ST-2D柴油鏟運機在高峰井下深部的應用

何 北 董 軍

（廣西高峰礦業有限責任公司，廣西 南丹 547205）

ST-2D柴油鏟運機在高峰井下深部的應用

何 北 董 軍

（廣西高峰礦業有限責任公司，廣西 南丹 547205）

介紹ST-2D柴油鏟運機在斜井中整體下放的力學分析和安全措施工藝、注意事項。ST-2D柴油鏟運機能通過現有提升通道下放到高峰深部作業對高峰公司推行高效的無軌化作業具有決定性的重要意義。

鏟運機；整體；下放；安全措施

廣西高峰礦業有限責任公司在1994年6月份開始投入3臺CTX-5N和2臺CTX-6B用于廣西南丹大廠100#礦體開采運輸，取得良好的經濟效果和安全效果。但隨著礦山開采深度增加，深部地熱難題較難解決并且斜坡道開拓超深，2001年以后高峰公司深部作業主要依靠風動裝巖機、電動裝巖機作業，存在效率低、點多面廣、安全難監護的困難。隨著國家對非煤礦山安全監管力度的加強，現在的生產組織模式已不能滿足高峰公司的安全生產要求。2010年高峰公司購進一臺湖南有色重型機械有限責任公司生產的 AT2000天井鉆機并成功地在-150米和-60米水平中段打出兩個深度達90米直徑2米的通風天井，有效地降低了深部-151米和-200米中段的熱害。高峰公司經考察研究決定購進3臺瑞典阿特拉斯公司生產的ST-2D柴油鏟運機投放到-151米和-200米中段作業，降低安全作業風險。根據高峰公司的實際情況，只能通過斜井才能將ST-2D柴油鏟運機下放到-151米和-200米水平中段。為確保將重型設備利用斜井安全下放到位，必須對相關的設備性能、通道狀況和提升機的提升能力進行調查分析，才能形成合理、安全的施工組織。

1 ST-2D柴油鏟運機的基本性能

（1）ST-2D柴油鏟運機的基本性能：整機重量11540kg，外型尺寸：機長6645mm，機寬1638mm，機高2086mm（含司機安全棚）。機體最低離地間隙 260mm，尾部最低離地間隙675mm，最大離地角度20°，前后輪胎軸距2540mm。

（2）拆下司機安全棚，降低整機高度：ST-2D柴油鏟運機拆下司機棚后的機高 1800mm，輪胎內寬 1000mm、外寬1600mm。

（3）ST-2D柴油鏟運機車輛爬坡性能表（部分摘選）：

百分坡度 換算坡度 1檔（公里/時） 負載情況25.0﹪ 14° 2.7 滿載30.0﹪ 16.7° 2.5 滿載25.0﹪ 14° 2.8 空載30.0﹪ 16.7° 2.8 空載備注：1、30.0﹪按滿載上坡一檔計算41.6米/分鐘。2、30.0﹪（即16.7°）可以由本機的能力自行上下坡，亦即本機制動力最低可克服16.7°的坡度，而不致于自行溜車滑下。

2 盲斜井運輸通道情況

（1）探井主斜井：斜井坡度28°，人車軌道為24KG，軌道寬600MM，箕斗軌道為43KG，軌道寬1550MM，斜井全長560米。斜井右邊踏步有混泥土保護墻。

（2）4#盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井全長540米。斜井右邊踏步比軌道面約低200MM。

（3）6#盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井全長280米。

（4）5##盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井至-103米馬頭門長86米。根據實際情況需進行巷道斷面寬度和高度檢測。

（5）相關下放通道提升設備性能：主斜井人車卷揚、4#、6#盲斜井卷揚提升機均為JK2.0-30，可提升10噸靜載荷。主斜井人車卷揚、4#、6#盲斜井卷揚下放鏟運機時直接牽引下放可提供10噸的載荷。

3 ST-2D柴油鏟運機的力學模型分析

（1）30.0﹪（即16.7°）時的力學模型分析

1）用工作制動器時總制動力矩：

2）空載駐車用停車制動器時總制動力矩：

結論：當鏟車在斜坡道上運行時，只要斜坡道上能提供大于9900KN/M的制動力矩，鏟運機即能安全自行下放。

（2）30°時由鏟車自身制動力下放的力學模型分析用工作制動器時總制動力矩：

結論：當鏟車在30°斜坡道上運行時，由于所需的制動力矩17246KN/M大于鏟車自身能提供的坡道安全運行的制動力矩9900KN/M，故鏟運機不能直接在30°斜坡道下放，必須借助安全可靠的牽引力。

