防爆無軌膠輪車在煤礦輔助運輸系統(tǒng)中的應用

劉永東

（大同煤礦集團大斗溝煤業(yè)公司，山西大同 037003）

0 引言

煤礦運輸系統(tǒng)主要包括主運輸系統(tǒng)和輔助運輸系統(tǒng)，主運輸系統(tǒng)主要用于煤礦煤炭運輸，輔助運輸系統(tǒng)主要用于井下物料、人員等運輸。中國多數(shù)煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)主要采用絞車運輸或軌道電機車運輸，該運輸系統(tǒng)具有運輸量小、運輸速度慢、工序環(huán)節(jié)多等缺點[1]。隨著煤礦不斷地開拓延伸，礦井采掘工作面數(shù)量增加，傳統(tǒng)絞車運輸及軌道運輸已不能滿足煤礦高效的生產(chǎn)需求。本文以同忻三盤區(qū)為例，為提高井田輔助運輸效率，采用無軌膠輪車進行人員、物料運輸。

1 無軌膠輪車優(yōu)點

無軌膠輪車作為現(xiàn)代化礦井大型輔助運輸工具之一，在煤礦人員運輸以及物料、矸石、材料運輸?shù)确矫姘l(fā)揮著巨大作用。無軌膠輪車具有前進牽引、后退牽引、左右拐彎、上下坡靈活、運行速度快、運輸效率高等特點，而且還可以運輸各類形狀不同的設備。除此之外，無軌膠輪車還具有以下特點。

（1）勞動力減少。由于無軌膠輪車可以將設備整體裝車運輸，避免了設備在井下拆解后再運輸?shù)睦щy，設備可以整體裝車、運輸、卸載和調整。設備從地面裝車到運輸至采掘工作面無需其他人工干預，一臺無軌膠輪車就可以完成全部環(huán)節(jié)，大大降低了設備運輸?shù)某绦蚺c人力投入[2]。根據(jù)統(tǒng)計得出，使用無軌膠輪車運輸設備與傳統(tǒng)的軌道運輸車相比，解決了1/6的勞動力。

（2）運輸效率高。由于無軌膠輪車可以在路面行進，在設備裝車后可以不經(jīng)過其他程序直接將設備一次性拉至掘進工作面。這種運輸方式運輸速度快、程序少、效率高。使用無軌膠輪車運輸設備與傳統(tǒng)的軌道運輸車相比，能夠在提高運輸效率的前提下，大大縮短運輸設備的時間[3]。

（3）費用降低。經(jīng)過統(tǒng)計計算，使用無軌膠輪車運輸設備時，噸煤為3元；使用傳統(tǒng)的軌道運輸設備時，噸煤為15元。使用無軌膠輪車運輸設備與傳統(tǒng)的軌道運輸車相比，噸煤成本大幅降低，生產(chǎn)效益得到了提高。

（4）使用范圍廣。為了能夠適應煤礦各類設備的運輸，無軌膠輪車可以與貨箱、鏟斗、鏟板、叉架等裝置配套使用。司機可以根據(jù)工作需要對配套設備短時間更換，無軌膠輪車能夠與30種配套設備共同使用，這就能夠滿足礦井所有大型設備的搬運要求。

（5）靈活性較強。無軌膠輪車由于長度較短、操作性強，可以在曲率半徑5 m的單位內靈活轉彎，能夠在崎嶇不平的路面行駛。無軌膠輪車由于使用鉸接車身，而且機身較低，車輪使用重型泡沫塑料，即使路面條件較差也具有較可靠的制動效果[4]。

（6）安全性提高。在煤礦事故排行中，輔助運輸排行第三，輔運運輸?shù)陌踩詻Q定煤礦的生產(chǎn)安全。無軌膠輪車在煤礦輔助運輸系統(tǒng)的投入使用，大大降低了工人的勞動強度與疲勞度[5]。由于無軌膠輪車在運輸過程中無需裝載，可以實現(xiàn)點到點的直接運輸，這種便捷的運輸方式避免了運輸途中多次轉載的繁瑣步驟，降低了安全運輸隱患。井下施工人員數(shù)量的減少也能夠降低事故發(fā)生概率。自從無軌膠輪車在國內礦井投入使用以來，不僅改變了傳統(tǒng)運輸方式，而且大大提高了運輸效率，解決了制約煤礦多年的運輸問題，運輸效果得到了很好改善。

