千萬噸礦井輔助運輸方式和運輸設備選型

翟浩洲

(大同煤礦集團 馬道頭煤業有限責任公司，山西 大同 037100)

1 井下輔助運輸方式的確定

某大型礦井設計能力為1 200萬t/a，井下巷道沿煤層布置，煤層賦存平緩，傾角在1～6°。結合該礦井實際情況和先進礦區輔助運輸實踐經驗，最終將輔助運輸方式鎖定在內燃機齒軌車和無軌膠輪車之間，由于這兩種輔助運輸方案在投資上接近，為了確定最終方案需要進一步從技術角度進行比較論證。

1.1 無軌膠輪車運輸

無軌膠輪車運輸具有諸多軌道運輸不具備的優點：車輛機動靈活，不受軌道約束，對井下巷道線路適應性強，載重爬坡能力大，車輛轉彎半徑小，運輸環節簡單，運輸連續性好，占用人員少，運輸效率高，運營維護費用低。但這種運輸方式也存在缺點：具體為特殊車輛主要得依賴于進口，例如支架搬運車、55 t叉車、多功能車等，采購進口設備費用高，且對巷道底板坡度、質量要求高，需要的巷道設計斷面較大。

1.2 內燃機齒軌車

內燃機齒軌車具有單列車輛一次載重能力大，經濟運輸距離長的優點，由于車輛采用內燃機進行驅動，車輛相對傳統的軌道運輸更靈活，由于采用齒軌，車輛爬坡能力提升。但是由于內燃機齒軌車運輸依然是一種軌道運輸方式，就存在軌道運輸的缺點：車輛機動靈活性較差，需要先在巷道里鋪設軌道，車輛受軌道約束運行速度較慢，爬坡能力有限，且在井下潮濕的環境里，齒軌易發生堵塞和生銹，需要大量人員維護，且維護困難。

1.3 技術比較

這里以神東公司千萬噸礦井群和兗州礦業兩座先進礦井輔助運輸實踐為參考：兗礦濟寧二號礦井和濟寧三號礦井，兩礦煤層賦存較平緩及生產條件相同，濟寧二號礦井采用內燃機齒軌車做為輔助運輸方式，需要運輸輔助人員近800人，主要的人力消耗在運輸線路軌道的維護上。濟寧三號礦井采用膠輪車運輸做為輔助運輸方式，僅需90人就可完成全部輔助運輸工作，包括膠輪車的運行和維護。神華集團神東公司千萬噸礦井集群，由于煤層賦存較平緩，普遍采用無軌膠輪車做為礦井輔助運輸方式，由于礦井開拓方式多為斜硐開拓，人員和物料可以直接從地面無需中轉運輸到井下工作面和使用地點，特別在礦井搬家過程中將無軌膠輪車運輸的機動靈活的優勢發揮到了極致，一個傾向250 m長的工作面如果使用軌道運輸通常需要30～45 d，而同等條件下采用無軌膠輪車運輸，通常需要7～14 d就可完成，最快僅僅需要4 d就可完成。因此大型礦井采用無軌膠輪車運輸與內燃機軌道運輸相比可以減少輔助運輸人員約700人，而且膠輪車機動靈活，運輸環節少，搬家速度快有利于礦井的生產銜接，這些都有利于提高生產效率，節約大量人工工資，從而實現礦井的高產高效。所以最終選擇無軌膠輪車運輸做為該千萬噸礦井的輔助運輸方式。

2 輔助運輸設備選型及數量

2.1 設計依據

由于礦井設計能力為1 200萬t/a，首采煤層平均厚度為8.5 m，因此需布置2個生產盤區、2個綜放工作面、8個綜掘面，可滿足設計生產能力。每天三班生產，一班準備，每班運輸時間5.5 h，每天運輸時間16.5 h。綜合考慮礦井生產銜接，物料運輸分為日常生產和工作面搬家兩種情況；人員運輸則以各生產地點工作人員一次運輸到位為主，兼顧沿途生產輔助區域工作人員運輸。

