千萬(wàn)噸礦井輔助運(yùn)輸方式和運(yùn)輸設(shè)備選型

翟浩洲

(大同煤礦集團(tuán) 馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037100)

1 井下輔助運(yùn)輸方式的確定

某大型礦井設(shè)計(jì)能力為1 200萬(wàn)t/a，井下巷道沿煤層布置，煤層賦存平緩，傾角在1～6°。結(jié)合該礦井實(shí)際情況和先進(jìn)礦區(qū)輔助運(yùn)輸實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終將輔助運(yùn)輸方式鎖定在內(nèi)燃機(jī)齒軌車和無(wú)軌膠輪車之間，由于這兩種輔助運(yùn)輸方案在投資上接近，為了確定最終方案需要進(jìn)一步從技術(shù)角度進(jìn)行比較論證。

1.1 無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸

無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸具有諸多軌道運(yùn)輸不具備的優(yōu)點(diǎn)：車輛機(jī)動(dòng)靈活，不受軌道約束，對(duì)井下巷道線路適應(yīng)性強(qiáng)，載重爬坡能力大，車輛轉(zhuǎn)彎半徑小，運(yùn)輸環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸連續(xù)性好，占用人員少，運(yùn)輸效率高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用低。但這種運(yùn)輸方式也存在缺點(diǎn)：具體為特殊車輛主要得依賴于進(jìn)口，例如支架搬運(yùn)車、55 t叉車、多功能車等，采購(gòu)進(jìn)口設(shè)備費(fèi)用高，且對(duì)巷道底板坡度、質(zhì)量要求高，需要的巷道設(shè)計(jì)斷面較大。

1.2 內(nèi)燃機(jī)齒軌車

內(nèi)燃機(jī)齒軌車具有單列車輛一次載重能力大，經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，由于車輛采用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車輛相對(duì)傳統(tǒng)的軌道運(yùn)輸更靈活，由于采用齒軌，車輛爬坡能力提升。但是由于內(nèi)燃機(jī)齒軌車運(yùn)輸依然是一種軌道運(yùn)輸方式，就存在軌道運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)：車輛機(jī)動(dòng)靈活性較差，需要先在巷道里鋪設(shè)軌道，車輛受軌道約束運(yùn)行速度較慢，爬坡能力有限，且在井下潮濕的環(huán)境里，齒軌易發(fā)生堵塞和生銹，需要大量人員維護(hù)，且維護(hù)困難。

1.3 技術(shù)比較

這里以神東公司千萬(wàn)噸礦井群和兗州礦業(yè)兩座先進(jìn)礦井輔助運(yùn)輸實(shí)踐為參考：兗礦濟(jì)寧二號(hào)礦井和濟(jì)寧三號(hào)礦井，兩礦煤層賦存較平緩及生產(chǎn)條件相同，濟(jì)寧二號(hào)礦井采用內(nèi)燃機(jī)齒軌車做為輔助運(yùn)輸方式，需要運(yùn)輸輔助人員近800人，主要的人力消耗在運(yùn)輸線路軌道的維護(hù)上。濟(jì)寧三號(hào)礦井采用膠輪車運(yùn)輸做為輔助運(yùn)輸方式，僅需90人就可完成全部輔助運(yùn)輸工作，包括膠輪車的運(yùn)行和維護(hù)。神華集團(tuán)神東公司千萬(wàn)噸礦井集群，由于煤層賦存較平緩，普遍采用無(wú)軌膠輪車做為礦井輔助運(yùn)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(wú)需中轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)骄鹿ぷ髅婧褪褂玫攸c(diǎn)，特別在礦井搬家過(guò)程中將無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到了極致，一個(gè)傾向250 m長(zhǎng)的工作面如果使用軌道運(yùn)輸通常需要30～45 d，而同等條件下采用無(wú)軌膠輪車運(yùn)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(wú)軌膠輪車運(yùn)輸與內(nèi)燃機(jī)軌道運(yùn)輸相比可以減少輔助運(yùn)輸人員約700人，而且膠輪車機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，搬家速度快有利于礦井的生產(chǎn)銜接，這些都有利于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約大量人工工資，從而實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效。所以最終選擇無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸做為該千萬(wàn)噸礦井的輔助運(yùn)輸方式。

