新建矿井辅助运输方式选择及设备选型研究

吴海军

摘 要：煤矿辅助运输是整个煤矿运输系统不可或缺的重要组成部分。结合神华宁夏煤业集团有限责任公司双马一矿生产实际，对其辅助运输方式选择及设备的选型进行了分析，提出了符合矿井实际、技术先进的无轨运输方式。

关键词：辅助运输方式；设备选型；安全

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2015）15-0184-02

1 矿井概况

神华宁夏煤业集团有限责任公司双马一矿位于宁夏回族自治区灵武市东南约60km处，本矿井设计生产能力4.0Mt/a。本矿井采用斜井开拓，为近水平煤层开采，主要可采煤层倾角一般为0°～3°。采用综合机械化采煤，综掘机掘进，锚喷支护。

本矿井主要大巷为锚杆（喷）支护，顺槽为锚网支护，矿井主要辅助运输的物料为水泥、砂石、坑木、锚杆等，主要运输的设备为采掘工作面装备和电器设备。根据矿井的开拓布置、开采顺序，辅助运输系统设备选型应以初期达产时的运输距离为依据，初期达产时运量、矿井初期最大运距为5.42km，运输最大件为综采端头支架，其质量为41.5t。

2 矿井辅助运输方式的选择

针对本矿井煤层赋存条件、开拓方式和开采特点，下面将比较适宜本矿井连续辅助运输的防爆柴油机无轨胶轮车、防爆柴油机单轨吊机车、防爆柴油胶套轮齿轨卡轨机车等几种运输方式。

2.1 单轨吊机车运输系统

柴油机单轨吊车，其特点是：体积小，机动灵活，运距不限，通过巷道断面小，转弯半径小，可在分支线路自由运行，其悬吊轨道延伸比较容易，它可在多岔道长距离范围内运输，可实现从井底车场甚至从地面（斜井）至盘区工作面的不经转载的直达运输。由于是吊挂式运输，与巷道底板状况无关，有效利用巷道断面，运行阻力小，效率较高。但是，单轨吊车本身由于受巷道支护强度和稳定性以及巷道顶板状况的限制，运行速度最大2m/s，效率相对较低。因此，本矿井不宜全矿井采用单轨吊运输方式，但是首采工作面辅助运输顺槽由于角度大，需要整体运输液压支架，考虑总体运输工作量不大，使用柴油机单轨吊运输系统。

2.2 防爆柴油胶套轮齿轨卡轨机车运输系统

防爆柴油胶套轮齿轨卡轨机车是在机车驱动轮的踏面上加一层胶质轮套，从而增大了驱动轮与钢轨表面的粘着系数，同时，在机车上增设新的可靠的制动装置，使机车的爬坡能力大大提高，它可直接进入大巷和起伏不平的工作面运输巷和回风巷，可在普通窄轨上运行，便于井上、下的衔接，运输材料、设备无需中间换装。但胶套轮齿轨机车运输系统对井下工作面设备的搬迁及其它大型设备的运输，操作工艺复杂，费时费力，效率低，对运输坡度的适应性差。由于煤矿井下巷道条件差，湿度大，易积水，胶套轮机车运输难以适应，为确保系统安全可靠，本文不推荐防爆柴油胶套轮齿轨机车运输方案。

2.3 无轨胶轮车运输系统

无轨胶轮车机动灵活、方便快捷，装卸方便，特别适合高产高效矿井及沿煤层开拓的多分支巷道；便于采掘工作面的设备搬迁，工作面搬家时间短，运输效率高，占用人员少，且目前普通无轨胶轮车的开发制造已基本国产化，可以满足矿井生产中的中小设备、材料及人员运输要求，基本解决了依赖进口的难题。但无轨胶轮运输存在车体较宽，行驶速度较快，要求巷道有较宽的安全间隙，还要设置必要的会让车点和转弯硐室，对巷道底板的硬度和不平度都有较高的要求，要求巷道有较大的垂直弯道半径。初期设备、矿建投资较高，但运行费用低。

经上述综合分析比较，结合国内在用辅助运输系统的实际情况，鉴于本矿井为近水平煤层，煤层倾角小，巷道的坡度一般不大于6°，采掘设备质量大，采、掘推进速度快，要求工作面搬家倒面时间短。因此，无轨胶轮车连续运输方式无疑为首选的辅助运输方式，该运输方式除一次性投资高外，系统维护工作量少，运行速度快、能力大、效率高，为有效利用工时、提高工效及实现快速采掘创造了有利条件，故本矿井辅助运输方式主要采用柴油机无轨胶轮车连续运输系统。辅助运输系统为：地面→副斜井→辅助运输大巷→工作面辅助运输顺槽→采掘工作面。

