论文部分内容阅读
[摘 要]对石梯子西沟煤矿辅助运输方式选择进行了深入分析比较，提出了符合矿井实际、技术先进、满足现代化矿井建设的无轨运输方式。
[关键词]辅助运输方式；分析比较；无轨运输方式
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0018-01
0 引言
辅助运输是矿井生产的重要组成部分，承担着矿井井下材料、设备和人员的运输，也包括矸石运输。从矿井发展的角度出发，提高辅助运输机械化程度，能较快和较大幅度地提高矿井全员效率，降低煤炭生产成本，增加企业经济效益。本文通过对石梯子西沟煤矿井下辅助运输方案比较， 选择适用本矿井的辅助运输方式。
1 矿井概况
石梯子西沟煤矿井田东西走向长1.8～3.2km，南北倾斜宽2.3～4.3km，面积约11.4km2，设计规模90万吨/年。井田总体呈一向北缓倾斜的单斜构造，倾向10°～18°，倾角5°～15°。
井田内的煤层赋存于侏罗系中统西山窑组地层中，共含煤层4层，自下而上依次编号为B1、B2、B3、B4，其中B1煤层平均厚度0.90m，B2煤层平均厚度6.67m，B3煤层平均厚度4.81m，B4煤层平均厚度5.67m。
矿井采用主斜井、副平硐的混合开拓方式，主斜井和副平硐井口均位于井田中部，立风井和安全出口位于井田中南部。矿井划分为二个水平上山开采，水平标高分别为+1430m、+1000m。井田中部布置三条采区上山，运输上山和辅助运输上山沿B3煤层布置，集中回风上山沿B4煤层布置。矿井采用走向长壁综合机械化一次采全高（大采高）采煤法，该采煤方法在新疆地区为首例，顶板管理采用全部跨落法。
2 辅助运输方式选择分析
经过多年发展，我国基本形成了三类新型辅助运输方式：即轨道运输、吊挂运输及无轨运输。轨道运输主要包括防爆柴油机胶套轮齿轨车、钢丝绳牵引卡轨车、无极绳连续牵引车等，车辆都是通过底板铺设轨道实现运行。吊挂运输主要是单轨吊和架空乘人装置（猴车），系统是通过悬挂于空中的特殊轨道或导向装置进行运输。无轨运输主要包括支架搬运车、轻型货车、人车、铲车等不同载重量的运输车和专用车辆、特种车辆等，直接运行于巷道底板上，无需轨道。
根据上述特点，石梯子西沟煤矿辅助运输方式可选择以下几种：
（1）防爆无轨胶轮车运输系统
目前煤矿井下防爆无轨胶轮车运输的动力主要两种形式，一是防爆柴油机车，二是蓄电池机车。因目前蓄电池容量有限的问题仍困扰着机车的长距离运输，故不适合现代化矿井的要求，暂不推荐。对于以柴油机为动力的防爆无轨胶轮机车，在国内外煤矿生产中已得到广泛应用，它的主要优点是：
①机动灵活、方便快捷。特别适合高产高效矿井及沿煤层开拓的多分支巷道。
②对采掘工作面的液压支架及大型设备的搬迁有独特的优势，可以点对点操作，无需任何中间换装等环节。
③运输效率高，人员占用少。
④结构合理。防爆无轨胶轮机车由两部分组成，前部为牵引车，后部为承载车，前后两部分以铰接型式连接，并且可根据运输物料品种的不同，极方便地更换不同的承载车，做到一车多用途。
但防爆无轨胶轮机车也存在以下不足：
①柴油无轨胶轮机车排放的废气虽都经过处理，但对井下环境仍有一定程度的污染，需加大通风。
②因防爆无轨胶轮机车的尺寸较大且为自由行驶，故对井下巷道尺寸和巷道底板质量有一定的要求，巷道既要有较宽的安全间隙，又要设置必要的会让点和转弯硐室。
