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[摘 要]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。选择合理的、高效的辅助运输方式对矿井建设具有重要的意义，本文结合矿井实际，对其辅助运输方式进行了分析，并对运输设备进行了选型。
[关键词]辅助运输方式；无轨胶轮车、选型
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）35-0318-01
1、工程概况
伊犁四号矿井矿井设计生产能力6.0Mt/a，开拓方式：主斜井、缓坡斜井、进风斜井、立风井开拓，矿井达产时在21-1煤层布置1个综采放顶煤工作面。以1个综采放顶煤工作面、4个煤巷综掘工作面来保证矿井6.0Mt/a的生产能力。
2、本矿井辅助运输方案的确定
随着煤炭开采技术不断发展，对煤矿高效辅助运输装备提出了更高的要求，改进和发展了卡轨车、齿轨车、单轨吊、胶套轮机车、柴油机轨道机车、无极绳连续牵引车、架空乘人装置、防爆无轨胶轮车等多类型、多系列的辅助运输装备，为煤矿辅助运输现代化的发展提供了新的途径。根据现状分析，本矿井的辅助运输方案主要有以下几种，现分述如下：
2.1防爆无轨胶轮车运输系统
目前世界上煤矿井下用防爆无轨胶轮机车运输设备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。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。对于平硐或6°以内的斜井（巷），或已解决了罐笼宽度问题的立井，这种车可以实现从井上到井下的点对点运输，即从地面材料、设备场点直接运输至井下使用场点，无需中间环节；（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，车辆转弯半径小（一般3～6m），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；（5）目前国内防爆无轨胶轮机车的开发制造能力大多已经赶上或接近世界先进水平，完全能满足国内矿井的实际使用要求。
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。
2.2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。
2.3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運行，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，本矿井属现代化高产高效特大型矿井，设备吨位大，故不予考虑。
2.4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。
综合以上分析，本矿井开采东北部区域（设计服务年限约63.64年）设计推荐采用无轨胶轮机车辅助运输系统。在立风井以东布置缓坡斜井，矿井的物料、采掘和运输机械、液压支架、矸石等，直接由无轨胶轮车经缓坡斜井运至各工作面。
3无轨胶轮车的选型
（1）无轨胶轮车牵引力： ，式中：F—无轨胶轮车牵引力，N；g—重力加速度，9.8m/s2；Q1—无轨胶轮车重量，22500kg（按支架搬运输车重量考虑）；Q2—物料重量，44500kg（按支架重量考虑）；a—巷道倾角，6°；ω—车辆与地面的阻力因数，0.02。经计算，F=84693N。
（2）无轨胶轮车台班运输能力：
，式中：A—无轨胶轮车台班运输能力，t；G—无轨胶轮车装载重量，50t；T—每班工作时间，5h；t—无轨胶轮车往返一次所需要的时间，60min；K1—无轨胶轮车装载重量利用系数，0.89；K2——无轨胶轮车工作时间利用率，1。经计算，A=222.5t。
（3）无轨胶轮车台数
，式中：n—无轨胶轮车台数，台；Q—班运量，500t/班；K1—无轨胶轮车出车率，0.9；K2—无轨胶轮车备用系统，1.2；K3—班运输不均衡系统，0.9。经计算，n=2.70，取3台。
（4）无轨胶轮车防滑条件：fm/fn≥2；fm=gωh（Q1+Q2）cosa；fn=g（Q1+Q2）（sina-ωcosa），式中：fm—无轨胶轮车的静摩擦力，N；fn—无轨胶轮车的下滑力，N；ωh—胶轮与路面之间的滑动摩擦因数，0.7。经计算，fm=9.8×0.7×（22500+44500）×cos6=457101；fn=9.8×（22500+44500）×（sin6-0.02×cos6）=55811；fm/fn=457101/55811=8.12>2，满足要求。
4、结束语
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，尤其是提高工作面搬家效率，减少因搬家对生产造成的影响，降低煤炭生产成本，增加企业经济效益。因此，选择合理的、高效的辅助运输方式对矿井建设具有重要的意义。
