無軌膠輪車運(yùn)輸方式在長平礦的應(yīng)用與研究

郭偉

（晉能控股集團(tuán) 長平公司，山西 晉城 048006）

1 概 況

長平礦重型放頂煤工作面位于山頭村東部，蘆家峪村南部，安家村西北部，西玨山廟北部。該工作面在回采至1 066 m 處布置有第二切眼，長96 m，第二停采線距第二切眼156 m。工作面所采煤層為3 號(hào)煤，位于二疊系下統(tǒng)山西組。

工作面3 號(hào)煤最大厚度5.93 m，平均厚度為5.6 m，工作面整體東高西低，南北中高部低，工作面向南傾斜，向斜南翼工作面煤層走向56°、傾向326°，傾角1°～9°；向斜北翼工作面煤層走向56°、傾向146°，傾角1°～9°。

2 礦井輔助運(yùn)輸方案的對(duì)比與選擇

2.1 方案設(shè)計(jì)

依據(jù)長平礦礦體的賦存情況，結(jié)合現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了4 個(gè)可行方案。

（1） 方案①無軌膠輪車運(yùn)輸方式。地面物料由3 t、5 t 無軌膠輪車承載，由大罐裝車上下井，人員與物料設(shè)備分開提升；液壓支架及其他重型設(shè)備由膠輪平板車承載，牽引車將其推進(jìn)大罐，平板車到位固定后，牽引車脫鉤離開，大罐開始提升，到底后牽引車將重型膠輪平板車牽引出大罐。

（2） 方案②軌道+無軌膠輪車。為減小副立井?dāng)嗝?，降低井筒投資，設(shè)計(jì)地面、井筒及井底車場采用窄軌運(yùn)輸。井下材料及設(shè)備的地面運(yùn)輸是通過場內(nèi)窄軌鐵路及礦車運(yùn)輸完成的。根據(jù)需要，窄軌鐵路布置由副井井口房引出，環(huán)繞機(jī)修場區(qū)，并在機(jī)修場區(qū)院內(nèi)圍繞龍門吊形成環(huán)形軌道。設(shè)備材料裝礦車或平板車后由蓄電池機(jī)車牽引進(jìn)入大罐、小罐上下，人員與物料設(shè)備分開提升。交通罐用于提升零散人員和材料。礦車及平板車由防爆柴油普軌機(jī)車牽引進(jìn)入換裝硐室，由吊鉤橋式起重機(jī)換裝到各型無軌膠輪車上，由無軌膠輪車完成井下輔助運(yùn)輸。

（3） 方案③軌道+單軌吊。方案③與方案②相比，地面至換裝硐室工藝相同，不同的是在井下?lián)Q裝硐室由單軌吊起吊梁承擔(dān)換裝任務(wù)，由單軌吊完成井下輔助運(yùn)輸。井下材料及設(shè)備的地面運(yùn)輸是通過場內(nèi)窄軌鐵路及礦車運(yùn)輸完成的。根據(jù)需要，窄軌鐵路布置由副井井口房引出，環(huán)繞機(jī)修場區(qū)，并在機(jī)修場區(qū)院內(nèi)圍繞龍門吊形成環(huán)形軌道。設(shè)備材料裝礦車或平板車后由蓄電池機(jī)車牽引進(jìn)入大罐、小罐上下，人員與物料設(shè)備分開提升；液壓支架等放在重型平板車上，進(jìn)大罐提升。交通罐用于提升零散人員和材料。礦車及平板車由防爆柴油普軌機(jī)車牽引進(jìn)入換裝硐室，在換裝硐室內(nèi)由單軌吊自帶的起吊梁承擔(dān)換裝任務(wù)，由單軌吊完成井下輔助運(yùn)輸。

（4） 方案④軌道+電機(jī)車+無極繩連續(xù)牽引車。該方案為礦井可研階段的輔助運(yùn)輸方案，礦井采用軌道運(yùn)輸，地面及井下鋪設(shè)軌距900 mm，軌型采用30 kg/m 鋼軌。副立井井底車場及輔運(yùn)大巷采用蓄電池電機(jī)車牽引900 mm 軌距、1.5 t 系列礦車運(yùn)輸方式，+500 m 水平進(jìn)風(fēng)大巷及輔運(yùn)順槽輔助運(yùn)輸推薦采用無極繩連續(xù)牽引車牽引900 mm 軌距、1.5 t 系列礦車運(yùn)輸方式。

