综采工作面搬家倒面高效辅助运输技术研究

郑 勇

（大同煤矿集团有限责任公司王村煤业公司，山西大同 037032）

0 前言

因煤矿实际生产需要，矿井综采工作面时常需进行搬家倒面作业，而随着煤矿科技的发展，煤矿开采的机械化水平越来越高，综采工作面所用机电设备不断增多，在实际搬家倒面作业中，有很多设备都需要运输，加之矿井地质条件较复杂，巷道空间较狭小，要想实现安全高效运输，这就对运输作业提出了更高要求。对此，了解辅助运输设备安全运行条件，实现对辅助运输设备的准确定位与安全监测也显得越来越重要。

1 辅助运输设备安全运行条件

在进行综采工作面搬家倒面作业时，时常需用到很多特种车辆，这些特种车辆在巷道内能否顺利运行，将直接影响到综采工作面搬家倒面速度。通过深入研究这些特种车辆安全运行条件，可显著提高运输速度，大幅缩短综采工作面搬家倒面时间。

1.1 辅助运输设备安全运行对巷道布设的要求

（1）巷道净断面。布设的巷道净断面应能确保需运输的最大件能顺利通过，且应依据运送最大件时，需配备的最大通风能力进行校核。

（2）巷道宽度。设计的巷道应足够宽，对于单向通过辅助运输设备的巷道，当通过辅助运输设备时，应确保运输设备与两侧的巷道壁或出水沟至少在6 cm以上；对于可进行双向行驶的巷道，所布设的巷道应更宽，应确保两车错车间距至少在3 cm以上，同时应布设一定的车辆躲避硐室[1]。

（3）巷道高度。布设的巷道高度，应确保运输车辆所拉液压支架行驶时，液压支架最高点与巷道顶板至少相距3 cm以上，对于巷道顶板上有管道设施，电缆线以及锚索装置的巷道，应确保运输的液压支架最高点与这些设施至少相距3 cm以上。

（4）巷道转弯抹角。设计巷道转弯抹角时可依据最大运输设备内外侧可达到的最小通过能力半径的中间值进行设计，具体如式（1）所示。

其中，R1代表车辆内侧转弯半径；R2代表车辆外侧转弯半径。

巷道转弯角度。布设的巷道转弯角度应至少在90°以上，若在实际生产中，受地质条件限制，无法布设这么大的转弯角度时，则应尽量把转弯处抹角尺寸做大，或多布设一些倒车硐室，以便所有车辆都能顺利通过。

坡道坡度，长度。辅助运输设备进行运输作业所走的平均坡度应在7°以下，所走坡道长度应在2 000 m以内，对于坡道较长的巷道，可通过加设缓冲路段的方式来解决，可依据每隔2 000 m左右的距离来加设一定长度的水平缓冲路段的方式进行解决。另外布设的巷道局部坡度应在10°以下，坡道长度应小于50 m。

巷道铺设。辅助运输车辆运行巷道底部应用混凝土铺设，实际铺设厚度应依据车辆对地比压与巷道预服务年限来定，但所铺设的混凝土厚度最小也应大于等于20 cm，且应选用强度等级在C20以上的混凝土进行铺设[2]。

1.2 辅助运输车辆安全运行对巷道的支护要求

（1）应强化巷道转弯处、交岔点处还有切眼处的支护强度，在实际支护作业中，应按下述规定来布设这些部位。

①应依据辅助运输设备顺利通过巷道时，转弯处及交叉点处的最大宽度来确定支护参数。

②当巷道转弯处及交岔点处所需最大宽度与主巷道最大宽度存在较大差距时，也可细分为两段，可依据每段的最大宽度来布设巷道。

（2）当用锚杆来进行巷道顶板支护作业时，最好应选用树脂锚固螺纹钢锚杆来进行支护。同时应采用组合支护的方式，如让高强度螺纹钢锚杆与W钢带锚索进行组合，来支护大断面巷道、工作面切眼处以及巷道转弯抹角处[3]。

（3）应强化巷道最大断面处的支护，当围岩为Ⅳ级与Ⅴ级时，应重点强化巷道转弯处的支护、交叉点处的支护以及工作面切眼处的支护。可把加强支护段的长度控制在2 m至5 m之间，且可依据巷道最大宽度情况来确定支护参数。

