綜采工作面搬家倒面高效輔助運(yùn)輸技術(shù)研究

鄭 勇

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司王村煤業(yè)公司，山西大同 037032）

0 前言

因煤礦實(shí)際生產(chǎn)需要，礦井綜采工作面時(shí)常需進(jìn)行搬家倒面作業(yè)，而隨著煤礦科技的發(fā)展，煤礦開采的機(jī)械化水平越來越高，綜采工作面所用機(jī)電設(shè)備不斷增多，在實(shí)際搬家倒面作業(yè)中，有很多設(shè)備都需要運(yùn)輸，加之礦井地質(zhì)條件較復(fù)雜，巷道空間較狹小，要想實(shí)現(xiàn)安全高效運(yùn)輸，這就對運(yùn)輸作業(yè)提出了更高要求。對此，了解輔助運(yùn)輸設(shè)備安全運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)對輔助運(yùn)輸設(shè)備的準(zhǔn)確定位與安全監(jiān)測也顯得越來越重要。

1 輔助運(yùn)輸設(shè)備安全運(yùn)行條件

在進(jìn)行綜采工作面搬家倒面作業(yè)時(shí)，時(shí)常需用到很多特種車輛，這些特種車輛在巷道內(nèi)能否順利運(yùn)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(yùn)行條件，可顯著提高運(yùn)輸速度，大幅縮短綜采工作面搬家倒面時(shí)間。

1.1 輔助運(yùn)輸設(shè)備安全運(yùn)行對巷道布設(shè)的要求

（1）巷道凈斷面。布設(shè)的巷道凈斷面應(yīng)能確保需運(yùn)輸?shù)淖畲蠹茼樌ㄟ^，且應(yīng)依據(jù)運(yùn)送最大件時(shí)，需配備的最大通風(fēng)能力進(jìn)行校核。

（2）巷道寬度。設(shè)計(jì)的巷道應(yīng)足夠?qū)?，對于單向通過輔助運(yùn)輸設(shè)備的巷道，當(dāng)通過輔助運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，應(yīng)確保運(yùn)輸設(shè)備與兩側(cè)的巷道壁或出水溝至少在6 cm以上；對于可進(jìn)行雙向行駛的巷道，所布設(shè)的巷道應(yīng)更寬，應(yīng)確保兩車錯車間距至少在3 cm以上，同時(shí)應(yīng)布設(shè)一定的車輛躲避硐室[1]。

（3）巷道高度。布設(shè)的巷道高度，應(yīng)確保運(yùn)輸車輛所拉液壓支架行駛時(shí)，液壓支架最高點(diǎn)與巷道頂板至少相距3 cm以上，對于巷道頂板上有管道設(shè)施，電纜線以及錨索裝置的巷道，應(yīng)確保運(yùn)輸?shù)囊簤褐Ъ茏罡唿c(diǎn)與這些設(shè)施至少相距3 cm以上。

（4）巷道轉(zhuǎn)彎抹角。設(shè)計(jì)巷道轉(zhuǎn)彎抹角時(shí)可依據(jù)最大運(yùn)輸設(shè)備內(nèi)外側(cè)可達(dá)到的最小通過能力半徑的中間值進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體如式（1）所示。

其中，R1代表車輛內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑；R2代表車輛外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑。

巷道轉(zhuǎn)彎角度。布設(shè)的巷道轉(zhuǎn)彎角度應(yīng)至少在90°以上，若在實(shí)際生產(chǎn)中，受地質(zhì)條件限制，無法布設(shè)這么大的轉(zhuǎn)彎角度時(shí)，則應(yīng)盡量把轉(zhuǎn)彎處抹角尺寸做大，或多布設(shè)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(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)所走的平均坡度應(yīng)在7°以下，所走坡道長度應(yīng)在2 000 m以內(nèi)，對于坡道較長的巷道，可通過加設(shè)緩沖路段的方式來解決，可依據(jù)每隔2 000 m左右的距離來加設(shè)一定長度的水平緩沖路段的方式進(jìn)行解決。另外布設(shè)的巷道局部坡度應(yīng)在10°以下，坡道長度應(yīng)小于50 m。

