ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)在高峰井下深部的應(yīng)用

何 北 董 軍

（廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南丹 547205）

ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)在高峰井下深部的應(yīng)用

何 北 董 軍

（廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南丹 547205）

介紹ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)在斜井中整體下放的力學(xué)分析和安全措施工藝、注意事項(xiàng)。ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)能通過(guò)現(xiàn)有提升通道下放到高峰深部作業(yè)對(duì)高峰公司推行高效的無(wú)軌化作業(yè)具有決定性的重要意義。

鏟運(yùn)機(jī)；整體；下放；安全措施

廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司在1994年6月份開(kāi)始投入3臺(tái)CTX-5N和2臺(tái)CTX-6B用于廣西南丹大廠100#礦體開(kāi)采運(yùn)輸，取得良好的經(jīng)濟(jì)效果和安全效果。但隨著礦山開(kāi)采深度增加，深部地?zé)犭y題較難解決并且斜坡道開(kāi)拓超深，2001年以后高峰公司深部作業(yè)主要依靠風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)、電動(dòng)裝巖機(jī)作業(yè)，存在效率低、點(diǎn)多面廣、安全難監(jiān)護(hù)的困難。隨著國(guó)家對(duì)非煤礦山安全監(jiān)管力度的加強(qiáng)，現(xiàn)在的生產(chǎn)組織模式已不能滿足高峰公司的安全生產(chǎn)要求。2010年高峰公司購(gòu)進(jìn)一臺(tái)湖南有色重型機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 AT2000天井鉆機(jī)并成功地在-150米和-60米水平中段打出兩個(gè)深度達(dá)90米直徑2米的通風(fēng)天井，有效地降低了深部-151米和-200米中段的熱害。高峰公司經(jīng)考察研究決定購(gòu)進(jìn)3臺(tái)瑞典阿特拉斯公司生產(chǎn)的ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)投放到-151米和-200米中段作業(yè)，降低安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)高峰公司的實(shí)際情況，只能通過(guò)斜井才能將ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)下放到-151米和-200米水平中段。為確保將重型設(shè)備利用斜井安全下放到位，必須對(duì)相關(guān)的設(shè)備性能、通道狀況和提升機(jī)的提升能力進(jìn)行調(diào)查分析，才能形成合理、安全的施工組織。

1 ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)的基本性能

（1）ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)的基本性能：整機(jī)重量11540kg，外型尺寸：機(jī)長(zhǎng)6645mm，機(jī)寬1638mm，機(jī)高2086mm（含司機(jī)安全棚）。機(jī)體最低離地間隙 260mm，尾部最低離地間隙675mm，最大離地角度20°，前后輪胎軸距2540mm。

（2）拆下司機(jī)安全棚，降低整機(jī)高度：ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)拆下司機(jī)棚后的機(jī)高 1800mm，輪胎內(nèi)寬 1000mm、外寬1600mm。

（3）ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)車(chē)輛爬坡性能表（部分摘選）：

百分坡度 換算坡度 1檔（公里/時(shí)） 負(fù)載情況25.0﹪ 14° 2.7 滿載30.0﹪ 16.7° 2.5 滿載25.0﹪ 14° 2.8 空載30.0﹪ 16.7° 2.8 空載備注：1、30.0﹪按滿載上坡一檔計(jì)算41.6米/分鐘。2、30.0﹪（即16.7°）可以由本機(jī)的能力自行上下坡，亦即本機(jī)制動(dòng)力最低可克服16.7°的坡度，而不致于自行溜車(chē)滑下。

2 盲斜井運(yùn)輸通道情況

（1）探井主斜井：斜井坡度28°，人車(chē)軌道為24KG，軌道寬600MM，箕斗軌道為43KG，軌道寬1550MM，斜井全長(zhǎng)560米。斜井右邊踏步有混泥土保護(hù)墻。

（2）4#盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井全長(zhǎng)540米。斜井右邊踏步比軌道面約低200MM。

（3）6#盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井全長(zhǎng)280米。

（4）5##盲斜井：斜井坡度30°，軌道為24KG，軌道寬600MM，斜井至-103米馬頭門(mén)長(zhǎng)86米。根據(jù)實(shí)際情況需進(jìn)行巷道斷面寬度和高度檢測(cè)。

