千萬噸礦井輔助運輸方式和運輸設(shè)備選型

翟浩洲

(大同煤礦集團 馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037100)

1 井下輔助運輸方式的確定

某大型礦井設(shè)計能力為1 200萬t/a，井下巷道沿煤層布置，煤層賦存平緩，傾角在1～6°。結(jié)合該礦井實際情況和先進礦區(qū)輔助運輸實踐經(jīng)驗，最終將輔助運輸方式鎖定在內(nèi)燃機齒軌車和無軌膠輪車之間，由于這兩種輔助運輸方案在投資上接近，為了確定最終方案需要進一步從技術(shù)角度進行比較論證。

1.1 無軌膠輪車運輸

無軌膠輪車運輸具有諸多軌道運輸不具備的優(yōu)點：車輛機動靈活，不受軌道約束，對井下巷道線路適應性強，載重爬坡能力大，車輛轉(zhuǎn)彎半徑小，運輸環(huán)節(jié)簡單，運輸連續(xù)性好，占用人員少，運輸效率高，運營維護費用低。但這種運輸方式也存在缺點：具體為特殊車輛主要得依賴于進口，例如支架搬運車、55 t叉車、多功能車等，采購進口設(shè)備費用高，且對巷道底板坡度、質(zhì)量要求高，需要的巷道設(shè)計斷面較大。

1.2 內(nèi)燃機齒軌車

內(nèi)燃機齒軌車具有單列車輛一次載重能力大，經(jīng)濟運輸距離長的優(yōu)點，由于車輛采用內(nèi)燃機進行驅(qū)動，車輛相對傳統(tǒng)的軌道運輸更靈活，由于采用齒軌，車輛爬坡能力提升。但是由于內(nèi)燃機齒軌車運輸依然是一種軌道運輸方式，就存在軌道運輸?shù)娜秉c：車輛機動靈活性較差，需要先在巷道里鋪設(shè)軌道，車輛受軌道約束運行速度較慢，爬坡能力有限，且在井下潮濕的環(huán)境里，齒軌易發(fā)生堵塞和生銹，需要大量人員維護，且維護困難。

1.3 技術(shù)比較

這里以神東公司千萬噸礦井群和兗州礦業(yè)兩座先進礦井輔助運輸實踐為參考：兗礦濟寧二號礦井和濟寧三號礦井，兩礦煤層賦存較平緩及生產(chǎn)條件相同，濟寧二號礦井采用內(nèi)燃機齒軌車做為輔助運輸方式，需要運輸輔助人員近800人，主要的人力消耗在運輸線路軌道的維護上。濟寧三號礦井采用膠輪車運輸做為輔助運輸方式，僅需90人就可完成全部輔助運輸工作，包括膠輪車的運行和維護。神華集團神東公司千萬噸礦井集群，由于煤層賦存較平緩，普遍采用無軌膠輪車做為礦井輔助運輸方式，由于礦井開拓方式多為斜硐開拓，人員和物料可以直接從地面無需中轉(zhuǎn)運輸?shù)骄鹿ぷ髅婧褪褂玫攸c，特別在礦井搬家過程中將無軌膠輪車運輸?shù)臋C動靈活的優(yōu)勢發(fā)揮到了極致，一個傾向250 m長的工作面如果使用軌道運輸通常需要30～45 d，而同等條件下采用無軌膠輪車運輸，通常需要7～14 d就可完成，最快僅僅需要4 d就可完成。因此大型礦井采用無軌膠輪車運輸與內(nèi)燃機軌道運輸相比可以減少輔助運輸人員約700人，而且膠輪車機動靈活，運輸環(huán)節(jié)少，搬家速度快有利于礦井的生產(chǎn)銜接，這些都有利于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約大量人工工資，從而實現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效。所以最終選擇無軌膠輪車運輸做為該千萬噸礦井的輔助運輸方式。

2 輔助運輸設(shè)備選型及數(shù)量

2.1 設(shè)計依據(jù)

由于礦井設(shè)計能力為1 200萬t/a，首采煤層平均厚度為8.5 m，因此需布置2個生產(chǎn)盤區(qū)、2個綜放工作面、8個綜掘面，可滿足設(shè)計生產(chǎn)能力。每天三班生產(chǎn)，一班準備，每班運輸時間5.5 h，每天運輸時間16.5 h。綜合考慮礦井生產(chǎn)銜接，物料運輸分為日常生產(chǎn)和工作面搬家兩種情況；人員運輸則以各生產(chǎn)地點工作人員一次運輸?shù)轿粸橹鳎骖櫻赝旧a(chǎn)輔助區(qū)域工作人員運輸。

2.2 運輸任務(wù)

日常人員：依據(jù)礦井開拓設(shè)計，主要工作人員集中在一盤區(qū)和二盤區(qū)，定員規(guī)定單班生產(chǎn)人數(shù)為260人，富裕系數(shù)為1.1，因此每班需要運輸人員286人。