巷道鋪設(shè)。輔助運(yùn)輸車輛運(yùn)行巷道底部應(yīng)用混凝土鋪設(shè)，實(shí)際鋪設(shè)厚度應(yīng)依據(jù)車輛對地比壓與巷道預(yù)服務(wù)年限來定，但所鋪設(shè)的混凝土厚度最小也應(yīng)大于等于20 cm，且應(yīng)選用強(qiáng)度等級在C20以上的混凝土進(jìn)行鋪設(shè)[2]。

1.2 輔助運(yùn)輸車輛安全運(yùn)行對巷道的支護(hù)要求

（1）應(yīng)強(qiáng)化巷道轉(zhuǎn)彎處、交岔點(diǎn)處還有切眼處的支護(hù)強(qiáng)度，在實(shí)際支護(hù)作業(yè)中，應(yīng)按下述規(guī)定來布設(shè)這些部位。

①應(yīng)依據(jù)輔助運(yùn)輸設(shè)備順利通過巷道時(shí)，轉(zhuǎn)彎處及交叉點(diǎn)處的最大寬度來確定支護(hù)參數(shù)。

②當(dāng)巷道轉(zhuǎn)彎處及交岔點(diǎn)處所需最大寬度與主巷道最大寬度存在較大差距時(shí)，也可細(xì)分為兩段，可依據(jù)每段的最大寬度來布設(shè)巷道。

（2）當(dāng)用錨桿來進(jìn)行巷道頂板支護(hù)作業(yè)時(shí)，最好應(yīng)選用樹脂錨固螺紋鋼錨桿來進(jìn)行支護(hù)。同時(shí)應(yīng)采用組合支護(hù)的方式，如讓高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿與W鋼帶錨索進(jìn)行組合，來支護(hù)大斷面巷道、工作面切眼處以及巷道轉(zhuǎn)彎抹角處[3]。

（3）應(yīng)強(qiáng)化巷道最大斷面處的支護(hù)，當(dāng)圍巖為Ⅳ級與Ⅴ級時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)化巷道轉(zhuǎn)彎處的支護(hù)、交叉點(diǎn)處的支護(hù)以及工作面切眼處的支護(hù)?？砂鸭訌?qiáng)支護(hù)段的長度控制在2 m至5 m之間，且可依據(jù)巷道最大寬度情況來確定支護(hù)參數(shù)。

1.3 巷道配風(fēng)

對輔助運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行的巷道進(jìn)行配風(fēng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)依據(jù)同時(shí)運(yùn)行最多車輛數(shù)的情況下來為巷道配風(fēng)，實(shí)際配風(fēng)量應(yīng)大于2 m3/（min·kW）。

應(yīng)依據(jù)巷道有效過風(fēng)斷面來計(jì)算巷道通風(fēng)能力[4]。

2 裝設(shè)高效輔助運(yùn)輸車輛定位系統(tǒng)

為對礦井當(dāng)前現(xiàn)有車輛入井?dāng)?shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，并對各臺入井車輛進(jìn)行定位跟蹤，實(shí)現(xiàn)礦井車輛運(yùn)行情況的動態(tài)反應(yīng)，以更好地輔助礦井進(jìn)行應(yīng)急救援工作。礦井可通過裝設(shè)定位系統(tǒng)如KJ133定位系統(tǒng)，借助該定位系統(tǒng)來對礦井各綜采工作面、輔運(yùn)大巷沿線、各變電所以及主要巷道進(jìn)行定位監(jiān)控，這樣可有效統(tǒng)計(jì)各車輛運(yùn)行情況，具體包括各時(shí)段車輛具體位置、各月出車明細(xì)等，此系統(tǒng)的裝設(shè)有助于礦井輔助運(yùn)輸車輛實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理管理，以最大限度地利用各種運(yùn)輸資源，提高實(shí)際運(yùn)輸效率。

