綜采工作面搬家倒面高效輔助運輸技術研究

鄭 勇

（大同煤礦集團有限責任公司王村煤業公司，山西大同 037032）

0 前言

因煤礦實際生產需要，礦井綜采工作面時常需進行搬家倒面作業，而隨著煤礦科技的發展，煤礦開采的機械化水平越來越高，綜采工作面所用機電設備不斷增多，在實際搬家倒面作業中，有很多設備都需要運輸，加之礦井地質條件較復雜，巷道空間較狹小，要想實現安全高效運輸，這就對運輸作業提出了更高要求。對此，了解輔助運輸設備安全運行條件，實現對輔助運輸設備的準確定位與安全監測也顯得越來越重要。

1 輔助運輸設備安全運行條件

在進行綜采工作面搬家倒面作業時，時常需用到很多特種車輛，這些特種車輛在巷道內能否順利運行，將直接影響到綜采工作面搬家倒面速度。通過深入研究這些特種車輛安全運行條件，可顯著提高運輸速度，大幅縮短綜采工作面搬家倒面時間。

1.1 輔助運輸設備安全運行對巷道布設的要求

（1）巷道凈斷面。布設的巷道凈斷面應能確保需運輸的最大件能順利通過，且應依據運送最大件時，需配備的最大通風能力進行校核。

（2）巷道寬度。設計的巷道應足夠寬，對于單向通過輔助運輸設備的巷道，當通過輔助運輸設備時，應確保運輸設備與兩側的巷道壁或出水溝至少在6 cm以上；對于可進行雙向行駛的巷道，所布設的巷道應更寬，應確保兩車錯車間距至少在3 cm以上，同時應布設一定的車輛躲避硐室[1]。

（3）巷道高度。布設的巷道高度，應確保運輸車輛所拉液壓支架行駛時，液壓支架最高點與巷道頂板至少相距3 cm以上，對于巷道頂板上有管道設施，電纜線以及錨索裝置的巷道，應確保運輸的液壓支架最高點與這些設施至少相距3 cm以上。

（4）巷道轉彎抹角。設計巷道轉彎抹角時可依據最大運輸設備內外側可達到的最小通過能力半徑的中間值進行設計，具體如式（1）所示。

其中，R1代表車輛內側轉彎半徑；R2代表車輛外側轉彎半徑。

巷道轉彎角度。布設的巷道轉彎角度應至少在90°以上，若在實際生產中，受地質條件限制，無法布設這么大的轉彎角度時，則應盡量把轉彎處抹角尺寸做大，或多布設一些倒車硐室，以便所有車輛都能順利通過。

坡道坡度，長度。輔助運輸設備進行運輸作業所走的平均坡度應在7°以下，所走坡道長度應在2 000 m以內，對于坡道較長的巷道，可通過加設緩沖路段的方式來解決，可依據每隔2 000 m左右的距離來加設一定長度的水平緩沖路段的方式進行解決。另外布設的巷道局部坡度應在10°以下，坡道長度應小于50 m。

巷道鋪設。輔助運輸車輛運行巷道底部應用混凝土鋪設，實際鋪設厚度應依據車輛對地比壓與巷道預服務年限來定，但所鋪設的混凝土厚度最小也應大于等于20 cm，且應選用強度等級在C20以上的混凝土進行鋪設[2]。

1.2 輔助運輸車輛安全運行對巷道的支護要求

（1）應強化巷道轉彎處、交岔點處還有切眼處的支護強度，在實際支護作業中，應按下述規定來布設這些部位。

①應依據輔助運輸設備順利通過巷道時，轉彎處及交叉點處的最大寬度來確定支護參數。

②當巷道轉彎處及交岔點處所需最大寬度與主巷道最大寬度存在較大差距時，也可細分為兩段，可依據每段的最大寬度來布設巷道。

（2）當用錨桿來進行巷道頂板支護作業時，最好應選用樹脂錨固螺紋鋼錨桿來進行支護。同時應采用組合支護的方式，如讓高強度螺紋鋼錨桿與W鋼帶錨索進行組合，來支護大斷面巷道、工作面切眼處以及巷道轉彎抹角處[3]。

（3）應強化巷道最大斷面處的支護，當圍巖為Ⅳ級與Ⅴ級時，應重點強化巷道轉彎處的支護、交叉點處的支護以及工作面切眼處的支護。可把加強支護段的長度控制在2 m至5 m之間，且可依據巷道最大寬度情況來確定支護參數。