作者简介：刘涛（1984），男，本科，新疆乌鲁木齐，工程师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事煤矿开采设计工作。
[关键词]辅助运输方式；无轨胶轮车、选型
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）35-0318-01
1、工程概况
伊犁四号矿井矿井设计生产能力6.0Mt/a，开拓方式：主斜井、缓坡斜井、进风斜井、立风井开拓，矿井达产时在21-1煤层布置1个综采放顶煤工作面。以1个综采放顶煤工作面、4个煤巷综掘工作面来保证矿井6.0Mt/a的生产能力。
2、本矿井辅助运输方案的确定
随着煤炭开采技术不断发展，对煤矿高效辅助运输装备提出了更高的要求，改进和发展了卡轨车、齿轨车、单轨吊、胶套轮机车、柴油机轨道机车、无极绳连续牵引车、架空乘人装置、防爆无轨胶轮车等多类型、多系列的辅助运输装备，为煤矿辅助运输现代化的发展提供了新的途径。根据现状分析，本矿井的辅助运输方案主要有以下几种，现分述如下：
2.1防爆无轨胶轮车运输系统
目前世界上煤矿井下用防爆无轨胶轮机车运输设备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。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。对于平硐或6°以内的斜井（巷），或已解决了罐笼宽度问题的立井，这种车可以实现从井上到井下的点对点运输，即从地面材料、设备场点直接运输至井下使用场点，无需中间环节；（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，车辆转弯半径小（一般3～6m），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；（5）目前国内防爆无轨胶轮机车的开发制造能力大多已经赶上或接近世界先进水平，完全能满足国内矿井的实际使用要求。
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。
2.2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。
2.3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運行，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，本矿井属现代化高产高效特大型矿井，设备吨位大，故不予考虑。
2.4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。
综合以上分析，本矿井开采东北部区域（设计服务年限约63.64年）设计推荐采用无轨胶轮机车辅助运输系统。在立风井以东布置缓坡斜井，矿井的物料、采掘和运输机械、液压支架、矸石等，直接由无轨胶轮车经缓坡斜井运至各工作面。
3无轨胶轮车的选型
（1）无轨胶轮车牵引力： ，式中：F—无轨胶轮车牵引力，N；g—重力加速度，9.8m/s2；Q1—无轨胶轮车重量，22500kg（按支架搬运输车重量考虑）；Q2—物料重量，44500kg（按支架重量考虑）；a—巷道倾角，6°；ω—车辆与地面的阻力因数，0.02。经计算，F=84693N。
（2）无轨胶轮车台班运输能力：
，式中：A—无轨胶轮车台班运输能力，t；G—无轨胶轮车装载重量，50t；T—每班工作时间，5h；t—无轨胶轮车往返一次所需要的时间，60min；K1—无轨胶轮车装载重量利用系数，0.89；K2——无轨胶轮车工作时间利用率，1。经计算，A=222.5t。
（3）无轨胶轮车台数
，式中：n—无轨胶轮车台数，台；Q—班运量，500t/班；K1—无轨胶轮车出车率，0.9；K2—无轨胶轮车备用系统，1.2；K3—班运输不均衡系统，0.9。经计算，n=2.70，取3台。
（4）无轨胶轮车防滑条件：fm/fn≥2；fm=gωh（Q1+Q2）cosa；fn=g（Q1+Q2）（sina-ωcosa），式中：fm—无轨胶轮车的静摩擦力，N；fn—无轨胶轮车的下滑力，N；ωh—胶轮与路面之间的滑动摩擦因数，0.7。经计算，fm=9.8×0.7×（22500+44500）×cos6=457101；fn=9.8×（22500+44500）×（sin6-0.02×cos6）=55811；fm/fn=457101/55811=8.12>2，满足要求。
4、结束语
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，尤其是提高工作面搬家效率，减少因搬家对生产造成的影响，降低煤炭生产成本，增加企业经济效益。因此，选择合理的、高效的辅助运输方式对矿井建设具有重要的意义。
作者简介：刘涛（1984），男，本科，新疆乌鲁木齐，工程师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事煤矿开采设计工作。