（2）普通窄轨胶套轮齿轨运输系统
窄轨胶套轮运输系统根据不同的动力及驱动方式有许多型式，目前国内已应用较多的是石家庄煤机厂和德国合资生产的JCP型机械传动齿轨车和常州煤研所生产的液压传动齿轨车，对于胶套轮齿轨车运输，其主要优缺点如下：
优点：
①可在普通窄轨上运行，与基建施工一致，无需再铺设轨道，对巷道底板要求不高，投资省。
②驱动机车少，工作车可根据需要适当增减。
③因是有轨系统，材料的上下井无需中间换装。
但其缺点也较为明显，主要有：
①对井下工作面的搬迁及其它大型设备的运输，操作工艺复杂，费时费力，效率低。
②对运输坡度的适应性差，当坡度小于1：10时靠胶套轮与轨面的磨擦力来驱动，故胶套磨损快，一般3～6个月就要更换，当坡度大于1：10时，须在轨道中间铺设齿轨，结构复杂，效率低，也增加了投资与维护费。
③行驶齿轨机车的轨道要坚固，需要特殊结构以满足平稳过渡的要求，且齿轨机车的转弯半径大，水平方向大于10m，垂直方向不小于23m，这在顺槽巷道有一定的困难。
④胶套轮对运行轨面的污染敏感性强，对潮湿、煤粉大的轨面牵引力明显降低，4°左右就要铺齿轨，适应性低。
（3）单轨吊机车运输系统
单轨吊机车需要借助固定在巷顶的一条单轨运行，虽然与巷道底板状态无关，但对巷道支护要求高。目前，在整个巷道中，无论绳牵引的单轨吊机车或柴油机单轨吊机车，多采用U型钢材来支护，费用太高。绳牵引的单轨吊机车，一般仅可作单线运输，且运距有限（一般为1000～2000m）。再者，单轨吊最大件载重难以满足大设备整体运输要求，石梯子西沟煤矿采用大采高采煤工艺，设备吨位大，故不予考虑。
（4）架线电机车
架线电机车也是有轨运输的一种方式，其运输坡度要求更加严格，坡度一般不大于5‰，运输系统与窄轨胶套轮运输系统是一样的，而仅仅是机车驱动的动力方式不同，其缺点除多数与普通窄轨胶套轮齿轨运输系统一致外，另外还要随运输线路一同架设驱动电机车的动力电缆，造成运输线路更为复杂。再者，遇有大坡度时，架线电机车还必须借助绞车的拉动来满足大坡度的运输要求，使操作工艺更为复杂化，效率更低。故架线电机车不适合于本矿井。
通过对上述几种辅助运输方式的分析，采用防爆无轨胶轮车运输系统做为矿井辅助运输方式优势明显，效率最高，经济效益最好。运输方案如下所述：
①小于5t的物料直达运输；
②大于3t小于10t的物料直达运输；
③采掘机械、液压支架和大于5t的重型设备采用用55t无轨重型支架搬运车运输，从地面装载后直达所需工作面，当综采工作面设备搬迁，可直接用无轨重型支架搬运车运送。
④井下矸石由防爆无轨胶轮机车直接从出矸石场地运至地面的排矸系统进行排矸。或者由防爆无轨胶轮机车直接运至废弃巷道进行充填。
⑤下井人员从地面乘坐防爆无轨车到各工作地点，上井人员反之。
3 辅助运输设备
矿井配备的各类车辆的数量及规格见表1。
4 结语
石梯子西沟煤矿虽然开采初期煤层赋存较浅，运距较短，井型较小，但采用无轨运输实现无转载的直达运输系统简单、环节少，设备利用率高，用人数量少，有利于企业的快速发展，并对无轨运输在新疆地区的发展运用起到了重要的先导和推动作用。
参考文献
[1] 王毅武.金向阳.凌志达煤矿井下辅助运输方式优选[J].煤矿开采，2010，15（4）：17-19.
[2] 张跃丰.煤矿矿井辅助运输方式探讨[J].山西科技，2013，28（3）：136-137.