3 輔助運(yùn)輸車輛安全運(yùn)行監(jiān)測技術(shù)

在實(shí)際運(yùn)輸作業(yè)中，為更好地保障安全運(yùn)輸，應(yīng)對礦井中各車輛四周的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，如可借助車載瓦斯斷電儀來對礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備四周的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測、顯示、報(bào)警。當(dāng)運(yùn)輸車輛四周的瓦斯?jié)舛容^高，在達(dá)到甚至超過斷電儀預(yù)置斷電值時(shí)，所裝設(shè)的斷電儀便會立即斷電，讓車輛停止工作。而當(dāng)瓦斯?jié)舛冉抵翑嚯妰x預(yù)制斷電值以下時(shí)，斷電儀會自動接通電源，各運(yùn)輸車輛便可繼續(xù)正常運(yùn)行，這樣可更好地保障礦井安全生產(chǎn)[5]。

當(dāng)甲烷濃度比預(yù)先設(shè)定的斷電值低時(shí)，斷電儀控制的相應(yīng)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(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行；而當(dāng)甲烷濃度比預(yù)設(shè)斷電值高時(shí)，斷電儀控制的相應(yīng)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(yùn)輸作業(yè)主要用到的設(shè)備

當(dāng)前綜采工作面所用設(shè)備較多，在進(jìn)行工作面搬家倒面作業(yè)時(shí)，應(yīng)依據(jù)礦井工作面布設(shè)的各設(shè)備特點(diǎn)，選用相應(yīng)的搬家倒面設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。人們依據(jù)各設(shè)備結(jié)構(gòu)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(yùn)車

該種車輛主要動力源為防爆柴油機(jī)，前機(jī)架為一種鏟板式結(jié)構(gòu)，并配有兩個(gè)輪胎。其主要用于運(yùn)輸綜采三機(jī)設(shè)備、移變列車設(shè)備、輸送機(jī)設(shè)備等。

（2）蓄電池鏟板式搬運(yùn)車

該種搬運(yùn)車主要以蓄電池為動力源，其前機(jī)架也屬于一種鏟板結(jié)構(gòu)，其主要負(fù)責(zé)運(yùn)輸大型三機(jī)設(shè)備、大型移變以及液壓支架等。

（3）框架式支架搬運(yùn)車

該車輛主要用于搬運(yùn)液壓支架，動力源為防爆柴油機(jī)，后機(jī)架為框架式結(jié)構(gòu)。采煤工作面液壓支架主要靠該車輛運(yùn)輸。

（4）多功能鏟運(yùn)車

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

5 高效輔助運(yùn)輸車輛的選型與配置

5.1 合理選擇輔助運(yùn)輸車輛

（1）綜采面各設(shè)備的運(yùn)輸，可按表1所示的方式來配備車型。

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

表1 各設(shè)備應(yīng)配備的運(yùn)輸車型

5.2 合理配置輔助運(yùn)輸車輛的數(shù)量

對于車輛數(shù)量的配置，應(yīng)依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況及工作面各設(shè)備的多少，計(jì)劃施工周期等因素來確定，同時(shí)應(yīng)充分借鑒以往工作面搬家倒面施工情況，來科學(xué)、合理地布設(shè)綜采工作面輔助運(yùn)輸車輛數(shù)量，最終配置應(yīng)使工作面各項(xiàng)運(yùn)輸作業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)可靠，以最大限度節(jié)約工作面搬家倒面時(shí)間[6]。

6 結(jié)束語

總之，近年來隨著各礦井生產(chǎn)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(yùn)輸技術(shù)，有助于人們更科學(xué)、更合理地選用綜采工作面搬家倒面運(yùn)輸設(shè)備，進(jìn)而提高設(shè)備運(yùn)輸效率，降低搬家倒面成本，縮短搬家倒面時(shí)間，對礦井各工作面的快速接續(xù)具有重要意義。