大傾角煤層無軌膠輪車運輸的適用性

王宇鵬

摘 要：針對106煤礦輔助運輸環節多，單軌吊不能整體運輸支架等問題，對于礦井接續采區二采區煤層傾角大，對無軌膠輪車運輸的適用性進行了詳盡分析，提出了兩種布置方式。通過對106煤礦大傾角煤層使用無軌膠輪車運輸的方案對比及研究，對類似條件的礦井有了更深刻的認識，可為此類礦井輔助運輸提供借鑒意義。

關鍵詞：大傾角煤層;無軌膠輪車;S型展線;“之”字型

中圖分類號：U455.3;TD534 文獻標識碼： A 文章編號：1671-2064（2020）08-0159-02

無軌膠輪車運輸普遍使用在近水平煤層的礦井，膠輪車的一站式運輸大大提高了輔助運輸效率，相比傳統軌道運輸跨入了另一個階段。受到膠輪車運輸角度的限制，在大傾角煤層礦井應用較少。

新疆106煤礦開采煤層傾角15°～18°，采用平硐開拓方式，進入采區后采用上下山布置采區巷道。平硐內采用電機車運輸，采區上下山采用傳統滾筒絞車提升，工作面采用連續牽引車運輸，輔助運輸環節較多，中部車場多，給礦方管理也帶來一定困難。

為實現運輸連續化，提高輔助運輸效率，針對該礦的特殊情況，對于目前應用較多的輔助運輸方式進行對比分析，提出了切合實際有效的解決方案[1-4]。

1 礦井輔助運輸系統現狀

目前，礦井一采區輔助運輸采用電機車+提升絞車+無極繩連續牽引車運輸方式。

1.1設備、材料的運輸

鏟車或叉車將所用材料、設備裝到礦車中，然后用蓄電池電機車將材料車牽引至一采區下部車場，然后經輔助運輸上山提升絞車提至各甩車場，再人工推至無極繩絞車掛車點經無極繩絞車運至用料地點。

1.2人員運輸

人員通過平硐內人車運至一采區下部車場，然后乘坐架空乘人裝置至各甩車場，再步行至作業地點。

目前礦井的輔助運輸系環節多、設備多、人員多、運輸效率低、安全可靠性差，不能實現直達運輸。為實現直達運輸，針對礦井的接續采區二采區的輔助運輸需提前籌劃，做好方案論證。

2 二采區煤層賦存特征

二采區總體為一單斜構造，巖層傾向北東，傾角15°～17°，局部最大接近20°。

采區內可采煤層共4層，自上而下分別為6、7、8號煤層。

（1）6號煤層厚度2.15～8.74m，平均厚度3.09m。與下部7號煤層間距10.99～28.42m，平均18.10m。

（2）7號煤層厚度7.28～9.54m，平均厚度8.76m。與下部8號煤層間距17.2～29.66m，平均21.07m。

（3）8號煤層厚度4.56～7.14m，平均厚度5.67m。

各煤層屬近距離煤層，設計的采區巷道沿煤層傾向布置，傾角較大。

3 輔助運輸方式比選

3.1 原設計輔助運輸方式

二采區輔運系統原設計為單軌吊運輸，在副平硐盡頭向東以12°傾角上坡（150m）進入8號煤層，沿8號煤層底板布置東翼輔運大巷。東翼大巷在到達井田邊界后，進入采區。在東翼輔運大巷盡頭向北布置石門巷道至7號煤層，采區輔運巷沿7號煤層底板布置至二水平，溝通采區運輸巷。

原設計為單軌吊直達運輸，但受支架重量影響，大傾角大噸位長距離運輸支架存在一定的問題，國內外沒有實際應用的案例。為實現大件的直達運輸，考慮另外一種方式——無軌膠輪車運輸。

3.2 無軌膠輪車運輸方案

在已有副平硐盡頭向東布置東翼輔運大巷，大巷以6°向上穿層至8號煤層，長度590m。沿8號煤層至井田邊界，向北進入二采區。

二采區巷道沿煤層布置，在井田邊界側的傾角為17°～18°，考慮膠輪車運輸角度不大于6°，考慮兩種布置形式，一種為S型展線布置，另一種為“之”型穿層布置。

3.2.1 S型展線布置（方案一）

S型展線布置出發點為盡可能多的布置煤層巷道。S型展線，沿著煤層偽傾斜方向布置段均為煤巷;巷道水平段后穿入頂板后，需要沿著近走向找到煤層底板，此段巷道為巖巷（包含部分半煤巖巷）。由于7號煤層最厚，考慮S型展線巷道布置在7號煤層。

在東翼輔運大巷合適位置開口，以石門進入7號煤層底板，進入煤層后以偽傾斜布置，傾角不超過6°，S型展線。由于設計規范要求膠輪車巷道超過800m要設置水平緩沖段，且煤層傾角較大，本著盡量布置煤巷的原則，S轉彎段以3°傾角布置，巷道穿入煤層頂板后以6°下坡找煤層底板，每一段S彎均采用同一布置原則。經10處轉彎后S型展線巷道到達二水平井底，與井底車場巷道溝通。

