大頂山礦區中段運輸有軌改無軌的研究

馬相松，張正明，魏建海

大頂山礦區中段運輸有軌改無軌的研究

馬相松，張正明，魏建海

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051)

為滿足四川錦寧礦業大頂山礦區改擴建的需要，結合國內外無軌運輸發展的現狀，對大頂山礦區生產接替中段2 390 m中段運輸方案，從技術方面和經濟方面進行了有軌運輸方案與無軌運輸方案的詳細對比和分析。經過比較，無軌運輸設備更具高效能、多用途、機動靈活和技術先進等特點。

大頂山礦區;中段運輸;有軌運輸;無軌運輸

0 引言

四川錦寧礦業大頂山礦區井下采礦工程于1992年底建成投入試生產，設計規模50萬t/a。采礦方法為無底柱分段崩落法，WJ－1.5D電動鏟運機出礦，中段高度45 m，分段高度15 m，進路間距10 m。中段運輸為有軌運輸，礦石采用10 t架線式電機車牽引1.2 m3固定式礦車運輸，廢石采用7 t架線式電機車牽引0.55 m3翻轉式礦車運輸。

礦山目前已轉入2 450 m中段的生產，為維持礦山持續發展，2 450m中段以下的設計、建設任務十分緊迫。根據企業自身發展及地方經濟發展的需要，該礦迫切需要進行改擴建、提升產能。

經過深入調查和分析，如果該礦通過引進先進的采掘設備(Simbar H1 254深孔液壓鑿巖臺車、Boomer 281液壓掘進臺車和2 m3級電動或柴油鏟運機)，擴大采礦參數(進路間距由10m擴至12.5 m，中段高度擴至60 m)，進一步擴大采礦規模是有可能的。但礦山生產持續到有軌中段時，存在將有軌中段巷道轉化為無軌回采分段巷道的問題，這個轉化過程包括拆除軌道及架線，擴刷斷面，設置調頭硐室等，整個過程需要6個月以上的時間才能完成，但還需要兼顧上部未采完采場的出礦任務不受影響，在如此長的時間內運輸作業與回采井巷工程建設同步進行、相互干擾和制約，將會嚴重影響礦山產能的均衡性和持續性，同時也成為制約大頂山礦區擴大產能的瓶頸。為了解決這一矛盾，是否可以借鑒近年國內外無軌運輸的先進經驗，將大頂山礦區中段運輸方案由有軌運輸改為無軌運輸呢?

1 井下無軌運輸的發展

國外在20世紀50年代就已開始廣泛使用井下無軌運輸技術。國內井下無軌運輸方式在煤礦井下已經得到了推廣應用，在金屬礦山正逐漸得到推廣使用。近年來，我國一些現代化大型礦井和改擴建礦山在無軌運輸技術方面進行了積極的實踐和推廣，如內蒙古神華集團的大柳塔礦、山東兗礦集團的濟三煤礦等。2009年，大紅山鐵礦擴產工程III、IV號礦體80萬t/a工程采用了無軌運輸方案，中段采用20 t井下礦用卡車將鐵礦石直接從采場溜井運輸至原400萬t/a工程破碎硐室進入主溜破及膠帶運輸系統提升至地表選廠原礦倉，該項目已經建成并初步取得較好的經濟效果，體現出無軌運輸的高效能、機動靈活等特點。

與有軌運輸相比較，無軌運輸主要有以下優點:

(1)可實現一次裝載后從采場溜井至主溜井、或至地表原料堆場的直達運輸，無需中間轉載，從而大大簡化了輔助運輸系統，顯著減少了從事輔助運輸的井下工作人員數量。

(2)可實現一機多用，可以靈活用于礦石和廢石的運輸，便于井下調度，同時也有利于裝、卸設備規格的統一，減少井巷工程的開掘量。一般地下金屬礦山的有軌運輸，由于運礦車輛規格較大而運廢車輛規格較小，導致溜井振機裝礦設備型號不一，進而導致礦石和廢石溜井的功能單一而不能根據生產需要進行功能互換;同時還導致卸礦設施的不一致，需要增加部分井巷工程來滿足礦、廢分運的要求。

(3)機動靈活、操作簡單、安全性好，特別適合于沿礦體開采的多分支巷道輔助運輸。一般運輸巷道沿礦體開拓，線路分支多、坡度多變。若采用有軌運輸，由于中間多次摘掛鉤、倒車甚至人推肩扛等，最容易發生事故造成傷亡。而采用無軌運輸則車輛長度和轉彎半徑等明顯優于有軌運輸，同時單輛車有專職駕駛人員可以更安全地滿足運輸任務。

綜上所述，無軌運輸是比較先進的運輸方式，它克服了傳統有軌運輸方式所存在的用人多、占用設備多、效率低、安全保障性差等弊端，同時又能為礦山的持續高產、穩產提供強有力的運輸保障。

2 大頂山礦區有軌運輸與無軌運輸方案的對比

2.1 方案簡述

2.1.1 中段有軌運輸方案

根據產能及采場出礦的要求，各運輸中段為環形運輸、穿脈裝車，環形運輸系統巷道總長約3 500 m。各回采分段崩落礦石用鏟運機鏟運至溜井，經溜井下放至有軌運輸中段，經振動放礦機裝入2 m3礦車，用14 t電機車牽引至主溜井下放至2 270 m主運輸中段，再經振動放礦機裝入2 m3礦車，用14 t電機車牽引至地表選廠原礦倉。各回采分段掘進廢石先經溜井下放至有軌中段裝入0.55 m3礦車，用7 t電機車運輸至地表廢石倉后，再用汽車轉運至大頂山支溝廢石場，見圖1。