2.2 方案對(duì)比

2.2.1 方案①無軌膠輪車運(yùn)輸方式

優(yōu)點(diǎn)：全礦井采用單一輔助運(yùn)輸方式，無需中間換裝，無轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，運(yùn)輸效率高，管理簡潔；無軌膠輪車以內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)，爬坡和連續(xù)運(yùn)輸間長，具有快速、高效安全等優(yōu)點(diǎn)；巷道無需設(shè)置軌道，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可靈活運(yùn)用于多種輔助作業(yè)中；可解決人員、物料等全部輔助運(yùn)輸任務(wù)。

缺點(diǎn)：井筒斷面大，投資高；輔助運(yùn)輸巷道所需斷面大且底板需硬化，基礎(chǔ)投資高；輔助運(yùn)輸初期投資較高，運(yùn)營費(fèi)用較高；無軌膠輪車尾氣污染大；相比后續(xù)方案，罐錘系統(tǒng)較罐罐系統(tǒng)提升能力小。

2.2.2 方案②軌道+無軌膠輪車

優(yōu)點(diǎn)：相較方案①，副立井井筒直徑減小了0.5 m，井筒投資低；地面及井筒軌道運(yùn)輸投資適宜，井下?lián)Q裝一次即直達(dá)采掘地點(diǎn)，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，效率高；無軌膠輪車以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，單車載重量大，爬坡能力強(qiáng)，連續(xù)運(yùn)輸時(shí)間長，具有運(yùn)輸速度快、效率高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)從井底到工作面的直接運(yùn)輸，減少中間環(huán)節(jié)，安全可靠；可解決人員、物料等全部輔助運(yùn)輸任務(wù)；低噪音、無污染、牽引力穩(wěn)定、環(huán)保節(jié)能。

缺點(diǎn)：輔助運(yùn)輸巷道所需斷面大且底板需硬化，基礎(chǔ)投資高；采用軌道和無軌膠輪車2 種方式，管理較方案①復(fù)雜，占用人員多；無軌膠輪車初期投資高，運(yùn)營成本較高。

2.2.3 方案③軌道+單軌吊

優(yōu)點(diǎn)：相較方案①，副立井井筒直徑減小了0.5 m，井筒投資低；地面及井筒軌道運(yùn)輸投資適宜，井下?lián)Q裝一次即直達(dá)采掘地點(diǎn)，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，效率高；單軌吊車運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)行阻力較小，減少使用成本；軌道吊掛在頂板或支撐架上，載重運(yùn)行不受巷道底板變形、積水或物料堆積影響；工作制動(dòng)、停車制動(dòng)、緊急制動(dòng)3 套制動(dòng)設(shè)備齊全，運(yùn)行安全可靠；可解決人員、物料等全部輔助運(yùn)輸任務(wù)。

缺點(diǎn)：相比較無軌膠輪車，單軌吊運(yùn)行速度較慢，平均速度僅1.0 m/s，運(yùn)輸效率低，如礦井輔運(yùn)量增加則作業(yè)緊張；采用軌道和單軌吊兩種方式，管理較方案①復(fù)雜，占用人員多；井下單軌吊系統(tǒng)初期投資較高，運(yùn)營費(fèi)用較高，需配置井下充電及維護(hù)硐室，硐室工程量大。

2.2.4 方案④軌道+電機(jī)車+無極繩連續(xù)牽引車

優(yōu)點(diǎn)：相較方案①，副立井井筒直徑減小了0.5 m，井筒投資低；礦井采用軌道系統(tǒng)做輔助運(yùn)輸，初期投資低。

缺點(diǎn)：軌道系統(tǒng)運(yùn)輸環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復(fù)雜，占用人員多，運(yùn)行效率低，安全隱患多；進(jìn)入采區(qū)后無法解決人員運(yùn)輸問題。

2.3 方案比選

2.3.1 方案粗選

方案①與方案②相比，井筒投資多277.8 萬元，是由于副立井井筒直徑大引起的；井下巷道及輔運(yùn)設(shè)施投資相差無幾，差別大的為運(yùn)營費(fèi)用，主要為人工成本，由于方案②采用軌道加膠輪車，增加一道環(huán)節(jié)，需多占用人員，不符合減人提效原則，且散裝物料由無軌膠輪車與礦車轉(zhuǎn)載，耗時(shí)長，效率低，因此，綜合比較方案①優(yōu)于方案②，排除方案②。