2 無軌膠輪車適用條件

由于無軌膠輪車的類型較多、重量較大、對路面的要求較高，使用無軌膠輪車的礦井對輔運巷路面的強度、坡度、高度的要求都很高。因此，無軌膠輪車大多適用于傾角較小、深度較低的水平煤層礦井。按照無軌膠輪車規(guī)程要求，無軌膠輪車在12°左右的巷道可以對人員、物料、矸石、材料直接運輸，也可以直接將設備從地面運輸至綜采工作面。因此，對無軌膠輪車也有了以下特殊要求。

（1）輔運巷坡度

無軌膠輪車在6°的坡度運行時，最大連續(xù)長度不能超過1 200 m，橫向坡度3°～5°；無軌膠輪車在6°以下的坡度運行時，局部縱向最大坡度最大不能超過14°；當輔運巷路面光滑且有水時，也會影響膠輪車的牽引效果[6]；當輔運巷路面松軟時，橫向坡度應小于5°，并在輔運巷路面安裝明顯的路標。

（2）輔運巷寬度、轉彎半徑

輔運巷的斷面設計為矩形，寬度必須能夠滿足特種車輛的正常行駛，而且在特種車每側還需留出每2 m的空隙。因此，輔運巷的寬度通常設計為10 m左右[7]，高度必須能夠滿足支架車的正常行駛，而且在支架車頂部留出500 mm的空隙，輔運巷的高度通常設計為4 m左右，最小轉彎外半徑為9 m。

（3）地質

無軌膠輪車大多適用于傾角較小、深度較低的水平煤層礦井，對于煤層結構性完整的礦井也能使用。

（4）路面

由于無軌膠輪車車輪使用重型泡沫塑料，對路面的壓力較大，在輔運巷路面必須要有較高的強度及不平度，因此在輔運巷有砂巖且底板完整的路面適合使用無軌膠輪車。當輔運巷底板不平整或有積水的路面時，不適合使用無軌膠輪車。在有特種車輛行駛的綜采工作面搬家時，需對路面使用C18以上的混凝土進行硬化，并在巷道兩側施工兩排排水溝[8]。如果路面地鼓較嚴重，不能硬化時，需對路面凸出部位進行鏟平并鋪設砂卵石。

3 集中控制方式

（1）同忻三盤區(qū)井下輔助運輸系統(tǒng)主要采用KJ-300型遠程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)進行無軌膠輪車集中控制管理，主要包括膠輪車故障、車輛定位、運輸速度、溫度、運輸狀態(tài)、遠程緊急制動等監(jiān)控。

（2）KJ-300型遠程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)主要包括遠程操控室、井口監(jiān)控分站、工業(yè)千兆以太環(huán)網(wǎng)、井底監(jiān)控分站、PLC控制器、運輸車定位器、車輛速度保護器、溫度傳感器、自動剎車器等部分組成，如圖1所示。

（3）KJ-300型遠程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)核心部件為PLC控制器，控制器通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)與運輸車輛控制部件進行連接，當車輛出現(xiàn)故障、超速、高溫等現(xiàn)象時，及時將信號傳遞至PLC控制器，然后通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)傳遞至地面操控室，操作人員可通過遠程系統(tǒng)對車輛進行實時監(jiān)控、操作，保證車輛運輸安全。

圖1 無軌膠輪車KJ-300型遠程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)圖

4 實際應用效果

大同煤礦集團大斗溝煤礦同忻三盤區(qū)設計生產(chǎn)能力為80Mt/a，盤區(qū)回采煤層為山西組2#煤層，煤層平均厚度為2.3 m，盤區(qū)目前布置1個綜采工作面（8201工作面）。為了實現(xiàn)三盤區(qū)采掘工作面設備、材料運輸效率，決定對三盤區(qū)采用無軌膠輪車運輸。采用PJB型全封閉防爆膠輪車進行人員運輸，最大運輸量為20人；采用PET6型防爆膠輪斗車進行物料運輸，最大運輸量為6 t；三盤區(qū)8201工作面準備及回采階段。通過實際應用發(fā)現(xiàn)，采用無軌膠輪車后，減少了礦井內軌道鋪設、安裝等工序，降低了成本費用，解決了復雜條件下軌道電機車無法運輸?shù)募夹g難題；工作面搬家、準備以及回采時設備、物料、人員可直接運輸至工作面，縮短工作面安裝周期達14d，人員10min可進入工作面，降低了礦井運輸成本費用，提高了運輸效率，保證了運輸安全。

5 結束語

本文介紹了防爆無軌膠輪車在煤礦輔助運輸系統(tǒng)中的應用，通過對同忻三盤區(qū)采用無軌膠輪車運輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)軌道電機車運輸，解決了傳統(tǒng)電機車運輸安全性差、運輸效率低等技術難題，保證了礦井輔助運輸系統(tǒng)安全高效運行，取得了顯著應用成效。