（5）相關(guān)下放通道提升設(shè)備性能：主斜井人車(chē)卷?yè)P(yáng)、4#、6#盲斜井卷?yè)P(yáng)提升機(jī)均為JK2.0-30，可提升10噸靜載荷。主斜井人車(chē)卷?yè)P(yáng)、4#、6#盲斜井卷?yè)P(yáng)下放鏟運(yùn)機(jī)時(shí)直接牽引下放可提供10噸的載荷。

3 ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)的力學(xué)模型分析

（1）30.0﹪（即16.7°）時(shí)的力學(xué)模型分析

1）用工作制動(dòng)器時(shí)總制動(dòng)力矩：

2）空載駐車(chē)用停車(chē)制動(dòng)器時(shí)總制動(dòng)力矩：

結(jié)論：當(dāng)鏟車(chē)在斜坡道上運(yùn)行時(shí)，只要斜坡道上能提供大于9900KN/M的制動(dòng)力矩，鏟運(yùn)機(jī)即能安全自行下放。

（2）30°時(shí)由鏟車(chē)自身制動(dòng)力下放的力學(xué)模型分析用工作制動(dòng)器時(shí)總制動(dòng)力矩：

結(jié)論：當(dāng)鏟車(chē)在30°斜坡道上運(yùn)行時(shí)，由于所需的制動(dòng)力矩17246KN/M大于鏟車(chē)自身能提供的坡道安全運(yùn)行的制動(dòng)力矩9900KN/M，故鏟運(yùn)機(jī)不能直接在30°斜坡道下放，必須借助安全可靠的牽引力。

（3）30°時(shí)在卷?yè)P(yáng)牽引下鏟車(chē)下放的力學(xué)模型分析：根據(jù)1、2的力學(xué)模型分析，因在同等斜坡和同樣鏟車(chē)（制動(dòng)輪半徑相同）的情況下，分析斜坡上鏟車(chē)自身重力分力和滑動(dòng)阻力以及所需卷?yè)P(yáng)機(jī)最大牽引力即可。

1）卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力需提供的總制動(dòng)力矩：

即

2）卷?yè)P(yáng)機(jī)需提供牽引力T：

即

（4）30°時(shí)在卷?yè)P(yáng)牽引下鏟車(chē)下放時(shí)途中柴油機(jī)熄火的力學(xué)模型分析：根據(jù)1、3的力學(xué)模型分析，因在同等斜坡和同樣鏟車(chē)（制動(dòng)輪半徑相同）的情況下，斜坡上途中柴油機(jī)熄火時(shí)鏟車(chē)只能提供空載駐車(chē)用停車(chē)制動(dòng)器時(shí)總制動(dòng)力矩。因此需分析鏟車(chē)自身重力分力和卷?yè)P(yáng)機(jī)最大牽引力以及滑動(dòng)阻力所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩。

1）卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力需提供的總制動(dòng)力矩：

備注：A、rk為ST-2D型鏟運(yùn)機(jī)輪胎半徑，g為重力加速度。

B、計(jì)算公式和相關(guān)條件參考【地下鏟運(yùn)機(jī)】P280頁(yè)內(nèi)容。

（5）分析：主斜井人車(chē)卷?yè)P(yáng)、4#、6#盲斜井卷?yè)P(yáng)可提升10噸載荷，即牽引鋼絲繩可最大提供98000 KN的靜止載荷，根據(jù)卷?yè)P(yáng)提升機(jī)制動(dòng)總力矩的安全規(guī)定：制動(dòng)總力矩大于靜力矩3倍即可滿足安全制動(dòng)要求。亦即在同等斜坡和同樣鏟車(chē)（制動(dòng)輪半徑相同）的情況下，鋼絲繩牽引力大于靜止載荷3倍即可滿足安全制動(dòng)要求。當(dāng)采用工作制動(dòng)器下放時(shí)，牽引鋼絲繩安全系數(shù)為4（98000/24085=4.07）。當(dāng)途中柴油機(jī)熄火時(shí)用停車(chē)制動(dòng)器時(shí)，牽引鋼絲繩安全系數(shù)為 2.6（98000/36528=2.6）.