3 无轨胶轮运输车设备选型方案

3.1 中、轻型无轨胶轮车选型

对于中、轻型无轨胶轮车运输设备，考虑了全部引进防爆柴油机多功能矿用运输车、全部选用国产无轨胶轮运输车和主要运输设备引进与部分运输设备国产相结合的三种方案。全部引进防爆柴油机多功能矿用运输车，能一车多用，通过配备不同的拖车车厢，可用来运输人员、材料、大型设备部件和小型设备等，机动灵活，性能优良，使用可靠，多个矿井已有使用，效果较好，但鉴于本矿井开采范围大，需用无轨胶轮车较多，若全部采用进口车辆，矿井初期投资较高；若矿井全部选用国产无轨胶轮运输车，虽然初期投资较少，但目前国产无轨胶轮车，有些产品可靠性较差，故障率较高。鉴于上述原因，本矿井无轨胶轮车选用进口和国产设备相配合的使用方案。

（1）为了便于井下某些散装物料的运输，方便卸载，设计选用国产WC5型5t矿用低污染防爆柴油机无轨胶轮车和WC5型5t防爆柴油机自卸无轨胶轮车。WC5型5t防爆胶轮车配备65kW防爆柴油机，主要技术参数为：额定装载质量5000kg，满载行驶速度7.5～36km/h，最大行驶坡度14°，最小转弯半径：外缘7.2m，内缘3.8m。

（2）运送人员：设计选用WC20R型国产防爆运人胶轮车。

WC20R型防爆运人胶轮车配备60kW防爆柴油机，采用全金属封闭客厢，整体高度低，承载能力大，转弯半径小，其主要技术参数为：额定装载20人。满载行驶速度7.5～28km/h，最大纵向行驶坡度16°，最大横向行驶坡度7.0°，最小转弯半径：外缘6.6m，内缘3.5m。

（3）考虑长材料、重量不同材料，设计配备部分WqC2J型加长平板式防爆胶轮车和国产WC8型8t矿用低污染防爆自卸无轨胶轮运输车。WC8型8t矿用低污染防爆自卸无轨胶轮运输车配备85kW防爆柴油机，其主要技术参数为：额定装载质量8000kg，重车满载行驶速度7～30km/h，最小转弯半径：向内3.5m，向外6.9m，最大纵向行驶坡度15°，最大横向行驶坡度7.5°。

（4）为了便于井下生产调度指挥、紧急抢修时运送检修人员及小型设备等，设计选用国产WqC2J型2t双排座5人生产指挥防爆胶轮车，配备50kW防爆柴油机。其主要技术参数为：额定装载质量1500kg，可乘座5人，重车满载行驶速度7～30km/h，最大纵向行驶坡度13.5°，最大横向行驶坡度7.0°，最小转弯半径：向外7.0m。

3.2 各种中、轻型无轨胶轮车的数量配置

根据本矿井的巷道坡度，井下各辅助运输巷道坡度为0°～6°，并根据本矿井中、轻型无轨胶轮车选型方案，设计胶轮车运行速度如下：

井下各辅助运输巷道：重车运行速度15km/h，空车运行速度23km/h；井下弯道段及其它有要求慢行段：空、重载均取3～7km/h；井下运输大巷、工作面顺槽（α=0°～2°）运行速度：重载取18km/h，空载取25km/h。经计算，矿井初期达产时的中、轻型无轨胶轮车台数，考虑到车辆种类不同、运输不均衡系数及备用量，中、轻型无轨胶轮车具体数量如下：

（1）选用国产WC5型矿用低污染防爆柴油机5t自卸式防爆胶轮车20台。

（2）运送人员：设计选用国产WC20R型20人防爆运人胶轮车20台。

（3）运送长材料、稍重设备，选用国产WC5型加长平板式防爆胶轮车10台，国产WC8型8t矿用低污染防爆自卸无轨胶轮运输车10台。此外，另设计选用国产QL6490GLS生产指挥防爆胶轮车2台。中、轻型无轨胶轮车运送物料、矸石、小型设备均不用转载，可直达运输。

3.3 铲运车、特种车辆、专用车辆配置

考虑到重型无轨胶轮车运输设备、多功能车、特种车辆国内虽有相关产品，但生产技术不成熟，主要选用进口，部分用国产。设计选用2套国产WC10EJ型10t多功能车，配用174.5kW防爆柴油机，配有RAS快速连接系统，并配带铲斗、铲叉、卷带器和电缆收放器等，并可快速连接。其主要技术参数为：额定装载质量10000kg，重车满载行驶速度4.4～25.2km/h，最小转弯半径：向内3.1m，向外6.3m，最大纵向行驶坡度14.5°，最大横向行驶坡度7.5°。