2.2 運輸任務

日常人員：依據礦井開拓設計，主要工作人員集中在一盤區和二盤區，定員規定單班生產人數為260人，富裕系數為1.1，因此每班需要運輸人員286人。

日常矸石量：依據礦井開拓及掘進銜接巖巷工程量，礦井年矸石量約25萬t，日均矸石量750 t。

日常生產物料：主要包括支護材料和混凝土，日需量約360 t。

日常設備：主要指除了采煤機、支架、刮板輸送機、掘進機等之外的小型設備，按日運量400 t計。

2.3 運行往返時間

重車和空車運行往返時間應分別考慮。

重車運行時間為：t1=ΣSi/Vi

式中：t1為重車運行時間，h；Si為第i段運輸距離，km；Vi為第i段運行速度，km/h。

空車運行時，按平均速度在整個線路上進行計算，則：t2=S/V

式中：t2為空車運行時間，h；S為總運輸距離，km；V為空載平均運行速度，km/h。

往返一次的時間為：t=△t+t1+t2

式中：t為往返一次時間，h；△t為休止時間(裝卸載和會車等的間歇時間)，h。

借鑒其他采用膠輪車運輸礦井經驗：車輛在大巷中運行速度為12 km/h，車輛在回采巷道中運行速度為6.5 km/h，空車為19 km/h，間歇時間按0.3 h計。由于礦井為立井提升，立井提升時間較短，可忽略，經計算，從地面至一盤區綜放工作面往返一次時間約為1.3 h，從地面至二盤區綜放工作面往返一次時間約為1.12 h，從地面至一盤區掘進工作面往返一次時間為0.6 h，從地面至二盤區掘進工作面往返一次時間為0.45 h。

2.4 設備臺數

1) 運人車。按照井下生產地點工作人員數量和所有盤區工作人員一次運送到位的原則，配備20座TY6/20FB型人員運輸車15輛，其中使用14輛，備用1輛。為方便局部少量人員及配件的運送，配備WqC2J型客貨兩用車4輛。

2) 運矸車。考慮到巷道掘進出矸量不穩定的情況，設計選用機動靈活的WC5型防爆無軌膠輪車，掘進矸石由無軌膠輪車承載，通過罐籠直接提升至地面。車輛臺數按下式計算：

N=Q/(T/Tb×Qd)

式中：N為無軌膠輪車數量，輛；Q為礦井每天出矸量，t/d；T為每天工作時間，h；Tb為運矸車輛平均往返時間，Qd為無軌膠輪車額定載重量，按5 t計。

N=750÷(14÷1.1×5)=11.8(輛)，取12輛。

3) 材料、設備運輸車輛。為了減少無軌膠輪車往返次數，提高運輸效率，設計選用WCQ-3A輕型自卸式無軌膠輪車，做為材料和設備運輸車輛； 為了提高設備的使用效率，減少設備數量，設計選用FBL-10型多功能牽引車共2輛，FBL-10型多功能牽引車配有快速連接系統(RAS)，可與多種工作附件靈活配合使用，常見的配套附件有：10 t側移式鏟叉、3.5立方推板式鏟斗、補給油箱、200 m卷帶機，適應1 600 mm膠帶、工作平臺提升高度2 400 mm、7 t懸臂起重機。

4) 支架運輸車輛。借鑒其它礦區經驗，支架運輸車配置按照按2個綜放工作面不同時搬家考慮，需要5輛CHT-50型支架拖車， 2輛FBL-15型多功能牽引車。設計采用FBL-15型多功能牽引車做CHT-50型支架拖車的牽引車，實現液壓支架等大、重型設備的長距離運輸。

5) 其它車輛。為了滿足巷道清理、平整及重、大件短途搬運的需要，設計選用FBL-55型無軌膠輪車擔負工作面安裝時搬運支架運輸任務，配備FBL-55型支架搬運車2輛；為便于長材及管道安裝，配備W8型懸掛式車4輛，管道車2輛。

3 結 語

本文結合某新建千萬噸礦井設計要求，為了滿足礦井生產輔助運輸以實現礦井高產高效，通過借鑒國內外經驗，技術經濟比較，確定輔助運輸方式為無軌膠輪車，綜合考慮和計算人員、矸石量、工作面安裝搬家時普通設備等運輸工作的工作量和往返運行時間，最終確定了設備型號和臺數，為其他同類型礦井輔助運輸設計提供經驗借鑒。