1.3 巷道配风

对辅助运输设备运行的巷道进行配风作业时，应依据同时运行最多车辆数的情况下来为巷道配风，实际配风量应大于2 m3/（min·kW）。

应依据巷道有效过风断面来计算巷道通风能力[4]。

2 装设高效辅助运输车辆定位系统

为对矿井当前现有车辆入井数量进行实时统计，并对各台入井车辆进行定位跟踪，实现矿井车辆运行情况的动态反应，以更好地辅助矿井进行应急救援工作。矿井可通过装设定位系统如KJ133定位系统，借助该定位系统来对矿井各综采工作面、辅运大巷沿线、各变电所以及主要巷道进行定位监控，这样可有效统计各车辆运行情况，具体包括各时段车辆具体位置、各月出车明细等，此系统的装设有助于矿井辅助运输车辆实现科学、合理管理，以最大限度地利用各种运输资源，提高实际运输效率。

3 辅助运输车辆安全运行监测技术

在实际运输作业中，为更好地保障安全运输，应对矿井中各车辆四周的瓦斯浓度进行监测，如可借助车载瓦斯断电仪来对矿井辅助运输设备四周的瓦斯浓度进行监测、显示、报警。当运输车辆四周的瓦斯浓度较高，在达到甚至超过断电仪预置断电值时，所装设的断电仪便会立即断电，让车辆停止工作。而当瓦斯浓度降至断电仪预制断电值以下时，断电仪会自动接通电源，各运输车辆便可继续正常运行，这样可更好地保障矿井安全生产[5]。

当甲烷浓度比预先设定的断电值低时，断电仪控制的相应防爆电磁阀不动作，车辆气压控制回路或液压控制回路不中断，车辆可实现正常运行；而当甲烷浓度比预设断电值高时，断电仪控制的相应防爆电磁阀便开始做出动作，以把车辆的气压控制回路或液压控制回路自动切断，让车辆自动停止工作。

4 矿井辅助运输作业主要用到的设备

当前综采工作面所用设备较多，在进行工作面搬家倒面作业时，应依据矿井工作面布设的各设备特点，选用相应的搬家倒面设备进行作业。人们依据各设备结构与功能的不同，可把特种车辆大致划分为四大类。

（1）铲板式搬运车

该种车辆主要动力源为防爆柴油机，前机架为一种铲板式结构，并配有两个轮胎。其主要用于运输综采三机设备、移变列车设备、输送机设备等。

（2）蓄电池铲板式搬运车

该种搬运车主要以蓄电池为动力源，其前机架也属于一种铲板结构，其主要负责运输大型三机设备、大型移变以及液压支架等。

（3）框架式支架搬运车

该车辆主要用于搬运液压支架，动力源为防爆柴油机，后机架为框架式结构。采煤工作面液压支架主要靠该车辆运输。

（4）多功能铲运车

该种车辆主要以防爆柴油机作为动力源，其用途较广泛，借助它可安拆及运输刮板输送机中部槽，同时还可用于多种其他辅助运输作业。

5 高效辅助运输车辆的选型与配置

5.1 合理选择辅助运输车辆

（1）综采面各设备的运输，可按表1所示的方式来配备车型。

（2）在实际生产中，各矿井应依据自身煤层厚度的不同与采高类型，来科学合理地配备辅助运输车辆。如在开采薄煤层时，可配备框架式搬运车、多功能铲车等。开采中厚煤层时，可配备铲板式搬运车、框架式支架搬运车以及多功能铲车。开采厚煤层时，可配备蓄电池铲板式搬运车、铲板式搬运车以及框架式支架搬运车。

表1 各设备应配备的运输车型

5.2 合理配置辅助运输车辆的数量

对于车辆数量的配置，应依据实际生产情况及工作面各设备的多少，计划施工周期等因素来确定，同时应充分借鉴以往工作面搬家倒面施工情况，来科学、合理地布设综采工作面辅助运输车辆数量，最终配置应使工作面各项运输作业实现稳定连续可靠，以最大限度节约工作面搬家倒面时间[6]。

6 结束语

总之，近年来随着各矿井生产效能的提高，矿井各工作面的搬家倒面工作也越来越频繁，通过研究综采工作面搬家倒面高效辅助运输技术，有助于人们更科学、更合理地选用综采工作面搬家倒面运输设备，进而提高设备运输效率，降低搬家倒面成本，缩短搬家倒面时间，对矿井各工作面的快速接续具有重要意义。