近垂直巷道交叉點下山運輸軌道創新鋪設

李山龍

摘 要：在煤礦生產過程中，井下軌道運輸是一項非常關鍵和重要的環節。要實現煤礦正常采掘作業，必然要建立安全高效的運輸系統，來保證生產工作面所需設備和物料的運輸。近年來，隨著我國煤礦開采事業不斷發展，煤礦生產安全管理壓力日益增大，同時，現階段我國相當一部分煤礦進入開采年限中后期，成本投入不斷提升，開采條件日益復雜，運行成本壓力逐步增加，在巷道設計參數基本定型的前提下，對運輸線路進行適當改造，以滿足復雜多變的運輸需求，就顯得尤為迫切。本文主要針對在近垂直巷道交叉點進行大角度下山運輸作業時的軌道線路鋪設的創新設計進行論述。

關鍵詞：煤礦運輸；安全；近垂直巷道；線路鋪設；創新

中圖分類號：TD263 文獻標志碼：A

0 前言

東龐礦2600輔助采區位于礦井-480水平，北翼二期延伸巷道正前。該采區設計布置軌道巷、回風巷、皮帶巷各一條，3條巷道平行布置，方位為321° 59′ 50″，巷道間距均為34m。3條巷道間共布置5條聯絡巷道，其中第四聯絡巷自軌道巷向回風巷方向下山角度為31°，該巷道與軌道巷、回風巷、皮帶巷夾角均為81°，且生產過程中，需自軌道巷經聯絡巷向回風巷運輸物料、設備等。

由于2600輔助采區軌道巷與第四聯絡巷為近垂直交叉，巷道交叉點空間不足，且聯絡巷下山角度為31°，如采用常規軌道線路鋪設方式，在交叉點處做出軌道平坡頭，將使聯絡巷下山運輸角度繼續增大至37°，嚴重威脅運輸作業安全，故在設計之初該方案即首先被排除；如不在交叉點處做平坡頭，按照常規鋪設方式，直接在巷道拐彎處鋪設彎道，則面臨以下問題：①由于下山運輸，運輸作業將面臨斜巷摘掛鉤、在斜面設置彎道等運輸問題，嚴重威脅作業人員人身安全；②運輸期間除設置圖1所示1號絞車外，還需在圖1所示2號絞車位置處設置彎道運輸專用絞車，增加運輸環節；③為滿足軌道鋪設安全間距要求，需對巷道拐角處圖1所示陰影部分進行擴幫施工，該施工會使導致巷道交叉點處頂板跨度增大，為后期巷道頂板維護、人員安全帶來較大隱患。

1 運輸軌道線路鋪設創新設計

為了避免上述所面臨運輸問題的出現，同時最大限度地保證運輸作業人員的人身安全，提高運輸作業安全系數，我們確定了以下原則作為該處軌道線路鋪設創新研究的前提：（1）必須設置平坡頭；（2）避免在斜面設置曲線軌道；（3）避免巷道擴幫導致交叉點處頂板跨度增加。

在通過現場實際觀測，并結合技術設計要求，我們改變了以往軌道鋪設施工的固定思維，首先，由于輔助軌道巷運輸軌道內側空間有限，排除在內側設置平坡頭方案，考慮利用巷道交叉點處輔助軌道巷內運輸線路外側空間，在運輸線路另一側鋪設圓形平車場，使用左開道岔，巷道內鋪設水平曲線車場，車場總長約7m，可臨時存放兩輛罐車；其次，軌道交叉處使用“井”字形交叉軌道，解決了兩條軌道交叉運輸問題，為平車場的鋪設提供了可能性。通過上述方案避免了斜巷摘掛鉤、斜面彎道運輸的問題，又充分利用巷道空間，做出車場、平坡頭，滿足該地區運輸倒車需求，如圖1所示。

2 關鍵創新技術

（1）打破以往軌道線路鋪設設計時在運輸方向設計平坡頭的固定思維，在空間不足的情況下，最大限度地利用巷道運輸線路外側原本已有空間，設計半圓形平車場，該車場既能夠滿足運輸期間臨時存車、倒車需求，又能夠在物料下運時起到平坡頭作用，一舉兩得，對運輸安全和運輸效率均有較大提升。

（2）使用“井”字形交叉軌道，解決了兩條軌道線路交叉運輸問題，為平車場的鋪設提供了可能性。

3 主要設計指標及應用前后指標對比

（1）安全效益

運輸安全：該方案線路使用前，原設計方案線路在2號絞車彎道運輸作業過程中，多次出現罐車在斜面曲線段掉道情況，嚴重威脅運輸作業人員人身安全，自該方案使用后，只需安設一部1號絞車，運輸過程中未再出現罐車掉道情況，簡化運輸系統的同時從根本上提高了運輸作業安全性。

頂板安全：原軌道線路鋪設需對巷道夾角處進行擴幫，從而滿足正常運輸需要，而新型軌道鋪設最大程度利用了巷道空間，不需要對巷道進行擴幫，即減少了工程量，又避免了因擴幫而導致巷道交叉點跨度增大而帶來的后期巷道頂板下沉、開裂等安全隱患。

該方案具有極高安全效益。

（2）生產效率

該方案線路使用前，原設計方案線路在運輸作業過程中，軌道巷與回風巷同時運輸，每小班平均運輸物料4車，自該方案使用后，每小班平均運輸物料可達6車，生產效率提升50%。

（3）巷道擴幫作業成本

原設計方案需對曲線處巷幫進行擴幫施工，以滿足軌道鋪設要求，該擴幫施工共需用工約30個，依據我礦人均工資標準，每工按照286元計算，共計8580元，頂幫支護成本約8000元，共計16580元。

4 應用推廣前景

運輸系統在煤礦生產環節中地位舉足輕重，運輸事故在煤礦事故中占據較大比例，近年來，隨著我國煤礦開采事業不斷發展，國家不斷在煤礦開采設計、安全監管、事故追究等環節加大管理力度，煤礦生產安全管理壓力日益增大，同時，現階段我國相當一部分煤礦進入開采年限中后期，成本投入不斷提升，開采條件日益復雜，運行成本壓力逐步增加，在巷道設計參數基本定型的前提下，對運輸線路進行適當改造，以滿足復雜多變的運輸需求，就顯得尤為迫切。

該線路設計避免了原運輸線路存在的斜巷摘掛鉤、斜面彎道運輸的問題，從根本上提高了運輸安全性，最大程度保證了作業人員人身安全；在運輸過程中，相比原運輸線路少使用一部彎道絞車，減少運輸環節，使運輸系統更加簡單；原軌道線路鋪設需對巷道夾角處進行擴幫，從而滿足正常運輸需要，而新型軌道鋪設最大程度利用了巷道空間，不需要對巷道進行擴幫，既減少了工程量，又避免了因擴幫而導致巷道交叉點跨度增大而帶來的后期頂板下沉、開裂等安全隱患；新型軌道線路“井”字形交叉道的使用是運輸線路實現的基礎，對今后同類軌道的鋪設具有重要的借鑒意義。

該線路設計為同類巷道運輸線路鋪設提供了解決方案，對井下巷道空間不充足情況下軌道鋪設具有一定借鑒意義。

參考文獻

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