某礦大采高綜采放頂煤工作面運輸設備能力核驗及安全管理措施研究

靳樹軒

(霍州煤電集團品臨能化煤電綜合項目部， 山西 臨縣 033200)

1 前言

某礦9- 301工作面所采煤層為9#煤層，9#煤層賦存于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15m，平均50.63m，煤層賦存穩定，結構復雜，含一至二層夾矸，平均煤厚為11.8m，該工作面采用一次采全高綜采放頂煤走向長壁采煤法，煤層傾角12°～36°，平均24°，為緩傾斜煤層。工作面直接頂為泥巖，厚1～2m，基本頂為細粒砂巖，厚1～3m，屬于中等易垮落性頂板。該工作面機采高為3.2m。割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1：2.69。

2 副巷運輸系統能力檢驗

2.1 運輸方式

材料通過地面3m絞車經過副斜井下放至井底車場，經電機車運輸至西區3m絞車處，由西區3m絞車經西區軌道暗斜井下放至9- 3012輔助運輸巷，再由WC5E/C膠輪車運至9- 3012運輸聯巷口，由該處安裝的JSDB- 19型回柱絞車下放至9- 3012巷，再由巷道內膠輪車運輸至設備列車外材料存放處。

2.2 絞車運輸能力驗算

JSDB- 16型回柱絞車均選用φ26mm鋼絲繩，鋼絲繩靜張力60kN，最小破斷力372kN，單位重量2.43kg/m，抗拉強度1 670MPa。

1)鋼絲繩承受的最大能力計算

372kN÷W最大>6.5(鋼絲繩安全系數為6.5)

得出W最大=57.23kN(允許絞車運輸時的最大阻力為57.23kN)。

2)一次運輸礦車車數計算

W最大=n(m+m0)(ω′cosβ+sinβ)g+
PLk(ω′kcosβ+sinβ)g

式中：W最大——絞車開始運輸時阻力；

n——礦車車數；

β——巷道傾角；

m——礦車有效載荷；

m0——礦車自重；

LK——鋼絲繩沿巷道全長；

ω′——礦車運行阻力系數，取0.02 ；

ω′k——鋼絲繩阻力系數取0.25；

P——鋼絲繩單位長度質量。

將數據代入得

n(m+m0)= [W最大-PLK(ω′kcosβ+sinβ)g]/
[ (ω′cosβ+sinβ)g]=
[57 230-1 303.82]÷3.22≈
17 368=17.368t

1t礦車使用數量=17.368t÷(m+m0)≈10.8輛>3輛，符合要求。

由于受車場限制，每次運輸限定最大串車數為3輛。

3)鋼絲繩強度校驗

φ26mm鋼絲繩最小破斷力為372kN。

安全系數=372kN÷[n(m+m0) (ω′cosβ+
sinβ)g]=372×1 000÷[3×1 600×(0.02×
cos18°+sin18°)×9.8]≈
24>6.5符合要求。

經驗算，JSDB- 16型回柱絞車運輸能滿足要求。

2.3 WC5E/C機車牽引計算

按1臺WC5E/C機車牽引14t重物(更換最重件電機減速器按12t計算，平板車按2t計算)通過10°坡計算(副巷最大坡度為8°)，膠輪車自重7.5t，柴油機功率75kW，膠輪車牽引力60kN，制動力65kN，滾動摩擦系數按0.04計算，滑動摩擦系數按0.6計算。

車輛自重7.5t;