（3）30°時在卷揚牽引下鏟車下放的力學模型分析：根據1、2的力學模型分析，因在同等斜坡和同樣鏟車（制動輪半徑相同）的情況下，分析斜坡上鏟車自身重力分力和滑動阻力以及所需卷揚機最大牽引力即可。

1）卷揚機牽引力需提供的總制動力矩：

即

2）卷揚機需提供牽引力T：

即

（4）30°時在卷揚牽引下鏟車下放時途中柴油機熄火的力學模型分析：根據1、3的力學模型分析，因在同等斜坡和同樣鏟車（制動輪半徑相同）的情況下，斜坡上途中柴油機熄火時鏟車只能提供空載駐車用停車制動器時總制動力矩。因此需分析鏟車自身重力分力和卷揚機最大牽引力以及滑動阻力所產生的制動力矩。

1）卷揚機牽引力需提供的總制動力矩：

備注：A、rk為ST-2D型鏟運機輪胎半徑，g為重力加速度。

B、計算公式和相關條件參考【地下鏟運機】P280頁內容。

（5）分析：主斜井人車卷揚、4#、6#盲斜井卷揚可提升10噸載荷，即牽引鋼絲繩可最大提供98000 KN的靜止載荷，根據卷揚提升機制動總力矩的安全規定：制動總力矩大于靜力矩3倍即可滿足安全制動要求。亦即在同等斜坡和同樣鏟車（制動輪半徑相同）的情況下，鋼絲繩牽引力大于靜止載荷3倍即可滿足安全制動要求。當采用工作制動器下放時，牽引鋼絲繩安全系數為4（98000/24085=4.07）。當途中柴油機熄火時用停車制動器時，牽引鋼絲繩安全系數為 2.6（98000/36528=2.6）.

結論：由主斜井人車卷揚、4#、6#盲斜井采用工作制動器下放ST-2D型鏟運機可行。

4 ST-2D柴油鏟運機整機下放的危險源分析

（1）提升通道牽引鋼絲繩的強度是關系鏟車安全下放的關鍵。主斜井人車卷揚鋼絲繩為2009年6月底更換，6#鋼絲繩為2009年9月底更換，4#鋼絲繩為2010年2月21日更換，鋼絲繩情況較好。

（2）因ST-2D鏟車軸距較短和中間交接上下浮動不大，在車場平臺開下斜井的時候因車場與斜井連接處的弧度較大（特別是4#200車場）則有鏟車前輪離開車場直道一段距離，鏟車重心前移后再突然前輪落下斜井的可能，此時牽引鋼絲繩受到突然的沖頓力，受力最大，有將牽引鋼絲繩沖頓斷的可能。

（3）鏟車輪胎外寬 1600MM，必須確保井筒中通行的斷面寬度大于1800，坡面水平相等，盡量減少鏟車下行時產生偏擺現象。斜井中的高壓電纜懸掛較低，有偏擺時刮傷漏電的可能。

（4）井筒中鏟車下放時的開車速度和卷揚的下放速度配合是關鍵，必須確保牽引鋼絲繩處于繃緊狀態。

（5）鏟車下放時柴油機熄火將使鏟車無法提供工作制動力矩，只能提供空載駐車時的停車制動器總制動力矩 6105 KN/M，此時要求牽引鋼絲繩提供的制動力為36528 KN。牽引鋼絲繩受力變大，應避免產生此種情況。

（6）鏟車下放時若輪胎漏氣則無法更換，應提前清理井筒中的雜物。

（7）鏟車柴油機長時間在大坡度的斜坡中低速運轉，潤滑機油可能供應不足造成柴油機燒缸，應加足夠的機油。附各提升通道一檔通個時間表。

斜井名稱 斜井總長度（米） 鏟車通過時間 卷揚下放時間主斜井 560 800秒 1120秒4#盲斜井 540 770秒 1090秒6#盲斜井 280 400秒 560秒ST-2D型鏟運機一檔速度2.5公里/小時，即0.7米/秒，卷揚檢修速度0.5米/秒。分析：采用斜井下放鏟運機，通過最長斜井（主斜井）時柴油發動機最長工作時間為1120秒/18分鐘，處于柴油發動機不正常工作狀態時的短暫可控范圍內。結論：采用斜井牽引下放鏟運機可行。