結(jié)論：由主斜井人車(chē)卷?yè)P(yáng)、4#、6#盲斜井采用工作制動(dòng)器下放ST-2D型鏟運(yùn)機(jī)可行。

4 ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)下放的危險(xiǎn)源分析

（1）提升通道牽引鋼絲繩的強(qiáng)度是關(guān)系鏟車(chē)安全下放的關(guān)鍵。主斜井人車(chē)卷?yè)P(yáng)鋼絲繩為2009年6月底更換，6#鋼絲繩為2009年9月底更換，4#鋼絲繩為2010年2月21日更換，鋼絲繩情況較好。

（2）因ST-2D鏟車(chē)軸距較短和中間交接上下浮動(dòng)不大，在車(chē)場(chǎng)平臺(tái)開(kāi)下斜井的時(shí)候因車(chē)場(chǎng)與斜井連接處的弧度較大（特別是4#200車(chē)場(chǎng)）則有鏟車(chē)前輪離開(kāi)車(chē)場(chǎng)直道一段距離，鏟車(chē)重心前移后再突然前輪落下斜井的可能，此時(shí)牽引鋼絲繩受到突然的沖頓力，受力最大，有將牽引鋼絲繩沖頓斷的可能。

（3）鏟車(chē)輪胎外寬 1600MM，必須確保井筒中通行的斷面寬度大于1800，坡面水平相等，盡量減少鏟車(chē)下行時(shí)產(chǎn)生偏擺現(xiàn)象。斜井中的高壓電纜懸掛較低，有偏擺時(shí)刮傷漏電的可能。

（4）井筒中鏟車(chē)下放時(shí)的開(kāi)車(chē)速度和卷?yè)P(yáng)的下放速度配合是關(guān)鍵，必須確保牽引鋼絲繩處于繃緊狀態(tài)。

（5）鏟車(chē)下放時(shí)柴油機(jī)熄火將使鏟車(chē)無(wú)法提供工作制動(dòng)力矩，只能提供空載駐車(chē)時(shí)的停車(chē)制動(dòng)器總制動(dòng)力矩 6105 KN/M，此時(shí)要求牽引鋼絲繩提供的制動(dòng)力為36528 KN。牽引鋼絲繩受力變大，應(yīng)避免產(chǎn)生此種情況。

（6）鏟車(chē)下放時(shí)若輪胎漏氣則無(wú)法更換，應(yīng)提前清理井筒中的雜物。

（7）鏟車(chē)柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在大坡度的斜坡中低速運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑機(jī)油可能供應(yīng)不足造成柴油機(jī)燒缸，應(yīng)加足夠的機(jī)油。附各提升通道一檔通個(gè)時(shí)間表。

斜井名稱(chēng) 斜井總長(zhǎng)度（米） 鏟車(chē)通過(guò)時(shí)間 卷?yè)P(yáng)下放時(shí)間主斜井 560 800秒 1120秒4#盲斜井 540 770秒 1090秒6#盲斜井 280 400秒 560秒ST-2D型鏟運(yùn)機(jī)一檔速度2.5公里/小時(shí)，即0.7米/秒，卷?yè)P(yáng)檢修速度0.5米/秒。分析：采用斜井下放鏟運(yùn)機(jī)，通過(guò)最長(zhǎng)斜井（主斜井）時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)最長(zhǎng)工作時(shí)間為1120秒/18分鐘，處于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不正常工作狀態(tài)時(shí)的短暫可控范圍內(nèi)。結(jié)論：采用斜井牽引下放鏟運(yùn)機(jī)可行。

5 ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)下放的安全措施和注意事項(xiàng)

（1）鏟車(chē)下放，鏟車(chē)和卷?yè)P(yáng)司機(jī)的操作技能和安全意識(shí)都需十分高，特別注意相互間的速度配合，要選用最精干的人員。所有下放通道的卷?yè)P(yáng)的動(dòng)力制動(dòng)必須進(jìn)行詳細(xì)的檢查調(diào)整，必要時(shí)卷?yè)P(yáng)司機(jī)可用部分帶閘運(yùn)行控制下行的速度。信號(hào)和指揮人員必須隨車(chē)沿踏步走下斜井，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（2）鏟車(chē)下行時(shí)鏟斗稍微放低些，牽引鋼絲繩有特殊意外松動(dòng)時(shí)可將鏟斗擺往窿墻左邊增加下行的阻力。

（3）鏟車(chē)在車(chē)場(chǎng)平臺(tái)開(kāi)下斜井的時(shí)候最危險(xiǎn)，在斜井井口用兩臺(tái)10噸的葫蘆做保護(hù)鏈用，由卷?yè)P(yáng)提升機(jī)鋼絲繩牽引下放ST-2D鏟車(chē)。