下滑力F下=(14+7.5)× sin10°=3.8t；

滾動摩擦阻力F滾阻=(14+7.5)×0.04=0.86t；

膠輪車牽引力F牽=6t、膠輪車制動力：F制=6.5t；

膠輪車滑動摩擦阻力：F滑動摩擦=7.5×0.6=4.5t。

1)10°上坡工況

這種工況是膠輪車牽引力克服下滑力和滾動摩擦力牽引上坡。

F發動機驅動力=12t>F滑動摩擦=6t，
F牽=F滑動摩擦=6t，
F牽=6t>F下(3.8)+F滾阻(0.86)=4.66t，

所以一臺膠輪車在10°斜坡上可以牽引一臺電機減速器正常上坡。

2)10°下坡工況

在這種工況是滾動摩擦力與滑動摩擦力或制動力之和克服支架的下滑力。

F制=6.5t>F滑動摩擦=6t;
所以按F滑動摩擦=6t計算。
F滑動摩擦(6t)+F滾阻(0.86t)>F下(3.8t)，

所以一臺膠輪車在10°斜坡上可以牽引一臺電機減速器正常下坡。

綜上計算結果，一臺WC5E/C機車牽引12t重物通過10°坡，機車動力完全可以滿足。

3 運輸安全措施

3.1 絞車運輸安全措施

(1)絞車司機必須持有操作證，嚴禁無證開車。

(2)工作面及其巷道車場范圍內的所有絞車實行掛牌制度，檢修班電工負責對電氣設備進行檢查和維修。運輸工負責對所有絞車的完好、絞車固定、鋼絲繩及所有安全設施進行檢查，并填寫記錄，絞車達不到完好標準，禁止使用。

(3)絞車司機在工作前,應先檢查巷道的頂、幫情況和警戒安設情況，然后檢查絞車的固定、鋼絲繩、信號、各種保護設施，確認無誤后才可開動絞車[1]。

(4)絞車司機、掛鉤工嚴格按照操作規程、崗位責任制作業。開車前與掛鉤工進行信號聯系，回信號后方可作業。

(5)嚴格執行“行車不行人，行人不行車”制度。

(6)絞車運輸時，必須在能夠進入鋼絲繩運行范圍內的各個入口設置警戒，嚴禁人員進入。

3.2 使用膠輪車安全技術措施

1)膠輪車乘人管理規定

(1)膠輪車司機必須經專門技術培訓，經考試合格后，方可持證上崗，并能夠熟知和掌握本業務有關的應知應會知識和安全操作規程[2]。

(2)嚴格執行交接班制度，完成當班運行任務、崗位衛生清理和運行臺賬記錄填寫后，與下一班認真交接好當班存在問題和設備運行情況。若有問題及時處理，處理不了及時向上級匯報，以便安排檢修工進行檢修。

(3)膠輪車運行期間，嚴格執行“行車不行人、行人不行車”制度。

(4)明確定員、嚴禁超員運輸。乘車人員必須在規定的地點上下車。

(5)機車運行人員時速度不得超過8km/h，嚴禁超速。過聯巷拐彎點和巷道邊坡點時，提前30m減速行駛，速度控制在0.5m/s，同時鳴笛警示。

(6)其他安全注意事項，必須嚴格執行礦井的防爆膠輪車使用管理規定。

(7)行駛過程中，如遇特殊情況，應快速將緊急停車制動桿扳至合閘位置。

2)膠輪車運料管理規定

(1)膠輪車運料運行時，最高速度不得超過4km/h，嚴禁超速。過聯巷拐彎點和巷道變坡點時，提前30m減速行駛，速度控制在0.5m/s，同時鳴笛警示。

(2)運輸物料時，所運材料必須裝在礦車或拖掛的平板車內，膠輪車運行過程中最多可以帶三輛礦車或一輛平板車；頂棚，正、副駕駛室內嚴禁堆放材料，嚴禁人物混運。

(3)在井下裝卸貨物時必須制動鎖車。

(4)運送高大設備，影響駕駛員視線時，必須制定安全技術措施。

(5)膠輪車通過巷道的安全距離：距兩側附著物突出部分不得少于0.5m，距頂板吊掛物突出部分不得少于0.3m。

(6)車輛運送松散物料時，應采取必要的捆綁措施。

4 結論

通過對運輸設備的運輸能力進行了核驗，JSDB- 16型回柱絞車運輸能滿足要求，一臺WC5E/C機車牽引12t重物通過10°坡，機車動力完全可以滿足。同時介紹了運輸設備的安全管理措施，為綜采放頂煤工作面的運輸設備安全管理提供了借鑒意義。