防爆無軌膠輪車在煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉永東

（大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司，山西大同 037003）

0 引言

煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)主要包括主運(yùn)輸系統(tǒng)和輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，主運(yùn)輸系統(tǒng)主要用于煤礦煤炭運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)主要用于井下物料、人員等運(yùn)輸。中國多數(shù)煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)主要采用絞車運(yùn)輸或軌道電機(jī)車運(yùn)輸，該運(yùn)輸系統(tǒng)具有運(yùn)輸量小、運(yùn)輸速度慢、工序環(huán)節(jié)多等缺點(diǎn)[1]。隨著煤礦不斷地開拓延伸，礦井采掘工作面數(shù)量增加，傳統(tǒng)絞車運(yùn)輸及軌道運(yùn)輸已不能滿足煤礦高效的生產(chǎn)需求。本文以同忻三盤區(qū)為例，為提高井田輔助運(yùn)輸效率，采用無軌膠輪車進(jìn)行人員、物料運(yùn)輸。

1 無軌膠輪車優(yōu)點(diǎn)

無軌膠輪車作為現(xiàn)代化礦井大型輔助運(yùn)輸工具之一，在煤礦人員運(yùn)輸以及物料、矸石、材料運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮著巨大作用。無軌膠輪車具有前進(jìn)牽引、后退牽引、左右拐彎、上下坡靈活、運(yùn)行速度快、運(yùn)輸效率高等特點(diǎn)，而且還可以運(yùn)輸各類形狀不同的設(shè)備。除此之外，無軌膠輪車還具有以下特點(diǎn)。

（1）勞動(dòng)力減少。由于無軌膠輪車可以將設(shè)備整體裝車運(yùn)輸，避免了設(shè)備在井下拆解后再運(yùn)輸?shù)睦щy，設(shè)備可以整體裝車、運(yùn)輸、卸載和調(diào)整。設(shè)備從地面裝車到運(yùn)輸至采掘工作面無需其他人工干預(yù)，一臺(tái)無軌膠輪車就可以完成全部環(huán)節(jié)，大大降低了設(shè)備運(yùn)輸?shù)某绦蚺c人力投入[2]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，使用無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備與傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸車相比，解決了1/6的勞動(dòng)力。

（2）運(yùn)輸效率高。由于無軌膠輪車可以在路面行進(jìn)，在設(shè)備裝車后可以不經(jīng)過其他程序直接將設(shè)備一次性拉至掘進(jìn)工作面。這種運(yùn)輸方式運(yùn)輸速度快、程序少、效率高。使用無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備與傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸車相比，能夠在提高運(yùn)輸效率的前提下，大大縮短運(yùn)輸設(shè)備的時(shí)間[3]。

（3）費(fèi)用降低。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，使用無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，噸煤為3元；使用傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，噸煤為15元。使用無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備與傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸車相比，噸煤成本大幅降低，生產(chǎn)效益得到了提高。

（4）使用范圍廣。為了能夠適應(yīng)煤礦各類設(shè)備的運(yùn)輸，無軌膠輪車可以與貨箱、鏟斗、鏟板、叉架等裝置配套使用。司機(jī)可以根據(jù)工作需要對(duì)配套設(shè)備短時(shí)間更換，無軌膠輪車能夠與30種配套設(shè)備共同使用，這就能夠滿足礦井所有大型設(shè)備的搬運(yùn)要求。

（5）靈活性較強(qiáng)。無軌膠輪車由于長度較短、操作性強(qiáng)，可以在曲率半徑5 m的單位內(nèi)靈活轉(zhuǎn)彎，能夠在崎嶇不平的路面行駛。無軌膠輪車由于使用鉸接車身，而且機(jī)身較低，車輪使用重型泡沫塑料，即使路面條件較差也具有較可靠的制動(dòng)效果[4]。

（6）安全性提高。在煤礦事故排行中，輔助運(yùn)輸排行第三，輔運(yùn)運(yùn)輸?shù)陌踩詻Q定煤礦的生產(chǎn)安全。無軌膠輪車在煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的投入使用，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞度[5]。由于無軌膠輪車在運(yùn)輸過程中無需裝載，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的直接運(yùn)輸，這種便捷的運(yùn)輸方式避免了運(yùn)輸途中多次轉(zhuǎn)載的繁瑣步驟，降低了安全運(yùn)輸隱患。井下施工人員數(shù)量的減少也能夠降低事故發(fā)生概率。自從無軌膠輪車在國內(nèi)礦井投入使用以來，不僅改變了傳統(tǒng)運(yùn)輸方式，而且大大提高了運(yùn)輸效率，解決了制約煤礦多年的運(yùn)輸問題，運(yùn)輸效果得到了很好改善。

2 無軌膠輪車適用條件

由于無軌膠輪車的類型較多、重量較大、對(duì)路面的要求較高，使用無軌膠輪車的礦井對(duì)輔運(yùn)巷路面的強(qiáng)度、坡度、高度的要求都很高。因此，無軌膠輪車大多適用于傾角較小、深度較低的水平煤層礦井。按照無軌膠輪車規(guī)程要求，無軌膠輪車在12°左右的巷道可以對(duì)人員、物料、矸石、材料直接運(yùn)輸，也可以直接將設(shè)備從地面運(yùn)輸至綜采工作面。因此，對(duì)無軌膠輪車也有了以下特殊要求。

