礦用有無軌膠輪車的選型研究和核算

關鍵詞：無軌輔助運輸;裝備選型;煤礦

煤礦輔助運輸泛指煤礦生產中除煤炭運輸之外的各種運輸的總和，主要包括材料、設備和人員的運輸， 有時也包括矸石等的運輸。它是整個煤礦運輸系統不可或缺的重要組成部分。隨著帶式輸送機可靠性的不斷提高，以往制約煤礦生產的煤炭運輸問題已完全可以解決。但是煤礦井下輔助運輸系統則相對落后， 已經成為制約我國煤礦安全高效生產的薄弱環節。無軌膠輪車運輸是當前最為先進的輔助運輸方式之一，它從根本上克服了傳統輔助運輸方式存在的用人多、占用設備多、效率低、費用高及安全保障差等弊端，為高效、高產礦井提供了強有力的運輸保證。

1 無軌膠輪輔助運輸系統現狀

無軌膠輪輔助運輸系統， 已經成為當前我國煤礦井下輔助運輸中最先進的系統之一。無軌膠輪車性能可靠、運輸效率高， 可保證礦井的安全高效生產， 并能獲得很好的經濟效益[1]。目前，我國千萬噸級的礦井中，輔助運輸大都采用了無軌膠輪輔助運輸系統。但是絕大多數煤礦的輔助運輸仍然采用小絞車、電機車等多段分散落后的傳統運輸系統，存在著運輸環節多，系統復雜等問題。無軌膠輪運輸車是煤礦礦井的輔助運輸設備，根據國內外諸多礦井輔助運輸系統使用經驗，無軌膠輪運輸設備均選用防爆低污染柴油機作動力，通過配置不同型號的無軌膠輪車，以滿足不同噸位物料、設備的運輸要求。

2 無軌膠輪車總體選型原則

（1）根據國內外各種車型的技術性能和功能的分析比較，無軌膠輪車設備采用進口設備與國產設備相結合的方式，即關鍵設備選用進口，大部分中小型設備采用國產，力求以最少的投資和運行費用，達到高效、安全、經濟、合理的目標[2]。對于重型無軌膠輪車運輸設備、多功能車、特種車輛等，考慮到國內生產技術不成熟，選用進口設備，而大部分常規的通用車輛，采用國產設備。

（2）根據本礦井井下各輔助運輸巷道的坡度和長度以及無軌膠輪車的性能，選擇重車運行速度18km/h，空車運行速度23km/h;井下彎道段及其他有要求慢行段運行速度均取5km/h;運人車輛運送人員時最高運行速度不大于18km/h，無軌膠輪車在整個運行過程中，平均運行速度按16km/h計算。根據礦井達產時最大班輔助運輸應達到的總時間，考慮井下每班輔助運輸凈時間不大于4.5h。

3 無軌膠輪輔助運輸系統的運輸能力確定

3.1牽引力F計算。

式中：g-重力加速度，m/s2;

Qj-無軌膠輪車質量，kg;

Qh-運輸物料質量，kg;

α-巷道傾角，（?）;

ω-車輛和地面的阻力因素。

3.2運輸能力A核算。

式中：

A—副井提升能力，萬t/a;

KX—運輸線路系數;

R—出矸率（矸石與產量的重量比），%;

PG—每次提矸石重量，t/次;

TG—提矸一次循環時間，s/次;

M—噸煤用材料比重，%;

PC—每次提升材料重量，/次;

Tc—每次提升材料循環時間，/次;

D—下其他材料次數，每班按5～10次計（指下炸藥、設備、長材等）;

TQ—下其他材料每次循環時間，s/次;

TR—每班人員上下井總時間，s/班，工人每班下井時間，取實測最大值，工人升井時間為工人下井時間的1.5倍，有綜采工作面的礦井1.6～1.8倍（全部為綜采的取大值），升降其他人員時間為升降工人時間的20%。

3.3無軌膠輪車臺數n。

式中：Q-按年運輸量計算的班運輸量;

K1-無軌膠輪車出車率;

K2-無軌膠輪車備用系數;

K3-班運輸不均衡系數。

根據文獻[3]煤礦井下無軌膠輪車輔助運輸系統中車輛的數量也可以根據經驗來確定，如年產600萬t以上的礦井配置2-3臺運人車，配置3臺中小型設備運輸車，配置3臺小型材料運輸車等。

3.4無軌膠輪車運行時間T1

式中：K-車輛運行不平衡系數;

L-運輸區間單程長度，m;

v-車輛平均運輸速度，m/s;

S-上下人員裝卸物料的時間，s。

3.5無軌膠輪車防滑條件。

式中：fm-無軌膠輪車的靜摩擦力，N;

fh-無軌膠輪車的下滑力，N;

ωh-膠輪與地面間的滑動摩擦因數。

4結語

無軌膠輪車輔助運輸是一個完整而復雜的系統工程， 必須從系統工程的角度加以分析研究。無軌膠輪輔助運輸系統的選擇應從設備的適應性、生產的安全性、運輸成本及效率4個方面考慮。該研究首次分析了無軌膠輪輔助運輸系統的構成， 系統地總結了其選型原則和計算公式。無軌膠輪輔助運輸系統在煤礦井下具有較強的機動靈活性，因此有較好的發展前景。

參考文獻：

[1]何景強. 礦用蓄電池搬運車動力學分析及機架優化設計[J].煤炭工程，2019，51（7）：160-164.

[2]任肖利. 呂梁東江礦無軌輔助運輸改造方案研究 [J]. 煤炭工程，2019，51（ 7） ： 21-25.

[3]姜漢軍1 礦井輔助運輸設備[M ]. 徐州： 中國礦業大學出版社， 2008.

資助項目：中國煤炭科工集團二級子企業面上項目（M2021-MS19）;山西天地煤機裝備有限公司科技項目（M2021-QN16）

作者簡介：閆曉剛（1991-），山西太原人，碩士，研究方向：煤礦車輛研發與設計。