，既安全可靠，经济性也好；可以实现从井底车场甚至从地面

(斜井或平巷开拓时)至采区工作面的直达运输。根据国外经验，采用单轨吊系统可以基本解决整个矿井的辅助运输机械化问题。当前我国还存在着大量的中小型矿井，矿井的井筒及巷道断面也都较小，巷道系统比较复杂，井型及巷道系统又不易改造。如果这些矿的巷道顶板比较稳定，支护条件较好，单件重量不太大(一般不超过15t)，特别是有底鼓的矿井，选用单轨吊运输系统比较合适。

5 煤矿辅助运输系统发展趋势

根据我国具体情况，借鉴国外经验，研制更多、更新、更高效的煤矿辅助运输设备来装备我国煤矿，同时有计划地加快对我国现有煤矿的技术改造，使其成为高产高效的现代化矿井，加快我国煤矿辅助运输现代化进程，与我国采掘机械化同步发展。具体如下：

一是加快我国煤矿特别是采区新型高效辅助运输设备的研制。根据我国矿井类型和生产技术条件，开发多品种、多系列，能够用于综采快速搬家、综掘高效运料和运人的新型高效辅助运输设备，使不同情况的矿井或采区有相应的设备可选。包括继续开发无轨胶轮车；加强轨道车辆的研制；完善和提高无极绳连续牵引车运输系统；复式能源电机车的研发等。

二是有计划地加快对我国煤矿现有辅助运输系统的技术改造，使其成为高产高效的现代化矿井。根据我国煤矿目前的实际情况，有条件的矿井可以全部采用无轨运输方式。设计有轨运输或改扩建矿井，采用柴油机车+无极绳连续牵引车运输系统；全部采用无极绳连续牵引运输系统；无轨车+无极绳连续牵引车有轨加无轨运输系统。

三是尽快建立起较完善的辅助运输设备试验场和检测中心，加快政策、法规和标准的制定，为保障煤矿的安全生产、提高产品的质量和可靠性提供技术手段。

四是加快新型矿井辅助运输设备的国产化进程及元部件和可靠性的攻关研究。包括新型防爆启动电机、监控系统、带湿式制动的驱动桥、电控系统和通讯信号系统等，提高其安全性和可靠性。

五是加强配套设备的研发和维护使用保养。

6 结语

煤矿辅助运输是整个矿井运输中的一个重要环节，尤其是现代化矿井对此更应高度重视。由于辅助运输由多个环节和各种运输设备配套而成，如果某个环节中断，就会使工作面和其他工作地点的作业陷于停顿，因此辅助运输系统工作的好坏直接关系到生产能否正常进行，而且选择合理的矿井辅助运输方式，提高矿井辅助运输的装备水平，对矿井的生产和经济效益起到很大的作用。2013年国家发布《关于推进煤炭装备制造业“十二五”发展的指导意见》，指出在煤矿高效辅助运输设备领域，重点研究辅助运输系统配套设备及工艺，大吨位无轨胶轮车，安全高效无极绳运输技术与装备。因而迫切需要建立一套适合我国煤矿井下地质条件的完整的辅助运输设备设计、加工、试验、检测、工业中试的研制开发体系，以满足国内煤矿对井下高效辅助运输设备的需求，缩短我国这一领域与国际先进水平的差距，为煤矿安全、高效生产提供装备保障。

[1]孙继平.煤矿辅助运输设备[M].江苏：中国矿业大学出版社,2008.

[2]崔海波,吴戈.煤矿机电与运输[M].湖南：湘潭大学出版社,2009.

[3]李明国,苏其亮.煤矿采区辅助运输新模式的研究与实践[J].煤炭科学技术,2008.

[4]李剑峰.新一代煤矿井下辅助运输设备研发与应用矿业装备[J].矿业装备,2014(2)：90-93.

[5]李红卫.煤矿井下辅助运输设备——卡轨车的应用[J].煤,2008(8)：59-60.

[6]张彦禄,高英,樊运平,王连柱.煤矿井下辅助运输的现状与展望[J].矿山机械,2011(10)：6-9.

This article briefly analyzes the present situation at home and abroad of subsidiary transportation of the undergroud coal mine firstly,and explain the characteristics of the coal mine auxiliary transportation,then introduces several pratical new type of high efficient auxiliary transportation equipment domestic and overseas,moreover,the trend of the development of the coal mine auxiliary transportation in china are also put forward.

the coal mine subsidiary transportation equipment development trend

何学龙(1981- ),男,工程师。2003年毕业于合肥学院机械工程系机械设计制造机自动化专业,现主要从事煤机装备技术研发与管理工作。