（1）輔運(yùn)巷坡度

無軌膠輪車在6°的坡度運(yùn)行時(shí)，最大連續(xù)長度不能超過1 200 m，橫向坡度3°～5°；無軌膠輪車在6°以下的坡度運(yùn)行時(shí)，局部縱向最大坡度最大不能超過14°；當(dāng)輔運(yùn)巷路面光滑且有水時(shí)，也會(huì)影響膠輪車的牽引效果[6]；當(dāng)輔運(yùn)巷路面松軟時(shí)，橫向坡度應(yīng)小于5°，并在輔運(yùn)巷路面安裝明顯的路標(biāo)。

（2）輔運(yùn)巷寬度、轉(zhuǎn)彎半徑

輔運(yùn)巷的斷面設(shè)計(jì)為矩形，寬度必須能夠滿足特種車輛的正常行駛，而且在特種車每側(cè)還需留出每2 m的空隙。因此，輔運(yùn)巷的寬度通常設(shè)計(jì)為10 m左右[7]，高度必須能夠滿足支架車的正常行駛，而且在支架車頂部留出500 mm的空隙，輔運(yùn)巷的高度通常設(shè)計(jì)為4 m左右，最小轉(zhuǎn)彎外半徑為9 m。

（3）地質(zhì)

無軌膠輪車大多適用于傾角較小、深度較低的水平煤層礦井，對(duì)于煤層結(jié)構(gòu)性完整的礦井也能使用。

（4）路面

由于無軌膠輪車車輪使用重型泡沫塑料，對(duì)路面的壓力較大，在輔運(yùn)巷路面必須要有較高的強(qiáng)度及不平度，因此在輔運(yùn)巷有砂巖且底板完整的路面適合使用無軌膠輪車。當(dāng)輔運(yùn)巷底板不平整或有積水的路面時(shí)，不適合使用無軌膠輪車。在有特種車輛行駛的綜采工作面搬家時(shí)，需對(duì)路面使用C18以上的混凝土進(jìn)行硬化，并在巷道兩側(cè)施工兩排排水溝[8]。如果路面地鼓較嚴(yán)重，不能硬化時(shí)，需對(duì)路面凸出部位進(jìn)行鏟平并鋪設(shè)砂卵石。

3 集中控制方式

（1）同忻三盤區(qū)井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)主要采用KJ-300型遠(yuǎn)程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行無軌膠輪車集中控制管理，主要包括膠輪車故障、車輛定位、運(yùn)輸速度、溫度、運(yùn)輸狀態(tài)、遠(yuǎn)程緊急制動(dòng)等監(jiān)控。

（2）KJ-300型遠(yuǎn)程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)主要包括遠(yuǎn)程操控室、井口監(jiān)控分站、工業(yè)千兆以太環(huán)網(wǎng)、井底監(jiān)控分站、PLC控制器、運(yùn)輸車定位器、車輛速度保護(hù)器、溫度傳感器、自動(dòng)剎車器等部分組成，如圖1所示。

（3）KJ-300型遠(yuǎn)程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)核心部件為PLC控制器，控制器通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)與運(yùn)輸車輛控制部件進(jìn)行連接，當(dāng)車輛出現(xiàn)故障、超速、高溫等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)將信號(hào)傳遞至PLC控制器，然后通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)傳遞至地面操控室，操作人員可通過遠(yuǎn)程系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、操作，保證車輛運(yùn)輸安全。

圖1 無軌膠輪車KJ-300型遠(yuǎn)程集中控制監(jiān)控系統(tǒng)圖

4 實(shí)際應(yīng)用效果

大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤礦同忻三盤區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為80Mt/a，盤區(qū)回采煤層為山西組2#煤層，煤層平均厚度為2.3 m，盤區(qū)目前布置1個(gè)綜采工作面（8201工作面）。為了實(shí)現(xiàn)三盤區(qū)采掘工作面設(shè)備、材料運(yùn)輸效率，決定對(duì)三盤區(qū)采用無軌膠輪車運(yùn)輸。采用PJB型全封閉防爆膠輪車進(jìn)行人員運(yùn)輸，最大運(yùn)輸量為20人；采用PET6型防爆膠輪斗車進(jìn)行物料運(yùn)輸，最大運(yùn)輸量為6 t；三盤區(qū)8201工作面準(zhǔn)備及回采階段。通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用無軌膠輪車后，減少了礦井內(nèi)軌道鋪設(shè)、安裝等工序，降低了成本費(fèi)用，解決了復(fù)雜條件下軌道電機(jī)車無法運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)難題；工作面搬家、準(zhǔn)備以及回采時(shí)設(shè)備、物料、人員可直接運(yùn)輸至工作面，縮短工作面安裝周期達(dá)14d，人員10min可進(jìn)入工作面，降低了礦井運(yùn)輸成本費(fèi)用，提高了運(yùn)輸效率，保證了運(yùn)輸安全。

5 結(jié)束語

本文介紹了防爆無軌膠輪車在煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過對(duì)同忻三盤區(qū)采用無軌膠輪車運(yùn)輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)軌道電機(jī)車運(yùn)輸，解決了傳統(tǒng)電機(jī)車運(yùn)輸安全性差、運(yùn)輸效率低等技術(shù)難題，保證了礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)安全高效運(yùn)行，取得了顯著應(yīng)用成效。