日常矸石量：依據(jù)礦井開拓及掘進銜接巖巷工程量，礦井年矸石量約25萬t，日均矸石量750 t。

日常生產(chǎn)物料：主要包括支護材料和混凝土，日需量約360 t。

日常設(shè)備：主要指除了采煤機、支架、刮板輸送機、掘進機等之外的小型設(shè)備，按日運量400 t計。

2.3 運行往返時間

重車和空車運行往返時間應分別考慮。

重車運行時間為：t1=ΣSi/Vi

式中：t1為重車運行時間，h；Si為第i段運輸距離，km；Vi為第i段運行速度，km/h。

空車運行時，按平均速度在整個線路上進行計算，則：t2=S/V

式中：t2為空車運行時間，h；S為總運輸距離，km；V為空載平均運行速度，km/h。

往返一次的時間為：t=△t+t1+t2

式中：t為往返一次時間，h；△t為休止時間(裝卸載和會車等的間歇時間)，h。

借鑒其他采用膠輪車運輸?shù)V井經(jīng)驗：車輛在大巷中運行速度為12 km/h，車輛在回采巷道中運行速度為6.5 km/h，空車為19 km/h，間歇時間按0.3 h計。由于礦井為立井提升，立井提升時間較短，可忽略，經(jīng)計算，從地面至一盤區(qū)綜放工作面往返一次時間約為1.3 h，從地面至二盤區(qū)綜放工作面往返一次時間約為1.12 h，從地面至一盤區(qū)掘進工作面往返一次時間為0.6 h，從地面至二盤區(qū)掘進工作面往返一次時間為0.45 h。

2.4 設(shè)備臺數(shù)

1) 運人車。按照井下生產(chǎn)地點工作人員數(shù)量和所有盤區(qū)工作人員一次運送到位的原則，配備20座TY6/20FB型人員運輸車15輛，其中使用14輛，備用1輛。為方便局部少量人員及配件的運送，配備WqC2J型客貨兩用車4輛。

2) 運矸車。考慮到巷道掘進出矸量不穩(wěn)定的情況，設(shè)計選用機動靈活的WC5型防爆無軌膠輪車，掘進矸石由無軌膠輪車承載，通過罐籠直接提升至地面。車輛臺數(shù)按下式計算：

N=Q/(T/Tb×Qd)

式中：N為無軌膠輪車數(shù)量，輛；Q為礦井每天出矸量，t/d；T為每天工作時間，h；Tb為運矸車輛平均往返時間，Qd為無軌膠輪車額定載重量，按5 t計。

N=750÷(14÷1.1×5)=11.8(輛)，取12輛。

3) 材料、設(shè)備運輸車輛。為了減少無軌膠輪車往返次數(shù)，提高運輸效率，設(shè)計選用WCQ-3A輕型自卸式無軌膠輪車，做為材料和設(shè)備運輸車輛； 為了提高設(shè)備的使用效率，減少設(shè)備數(shù)量，設(shè)計選用FBL-10型多功能牽引車共2輛，F(xiàn)BL-10型多功能牽引車配有快速連接系統(tǒng)(RAS)，可與多種工作附件靈活配合使用，常見的配套附件有：10 t側(cè)移式鏟叉、3.5立方推板式鏟斗、補給油箱、200 m卷帶機，適應1 600 mm膠帶、工作平臺提升高度2 400 mm、7 t懸臂起重機。

4) 支架運輸車輛。借鑒其它礦區(qū)經(jīng)驗，支架運輸車配置按照按2個綜放工作面不同時搬家考慮，需要5輛CHT-50型支架拖車， 2輛FBL-15型多功能牽引車。設(shè)計采用FBL-15型多功能牽引車做CHT-50型支架拖車的牽引車，實現(xiàn)液壓支架等大、重型設(shè)備的長距離運輸。

5) 其它車輛。為了滿足巷道清理、平整及重、大件短途搬運的需要，設(shè)計選用FBL-55型無軌膠輪車擔負工作面安裝時搬運支架運輸任務(wù)，配備FBL-55型支架搬運車2輛；為便于長材及管道安裝，配備W8型懸掛式車4輛，管道車2輛。

3 結(jié) 語

本文結(jié)合某新建千萬噸礦井設(shè)計要求，為了滿足礦井生產(chǎn)輔助運輸以實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，通過借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗，技術(shù)經(jīng)濟比較，確定輔助運輸方式為無軌膠輪車，綜合考慮和計算人員、矸石量、工作面安裝搬家時普通設(shè)備等運輸工作的工作量和往返運行時間，最終確定了設(shè)備型號和臺數(shù)，為其他同類型礦井輔助運輸設(shè)計提供經(jīng)驗借鑒。