作者简介
窦世文（1982-3 ），新疆人，工程师，2005年毕业于辽宁工程技术大学矿物资源工程专业，现主要从事煤矿设计和咨询工作。
[关键词]辅助运输方式；分析比较；无轨运输方式
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0018-01
0 引言
辅助运输是矿井生产的重要组成部分，承担着矿井井下材料、设备和人员的运输，也包括矸石运输。从矿井发展的角度出发，提高辅助运输机械化程度，能较快和较大幅度地提高矿井全员效率，降低煤炭生产成本，增加企业经济效益。本文通过对石梯子西沟煤矿井下辅助运输方案比较， 选择适用本矿井的辅助运输方式。
1 矿井概况
石梯子西沟煤矿井田东西走向长1.8～3.2km，南北倾斜宽2.3～4.3km，面积约11.4km2，设计规模90万吨/年。井田总体呈一向北缓倾斜的单斜构造，倾向10°～18°，倾角5°～15°。
井田内的煤层赋存于侏罗系中统西山窑组地层中，共含煤层4层，自下而上依次编号为B1、B2、B3、B4，其中B1煤层平均厚度0.90m，B2煤层平均厚度6.67m，B3煤层平均厚度4.81m，B4煤层平均厚度5.67m。
矿井采用主斜井、副平硐的混合开拓方式，主斜井和副平硐井口均位于井田中部，立风井和安全出口位于井田中南部。矿井划分为二个水平上山开采，水平标高分别为+1430m、+1000m。井田中部布置三条采区上山，运输上山和辅助运输上山沿B3煤层布置，集中回风上山沿B4煤层布置。矿井采用走向长壁综合机械化一次采全高（大采高）采煤法，该采煤方法在新疆地区为首例，顶板管理采用全部跨落法。
2 辅助运输方式选择分析
经过多年发展，我国基本形成了三类新型辅助运输方式：即轨道运输、吊挂运输及无轨运输。轨道运输主要包括防爆柴油机胶套轮齿轨车、钢丝绳牵引卡轨车、无极绳连续牵引车等，车辆都是通过底板铺设轨道实现运行。吊挂运输主要是单轨吊和架空乘人装置（猴车），系统是通过悬挂于空中的特殊轨道或导向装置进行运输。无轨运输主要包括支架搬运车、轻型货车、人车、铲车等不同载重量的运输车和专用车辆、特种车辆等，直接运行于巷道底板上，无需轨道。
根据上述特点，石梯子西沟煤矿辅助运输方式可选择以下几种：
（1）防爆无轨胶轮车运输系统
目前煤矿井下防爆无轨胶轮车运输的动力主要两种形式，一是防爆柴油机车，二是蓄电池机车。因目前蓄电池容量有限的问题仍困扰着机车的长距离运输，故不适合现代化矿井的要求，暂不推荐。对于以柴油机为动力的防爆无轨胶轮机车，在国内外煤矿生产中已得到广泛应用，它的主要优点是：
①机动灵活、方便快捷。特别适合高产高效矿井及沿煤层开拓的多分支巷道。
②对采掘工作面的液压支架及大型设备的搬迁有独特的优势，可以点对点操作，无需任何中间换装等环节。
③运输效率高，人员占用少。
④结构合理。防爆无轨胶轮机车由两部分组成，前部为牵引车，后部为承载车，前后两部分以铰接型式连接，并且可根据运输物料品种的不同，极方便地更换不同的承载车，做到一车多用途。
但防爆无轨胶轮机车也存在以下不足：
①柴油无轨胶轮机车排放的废气虽都经过处理，但对井下环境仍有一定程度的污染，需加大通风。
②因防爆无轨胶轮机车的尺寸较大且为自由行驶，故对井下巷道尺寸和巷道底板质量有一定的要求，巷道既要有较宽的安全间隙，又要设置必要的会让点和转弯硐室。
（2）普通窄轨胶套轮齿轨运输系统