5 ST-2D柴油鏟運機整機下放的安全措施和注意事項

（1）鏟車下放，鏟車和卷揚司機的操作技能和安全意識都需十分高，特別注意相互間的速度配合，要選用最精干的人員。所有下放通道的卷揚的動力制動必須進行詳細的檢查調整，必要時卷揚司機可用部分帶閘運行控制下行的速度。信號和指揮人員必須隨車沿踏步走下斜井，隨時進行調整。

（2）鏟車下行時鏟斗稍微放低些，牽引鋼絲繩有特殊意外松動時可將鏟斗擺往窿墻左邊增加下行的阻力。

（3）鏟車在車場平臺開下斜井的時候最危險，在斜井井口用兩臺10噸的葫蘆做保護鏈用，由卷揚提升機鋼絲繩牽引下放ST-2D鏟車。

（4）將鏟車輪胎的氣壓放低，增加鏟車輪胎的附著力從而增加下行阻力。

（5）4#和6#井筒24KG軌道的夾板需用木板和沙包保護好，4#井筒右邊踏步較低，需用沙包將踏步墊高，以防鏟車左右不穩。

（6）將4#和6#井筒中的電纜懸掛高于鏟車剛性部件的高度1600MM并在斜井頭和斜井底用碼包將緩坡度。

（7）必須十分重視各下放通道卷揚的提升方式和控制下放速度。

1）各通道拆掉兩節牽引人車，采用卷揚鋼絲繩直接牽引鏟運機用動力制動方式控制下放速度，必須確保牽引鋼絲繩起終處于繃緊狀態。

2）設備下放前安排電鉗工再一次進行安全確認并將盤型制動器的間隙調小一些，以增加制動的靈敏性。

3）選用手動操作熟練的卷揚司機進行操作和監護，必須確?？刂坪孟路潘俣?。選用頭腦靈活、視力良好、操作熟練的鏟車司機進行操作，以便及時協調配合下放。

4）鏟運機由各條提升通道的上部車場進入各井筒后，經現場指揮人員檢查確認無異常后，由信號工發出往下放的信號?，F場指揮人員和信號工必須跟隨鏟車沿井筒步行下井，發現牽引鋼絲繩松動必須及時指揮停車，采取必要的措施確保牽引鋼絲繩緊繃后才能再次發出下放信號。

5）鏟運機鏟斗內用葫蘆鎖緊一個充好氣的備用輪胎以及處理鏟車跳道和更換輪胎的必要工具，以防萬一。

6）下放前必須由現場指揮人員向各相關人員強調相關注意事項，特別是信號指令必須清楚明白無誤。

7）下放期間各碼頭門掛好安全警示牌，禁止無關人員靠近參觀。

6 結語

2010年10月10日-14日廣西高峰礦業有限責任公司組織相關人員從廣西華錫集團銅坑礦的主斜坡道→1029長峰大道→高峰主斜道→200水平中段→4#盲斜井→6#盲斜井將三臺ST-2D柴油鏟運機整機安全順利地下放到-151米和-200米水平中段。高峰公司坑口井下深部投入無軌鏟運機作業極大地提高了掘進作業效率，降低了作業人員的勞動強度和出坊人員的組織，提高了采掘作業的安全保障。高峰公司利用現有通道，采用斜井整體牽引下放重型采掘出坊設備，避免投入開拓110米中段至-151米中段的主斜坡道工程，為高峰公司節約了巨額的巷道開拓費用，并為高峰公司下一步在深部推廣無軌機械化作業創造了有利的條件。

[1]郁明山,等.礦井提升機故障處理和技術改造[M].機械工業出版社.

[2]張棟林.地下鏟運機[M].冶金工業出版社.

[3]瓦格納鏟運機使用和維修說明書.阿特拉斯.科普柯.瓦格納公司.

ST-2D diesel LHD deep underground in the application of Gao Feng

Description ST-2D diesel scrapers in the slope of the overall decentralization process mechanical analysis and safety measures, precautions, and the results achieved.

Scraper；entirety; decentralization; safety measures

TD42

A

1008-1151(2012)01-0230-03

2011-10-22

何北（1973－），男，廣西高峰礦業有限責任公司機械工程師，從事礦山采掘提升設備管理工作；董軍（1973－），男，廣西高峰礦業有限責任公司采礦工程師，從事礦山開采工程管理工作。