圖1 有軌運輸方案2 390 m中段平面圖Fig.1 Layout Plan of 2 390 m Sublevel for Rail Haulage Scheme

2.1.2 中段無軌運輸方案

根據產能及采場出礦的要求，各運輸中段改為穿脈裝礦、沿脈運輸方案，沿脈和穿脈巷道總長約1 800 m。各回采分段崩落礦石用鏟運機鏟運至溜井，在無軌運輸中段采用振動放礦機裝入20 t礦用卡車運輸至主溜井下放至2 270 m主運輸中段，再振動放礦機裝入20 t礦用卡車直接運輸至地表選礦廠原礦倉。各回采分段掘進廢石先經溜井下放至無軌運輸中段裝入20 t礦用卡車直接運輸至大頂山支溝廢石場，見圖2。

圖2 無軌運輸方案2 390 m中段平面圖Fig.2 Layout Plan of 2 390 m Sublevel for Trackless Haulage Scheme

2.2 方案對比

根據投資及經濟比較，兩個運輸方案的優缺點如下:

(1)中段有軌運輸方案。優點:基建2 390 m中段的設備投資小，本中段基建投資相對較小，中段及綜合運輸成本相對較低，費用現值較低。缺點:后期逐漸投入較大，且機動靈活性差，當回采至中段運輸水平時，需要提前撤出軌道及架線，若斷面不夠，還需要刷幫擴大斷面，耽誤時間較長，生產組織困難，極大地影響生產，且每個中段均需鋪軌架線，二次投資，同時對將來的產能穩定產生限制。

(2)中段無軌運輸方案。優點:井巷工程量較小，持續生產順利過渡，機動靈活性好，方便快捷調度。缺點:本方案初期設備投資大，基建投資相對較大，主要是運輸設備一次投資較大，運輸成本及綜合運輸成本略高，裝礦點產塵大，尾氣產生空氣污染，影響通風質量，生產中可采用局扇局部加強通風，改善通風條件，見表1。

表1 中段運輸方案有軌與無軌比較(可比部分)Tab.1 Comparison of Rail and Trackless Sublevel Haulage Scheme(Com parable Part)

2.3 對比結果

通過以上技術經濟比較，從經濟上看有軌運輸方案比無軌運輸方案略有優勢;但從技術上看本礦山礦體走向較短，要滿足100萬t/a生產規模的前提下，當回采至中段運輸水平時，需要提前撤出有軌運輸的軌道及架線，刷幫擴大斷面滿足無軌設備運行需求，耽誤時間較長，生產組織極為困難;從采場生產能力驗證情況看，礦山完全可以達到80～ 100萬t/a的生產能力，礦山原有45 m中段高度及有軌運輸系統在生產中已經嚴重制約了礦山的產能。為此，如果能夠將中段高度由45 m改為60 m，并采用無軌運輸方案，礦山的綜合產能完全可以從目前的50萬t/a提升到80～100萬t/a。因此，推薦將中段運輸方式從有軌運輸方式改為無軌運輸方式。

3 無軌運輸存在的問題和應對措施

3.1 尾氣污染

目前降低尾氣污染的主要方法仍然是加大井下通風量，稀釋尾氣濃度，駕駛員佩戴防毒面具防范井下尾氣污染。其次對井下卡車進行改造，加裝尾氣凈化裝置，也可以明顯改善尾氣污染狀況。

國內外大型超大型露天礦山普遍采用電動輪礦用卡車運輸，該技術已經成熟，未來的井下礦用卡車如果能夠朝著電動(充電)型發展，就可以從根本上解決無軌運輸的尾氣污染問題。

3.2 防火

在無軌運輸水平設置系統的防火設施，并定期進行井下防火演練。

4 結語

綜上所述，無軌運輸具備明顯的優點，隨著高產、高效現代化礦山的大規模建設，無軌運輸的廣泛應用必將會受到包括煤炭和金屬行業在內的廣大礦山企業越來越大的關注。

［1］關谷勇，李玉姬.采用無軌運輸開采傾斜礦體［J］.采礦技術，1984(1):12－14.

［2］朱力行.關于我國地下開采無軌機械化的現狀及其發展前景［J］.冶金設備，1989(5):25－28.

［3］安愛華，余南中.對井下無軌設備維修制度的探討［M］.有色金屬設計，2002(2):68－72.

［4］戰凱.地下金屬礦山無軌采礦裝備發展趨勢［J］.采礦技術，2006(3):34－38.

［5］張廣篇，王天野.全無軌化開采技術在巖金礦山的應用及設計實踐［J］.黃金，2010(7):21－24.

Research on Sublevel Haulage from Rail to Track less in Dadingshan Mining Area

MA Xiang－song，ZHANG Zheng－ming，WEI Jian－hai
(Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China)

To meet requirements for reconstruction and expansion project of Dadingshan Mining Area in Jinning，

Sichuan，and combined with current situation of trackless haulage development at home and abroad，comparison and analysis on sublevel haulage schemes with rail and non－rail for 2 390 m production taking over sublevel in Dadingshan Mining Area were carried out from technological and economic perspective in detail.Through comparing，trackless transportation equipment has the features of high performance，multipurpose，flexible，advanced technology and so on.

Dadingshan mining area;sublevel haulage;rail haulage;trackless haulage

TD524

A

1004－2660(2012)02－0001－04

2012－04－10.

馬相松(1977－)，男，貴州人，工程師.主要研究方向:金屬礦山工程設計.