窄轨胶套轮运输系统根据不同的动力及驱动方式有许多型式，目前国内已应用较多的是石家庄煤机厂和德国合资生产的JCP型机械传动齿轨车和常州煤研所生产的液压传动齿轨车，对于胶套轮齿轨车运输，其主要优缺点如下：
优点：
①可在普通窄轨上运行，与基建施工一致，无需再铺设轨道，对巷道底板要求不高，投资省。
②驱动机车少，工作车可根据需要适当增减。
③因是有轨系统，材料的上下井无需中间换装。
但其缺点也较为明显，主要有：
①对井下工作面的搬迁及其它大型设备的运输，操作工艺复杂，费时费力，效率低。
②对运输坡度的适应性差，当坡度小于1：10时靠胶套轮与轨面的磨擦力来驱动，故胶套磨损快，一般3～6个月就要更换，当坡度大于1：10时，须在轨道中间铺设齿轨，结构复杂，效率低，也增加了投资与维护费。
③行驶齿轨机车的轨道要坚固，需要特殊结构以满足平稳过渡的要求，且齿轨机车的转弯半径大，水平方向大于10m，垂直方向不小于23m，这在顺槽巷道有一定的困难。
④胶套轮对运行轨面的污染敏感性强，对潮湿、煤粉大的轨面牵引力明显降低，4°左右就要铺齿轨，适应性低。
（3）单轨吊机车运输系统
单轨吊机车需要借助固定在巷顶的一条单轨运行，虽然与巷道底板状态无关，但对巷道支护要求高。目前，在整个巷道中，无论绳牵引的单轨吊机车或柴油机单轨吊机车，多采用U型钢材来支护，费用太高。绳牵引的单轨吊机车，一般仅可作单线运输，且运距有限（一般为1000～2000m）。再者，单轨吊最大件载重难以满足大设备整体运输要求，石梯子西沟煤矿采用大采高采煤工艺，设备吨位大，故不予考虑。
（4）架线电机车
架线电机车也是有轨运输的一种方式，其运输坡度要求更加严格，坡度一般不大于5‰，运输系统与窄轨胶套轮运输系统是一样的，而仅仅是机车驱动的动力方式不同，其缺点除多数与普通窄轨胶套轮齿轨运输系统一致外，另外还要随运输线路一同架设驱动电机车的动力电缆，造成运输线路更为复杂。再者，遇有大坡度时，架线电机车还必须借助绞车的拉动来满足大坡度的运输要求，使操作工艺更为复杂化，效率更低。故架线电机车不适合于本矿井。
通过对上述几种辅助运输方式的分析，采用防爆无轨胶轮车运输系统做为矿井辅助运输方式优势明显，效率最高，经济效益最好。运输方案如下所述：
①小于5t的物料直达运输；
②大于3t小于10t的物料直达运输；
③采掘机械、液压支架和大于5t的重型设备采用用55t无轨重型支架搬运车运输，从地面装载后直达所需工作面，当综采工作面设备搬迁，可直接用无轨重型支架搬运车运送。
④井下矸石由防爆无轨胶轮机车直接从出矸石场地运至地面的排矸系统进行排矸。或者由防爆无轨胶轮机车直接运至废弃巷道进行充填。
⑤下井人员从地面乘坐防爆无轨车到各工作地点，上井人员反之。
3 辅助运输设备
矿井配备的各类车辆的数量及规格见表1。
4 结语
石梯子西沟煤矿虽然开采初期煤层赋存较浅，运距较短，井型较小，但采用无轨运输实现无转载的直达运输系统简单、环节少，设备利用率高，用人数量少，有利于企业的快速发展，并对无轨运输在新疆地区的发展运用起到了重要的先导和推动作用。
参考文献
[1] 王毅武.金向阳.凌志达煤矿井下辅助运输方式优选[J].煤矿开采，2010，15（4）：17-19.
[2] 张跃丰.煤矿矿井辅助运输方式探讨[J].山西科技，2013，28（3）：136-137.
作者简介
窦世文（1982-3 ），新疆人，工程师，2005年毕业于辽宁工程技术大学矿物资源工程专业，现主要从事煤矿设计和咨询工作。