（4）將鏟車(chē)輪胎的氣壓放低，增加鏟車(chē)輪胎的附著力從而增加下行阻力。

（5）4#和6#井筒24KG軌道的夾板需用木板和沙包保護(hù)好，4#井筒右邊踏步較低，需用沙包將踏步墊高，以防鏟車(chē)左右不穩(wěn)。

（6）將4#和6#井筒中的電纜懸掛高于鏟車(chē)剛性部件的高度1600MM并在斜井頭和斜井底用碼包將緩坡度。

（7）必須十分重視各下放通道卷?yè)P(yáng)的提升方式和控制下放速度。

1）各通道拆掉兩節(jié)牽引人車(chē)，采用卷?yè)P(yáng)鋼絲繩直接牽引鏟運(yùn)機(jī)用動(dòng)力制動(dòng)方式控制下放速度，必須確保牽引鋼絲繩起終處于繃緊狀態(tài)。

2）設(shè)備下放前安排電鉗工再一次進(jìn)行安全確認(rèn)并將盤(pán)型制動(dòng)器的間隙調(diào)小一些，以增加制動(dòng)的靈敏性。

3）選用手動(dòng)操作熟練的卷?yè)P(yáng)司機(jī)進(jìn)行操作和監(jiān)護(hù)，必須確?？刂坪孟路潘俣?。選用頭腦靈活、視力良好、操作熟練的鏟車(chē)司機(jī)進(jìn)行操作，以便及時(shí)協(xié)調(diào)配合下放。

4）鏟運(yùn)機(jī)由各條提升通道的上部車(chē)場(chǎng)進(jìn)入各井筒后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)指揮人員檢查確認(rèn)無(wú)異常后，由信號(hào)工發(fā)出往下放的信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)指揮人員和信號(hào)工必須跟隨鏟車(chē)沿井筒步行下井，發(fā)現(xiàn)牽引鋼絲繩松動(dòng)必須及時(shí)指揮停車(chē)，采取必要的措施確保牽引鋼絲繩緊繃后才能再次發(fā)出下放信號(hào)。

5）鏟運(yùn)機(jī)鏟斗內(nèi)用葫蘆鎖緊一個(gè)充好氣的備用輪胎以及處理鏟車(chē)跳道和更換輪胎的必要工具，以防萬(wàn)一。

6）下放前必須由現(xiàn)場(chǎng)指揮人員向各相關(guān)人員強(qiáng)調(diào)相關(guān)注意事項(xiàng)，特別是信號(hào)指令必須清楚明白無(wú)誤。

7）下放期間各碼頭門(mén)掛好安全警示牌，禁止無(wú)關(guān)人員靠近參觀。

6 結(jié)語(yǔ)

2010年10月10日-14日廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司組織相關(guān)人員從廣西華錫集團(tuán)銅坑礦的主斜坡道→1029長(zhǎng)峰大道→高峰主斜道→200水平中段→4#盲斜井→6#盲斜井將三臺(tái)ST-2D柴油鏟運(yùn)機(jī)整機(jī)安全順利地下放到-151米和-200米水平中段。高峰公司坑口井下深部投入無(wú)軌鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)極大地提高了掘進(jìn)作業(yè)效率，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和出坊人員的組織，提高了采掘作業(yè)的安全保障。高峰公司利用現(xiàn)有通道，采用斜井整體牽引下放重型采掘出坊設(shè)備，避免投入開(kāi)拓110米中段至-151米中段的主斜坡道工程，為高峰公司節(jié)約了巨額的巷道開(kāi)拓費(fèi)用，并為高峰公司下一步在深部推廣無(wú)軌機(jī)械化作業(yè)創(chuàng)造了有利的條件。

[1]郁明山,等.礦井提升機(jī)故障處理和技術(shù)改造[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]張棟林.地下鏟運(yùn)機(jī)[M].冶金工業(yè)出版社.

[3]瓦格納鏟運(yùn)機(jī)使用和維修說(shuō)明書(shū).阿特拉斯.科普柯.瓦格納公司.

ST-2D diesel LHD deep underground in the application of Gao Feng

Description ST-2D diesel scrapers in the slope of the overall decentralization process mechanical analysis and safety measures, precautions, and the results achieved.

Scraper；entirety; decentralization; safety measures

TD42

A

1008-1151(2012)01-0230-03

2011-10-22

何北（1973－），男，廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)械工程師，從事礦山采掘提升設(shè)備管理工作；董軍（1973－），男，廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司采礦工程師，從事礦山開(kāi)采工程管理工作。