1.3 巷道配風

對輔助運輸設備運行的巷道進行配風作業時，應依據同時運行最多車輛數的情況下來為巷道配風，實際配風量應大于2 m3/（min·kW）。

應依據巷道有效過風斷面來計算巷道通風能力[4]。

2 裝設高效輔助運輸車輛定位系統

為對礦井當前現有車輛入井數量進行實時統計，并對各臺入井車輛進行定位跟蹤，實現礦井車輛運行情況的動態反應，以更好地輔助礦井進行應急救援工作。礦井可通過裝設定位系統如KJ133定位系統，借助該定位系統來對礦井各綜采工作面、輔運大巷沿線、各變電所以及主要巷道進行定位監控，這樣可有效統計各車輛運行情況，具體包括各時段車輛具體位置、各月出車明細等，此系統的裝設有助于礦井輔助運輸車輛實現科學、合理管理，以最大限度地利用各種運輸資源，提高實際運輸效率。

3 輔助運輸車輛安全運行監測技術

在實際運輸作業中，為更好地保障安全運輸，應對礦井中各車輛四周的瓦斯濃度進行監測，如可借助車載瓦斯斷電儀來對礦井輔助運輸設備四周的瓦斯濃度進行監測、顯示、報警。當運輸車輛四周的瓦斯濃度較高，在達到甚至超過斷電儀預置斷電值時，所裝設的斷電儀便會立即斷電，讓車輛停止工作。而當瓦斯濃度降至斷電儀預制斷電值以下時，斷電儀會自動接通電源，各運輸車輛便可繼續正常運行，這樣可更好地保障礦井安全生產[5]。

當甲烷濃度比預先設定的斷電值低時，斷電儀控制的相應防爆電磁閥不動作，車輛氣壓控制回路或液壓控制回路不中斷，車輛可實現正常運行；而當甲烷濃度比預設斷電值高時，斷電儀控制的相應防爆電磁閥便開始做出動作，以把車輛的氣壓控制回路或液壓控制回路自動切斷，讓車輛自動停止工作。

4 礦井輔助運輸作業主要用到的設備

當前綜采工作面所用設備較多，在進行工作面搬家倒面作業時，應依據礦井工作面布設的各設備特點，選用相應的搬家倒面設備進行作業。人們依據各設備結構與功能的不同，可把特種車輛大致劃分為四大類。

（1）鏟板式搬運車

該種車輛主要動力源為防爆柴油機，前機架為一種鏟板式結構，并配有兩個輪胎。其主要用于運輸綜采三機設備、移變列車設備、輸送機設備等。

（2）蓄電池鏟板式搬運車

該種搬運車主要以蓄電池為動力源，其前機架也屬于一種鏟板結構，其主要負責運輸大型三機設備、大型移變以及液壓支架等。

（3）框架式支架搬運車

該車輛主要用于搬運液壓支架，動力源為防爆柴油機，后機架為框架式結構。采煤工作面液壓支架主要靠該車輛運輸。

（4）多功能鏟運車

該種車輛主要以防爆柴油機作為動力源，其用途較廣泛，借助它可安拆及運輸刮板輸送機中部槽，同時還可用于多種其他輔助運輸作業。

5 高效輔助運輸車輛的選型與配置

5.1 合理選擇輔助運輸車輛

（1）綜采面各設備的運輸，可按表1所示的方式來配備車型。

（2）在實際生產中，各礦井應依據自身煤層厚度的不同與采高類型，來科學合理地配備輔助運輸車輛。如在開采薄煤層時，可配備框架式搬運車、多功能鏟車等。開采中厚煤層時，可配備鏟板式搬運車、框架式支架搬運車以及多功能鏟車。開采厚煤層時，可配備蓄電池鏟板式搬運車、鏟板式搬運車以及框架式支架搬運車。

表1 各設備應配備的運輸車型

5.2 合理配置輔助運輸車輛的數量

對于車輛數量的配置，應依據實際生產情況及工作面各設備的多少，計劃施工周期等因素來確定，同時應充分借鑒以往工作面搬家倒面施工情況，來科學、合理地布設綜采工作面輔助運輸車輛數量，最終配置應使工作面各項運輸作業實現穩定連續可靠，以最大限度節約工作面搬家倒面時間[6]。

6 結束語

總之，近年來隨著各礦井生產效能的提高，礦井各工作面的搬家倒面工作也越來越頻繁，通過研究綜采工作面搬家倒面高效輔助運輸技術，有助于人們更科學、更合理地選用綜采工作面搬家倒面運輸設備，進而提高設備運輸效率，降低搬家倒面成本，縮短搬家倒面時間，對礦井各工作面的快速接續具有重要意義。