方案①與方案③相比，井筒投資多277.8 萬元，是由于副立井井筒直徑大引起的；井下巷道投資少1 493.7 萬元，根據(jù)通風(fēng)要求，大巷所需斷面基本一致，主要是運(yùn)行無軌膠輪車順槽斷面較大且需要底板硬化引起的；輔運(yùn)設(shè)施少1 531.5 萬元，這是由于設(shè)計(jì)優(yōu)化了無軌膠輪車配備數(shù)量，而單軌吊采用頂板固定方式，主要巷道均需覆蓋，因此初期投資較高；運(yùn)營成本方面方案①與方案③相差不大。

方案①與方案④相比，井筒投資多277.8 萬元，是由于副立井井筒直徑大引起的；井下巷道投資少4 187.1 萬元，主要是運(yùn)行無軌膠輪車順槽斷面較大且需要底板硬化引起的；輔運(yùn)設(shè)施方案①多230 萬元，軌道運(yùn)輸設(shè)備多，但單價(jià)較低；軌道運(yùn)輸需占用大量人員，有絞車司機(jī)、把鉤工等一系列輔助人員，因此人工成本偏高。方案④可滿足該礦輔運(yùn)需求，但不符合減人提效的理念，因此方案①優(yōu)于方案④，排除方案④。

方案①優(yōu)于方案②及方案④，與方案③相差不大，因此針對(duì)方案①與方案③進(jìn)行第二輪精選比對(duì)。

2.3.2 方案精選

（1） 通風(fēng)方面。從井巷投資來看，由于長平礦設(shè)計(jì)風(fēng)量較大，因此所需進(jìn)、回風(fēng)大巷斷面較大，兩種輔運(yùn)方式對(duì)大巷斷面影響不大。但順槽巷道采用單軌吊可適當(dāng)縮小斷面寬度，滿足單軌吊運(yùn)行及過風(fēng)要求即可，膠帶順槽可減小0.8 m2，輔運(yùn)順槽可減小2.4 m2。不過從實(shí)際運(yùn)行角度分析，無軌膠輪車順槽斷面可在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行優(yōu)化，選擇最適合該礦的巷道斷面布置方式。

（2） 運(yùn)距方面。從運(yùn)輸效率來看，長平礦為高產(chǎn)高效的新建礦井，井田有擴(kuò)界可能，屆時(shí)輔助運(yùn)輸距離增加距離超過6 km，單軌吊運(yùn)行一趟需2.5 h，而膠輪車僅需0.9 h。

（3） 管理方面。從管理難易程度來看，方案①采用單一輔運(yùn)方式，正常生產(chǎn)時(shí)井上下統(tǒng)一調(diào)度、管理，方便快捷；方案③軌道與單軌吊換裝，人員配備多，調(diào)度復(fù)雜，轉(zhuǎn)載耗時(shí)較長，效率偏低。

（4） 投資方面。從初期投資來看，無軌膠輪車可隨著生產(chǎn)需要逐步購置，而單軌吊驗(yàn)收投產(chǎn)時(shí)就緒配備齊全，安裝與檢修復(fù)雜，遇不良地質(zhì)段需架棚通過，增加投資。

綜合分析，方案①與方案③均能解決長平礦輔助運(yùn)輸問題。根據(jù)各先進(jìn)礦山應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，單軌吊平均速度僅1.0 m 左右，適宜采區(qū)運(yùn)輸，當(dāng)運(yùn)輸距離增加、運(yùn)輸量增大時(shí)效率偏低，作業(yè)緊張。無軌膠輪車可適當(dāng)增加運(yùn)行車輛，對(duì)礦井生產(chǎn)影響不大。長平礦井井田面積適中，采用單一輔助運(yùn)輸方式更為高效。因此，最后確定采用方案①，實(shí)現(xiàn)全礦井無軌化生產(chǎn)。

3 結(jié) 語

長平礦應(yīng)用無軌膠輪車方式由于井筒斷面擴(kuò)大投資多277.8 萬元，但是能夠節(jié)省井下巷道工程1 493.7 萬元。實(shí)際應(yīng)用效果表明，無軌膠輪車運(yùn)輸方式靈活方便、運(yùn)行高效的優(yōu)勢逐步體現(xiàn)，無軌膠輪車在運(yùn)輸方面比軌道機(jī)車提高了180%左右。