S型展線巷道工程量共計4028m，其中煤巷為2224m，巖巷為1804m。

由于S型展線平面布置間距較大，二采區巷道煤柱寬度為400m，壓煤量較原設計（單軌吊）多約500萬t。

按巖巷100m/月，煤巷200m/月掘進指標，采區巷道掘進工期為29個月。

S型展線布置見圖1。

3.2.2 “之”型布置（方案二）

“之”型布置出發點是在滿足膠輪車運行角度的前提下，盡量少壓煤。巷道以6°傾角沿著煤層傾向布置，在穿過6號煤層頂板后折返至8號煤層底板布置，從煤層傾向的剖面看，巷道近似“之”字型。

在東翼輔運大巷合適位置開口，以石門進入7號煤層底板，進入煤層后以6°傾角進入6號煤層頂板后折返至8號煤層底板，往復循環布置，斜巷長度均控制在800m以內。經8處折返巷道到達二水平井底，與井底車場巷道溝通。

“之”型巷道工程量共計4600m，均為巖巷。

壓煤量較原設計（單軌吊）多約100萬t。

按巖巷100m/月掘進指標，采區巷道掘進工期為46個月。

“之”型布置見圖2。

3.3 無軌膠輪車運輸方案比選

從工程量看，兩個方案總體工程量相差不多，方案一煤巷與巖巷基本各占50%，方案二基本全為巖巷。

從工期看，方案二由于巖巷工程量大，工期稍長。由于采區下山先行掘進，可以通過施工措施巷，對膠輪車巷道實現對掘，可縮短工期。

從壓煤量看，方案一壓煤量較大，且二采區最淺部的兩個工作面推進長度僅為420m，工作面推進長度較短，造成工作面頻繁搬家倒面，給礦井穩產造成一定困難。

從與工作面巷道聯系看，方案一由于S型展線布置，且采區為單翼采區，造成工作面聯絡巷長，聯系不便;方案二由于“之”型展線布置，工作面順槽聯絡巷可以選擇在“之”字型合適標高開口，工作面聯絡巷短，聯系方便。

綜上分析，在考慮工程量的同時，重點應考慮與工作面的聯系、煤柱壓煤量，能夠給礦井生產提供更多的便利和效益。因此推薦采用方案二。

4 配套改造工程

4.1 地面庫房設置

由于106煤礦所在地區冬季較為寒冷，膠輪車應考慮存放在庫房內;另考慮到膠輪車的檢修、定期保養等，地面設置膠輪車庫是必要的。

根據膠輪車初步配備數量，本礦井共需配備膠輪車共計43輛。由于本礦井工業場地布局已經形成，目前可利用作為庫房的區域有限且范圍較小，地面庫房僅能滿足存放大型車輛和檢修的功能。考慮在副平硐設置井下膠輪車存放硐室以滿足材料車、人車等車輛的存放。

礦井工業場地分區河東區和河西區兩個區域，將膠輪車地面庫房布置在河東區空壓機站與皮帶棧橋間，該區域相對寬闊，可布置1個膠輪車庫，尺寸為30m×20m，可滿足大型車輛存放及檢修。

4.2 副平硐改造

副平硐斷面為半圓拱型斷面，凈寬4.8m，凈高3.8m，鋪設雙軌，巷道頂部掛有四趟管路，電纜沿巷道壁敷設。鋪底厚度200mm，鋪底混凝土強度等級為C15。

副平硐鋪底混凝土強度較低，不能滿足膠輪車運行，需將鋪底厚度調整為300mm，鋪底混凝土強度等級為C30。

副平硐管線的高度滿足7號煤放頂煤支架運輸的要求，若8號煤改為大采高采煤法，支架高度變大，副平硐上部的管線需進行調整，以滿足支架的運輸要求。

副平硐只能單車行駛，在合適位置應增設錯車硐室;利用已有聯絡巷作為倒車硐室。

5 結語

（1）受礦井地面條件限制，支架運輸考慮采用“有軌+無軌”運輸方式，即河東區和河西區兩個區之間聯系仍采用電機車軌道運輸，河東區和井下采用無軌膠輪車運輸。

在河東區設置1個膠輪車庫，滿足大型車輛存放及檢修，其他車輛考慮在井下設置存放硐室。

（2）二采區煤層傾角較大，為解決礦井輔助運輸環節多，單軌吊不能整體運輸支架等問題，考慮采用無軌膠輪車運輸。通過對布置形式的比較，綜合礦井現狀，推薦采用“之”字型布置形式。

（3）提前籌劃副平硐的改造工程，盡量做到對生產影響最小，保障礦井生產與改造協調、有序進行。

（4）提前做好無軌膠輪車運行及管理的技術儲備工作。

（5）通過對106煤礦大傾角煤層使用無軌膠輪車運輸的方案對比及研究，對類似條件的礦井有了更深刻的認識，可為此類礦井輔助運輸提供借鑒意義。

參考文獻

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