2 輔助運(yùn)輸設(shè)備選型及數(shù)量

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

由于礦井設(shè)計(jì)能力為1 200萬(wàn)t/a，首采煤層平均厚度為8.5 m，因此需布置2個(gè)生產(chǎn)盤區(qū)、2個(gè)綜放工作面、8個(gè)綜掘面，可滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。每天三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班運(yùn)輸時(shí)間5.5 h，每天運(yùn)輸時(shí)間16.5 h。綜合考慮礦井生產(chǎn)銜接，物料運(yùn)輸分為日常生產(chǎn)和工作面搬家兩種情況；人員運(yùn)輸則以各生產(chǎn)地點(diǎn)工作人員一次運(yùn)輸?shù)轿粸橹?，兼顧沿途生產(chǎn)輔助區(qū)域工作人員運(yùn)輸。

2.2 運(yùn)輸任務(wù)

日常人員：依據(jù)礦井開拓設(shè)計(jì)，主要工作人員集中在一盤區(qū)和二盤區(qū)，定員規(guī)定單班生產(chǎn)人數(shù)為260人，富裕系數(shù)為1.1，因此每班需要運(yùn)輸人員286人。

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

日常生產(chǎn)物料：主要包括支護(hù)材料和混凝土，日需量約360 t。

日常設(shè)備：主要指除了采煤機(jī)、支架、刮板輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等之外的小型設(shè)備，按日運(yùn)量400 t計(jì)。

2.3 運(yùn)行往返時(shí)間

重車和空車運(yùn)行往返時(shí)間應(yīng)分別考慮。

重車運(yùn)行時(shí)間為：t1=ΣSi/Vi

式中：t1為重車運(yùn)行時(shí)間，h；Si為第i段運(yùn)輸距離，km；Vi為第i段運(yùn)行速度，km/h。

空車運(yùn)行時(shí)，按平均速度在整個(gè)線路上進(jìn)行計(jì)算，則：t2=S/V

式中：t2為空車運(yùn)行時(shí)間，h；S為總運(yùn)輸距離，km；V為空載平均運(yùn)行速度，km/h。

往返一次的時(shí)間為：t=△t+t1+t2

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

借鑒其他采用膠輪車運(yùn)輸?shù)V井經(jīng)驗(yàn)：車輛在大巷中運(yùn)行速度為12 km/h，車輛在回采巷道中運(yùn)行速度為6.5 km/h，空車為19 km/h，間歇時(shí)間按0.3 h計(jì)。由于礦井為立井提升，立井提升時(shí)間較短，可忽略，經(jīng)計(jì)算，從地面至一盤區(qū)綜放工作面往返一次時(shí)間約為1.3 h，從地面至二盤區(qū)綜放工作面往返一次時(shí)間約為1.12 h，從地面至一盤區(qū)掘進(jìn)工作面往返一次時(shí)間為0.6 h，從地面至二盤區(qū)掘進(jìn)工作面往返一次時(shí)間為0.45 h。

2.4 設(shè)備臺(tái)數(shù)

1) 運(yùn)人車。按照井下生產(chǎn)地點(diǎn)工作人員數(shù)量和所有盤區(qū)工作人員一次運(yùn)送到位的原則，配備20座TY6/20FB型人員運(yùn)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(yùn)送，配備WqC2J型客貨兩用車4輛。

2) 運(yùn)矸車?？紤]到巷道掘進(jìn)出矸量不穩(wěn)定的情況，設(shè)計(jì)選用機(jī)動(dòng)靈活的WC5型防爆無(wú)軌膠輪車，掘進(jìn)矸石由無(wú)軌膠輪車承載，通過(guò)罐籠直接提升至地面。車輛臺(tái)數(shù)按下式計(jì)算：

N=Q/(T/Tb×Qd)

式中：N為無(wú)軌膠輪車數(shù)量，輛；Q為礦井每天出矸量，t/d；T為每天工作時(shí)間，h；Tb為運(yùn)矸車輛平均往返時(shí)間，Qd為無(wú)軌膠輪車額定載重量，按5 t計(jì)。

N=750÷(14÷1.1×5)=11.8(輛)，取12輛。

3) 材料、設(shè)備運(yùn)輸車輛。為了減少無(wú)軌膠輪車往返次數(shù)，提高運(yùn)輸效率，設(shè)計(jì)選用WCQ-3A輕型自卸式無(wú)軌膠輪車，做為材料和設(shè)備運(yùn)輸車輛； 為了提高設(shè)備的使用效率，減少設(shè)備數(shù)量，設(shè)計(jì)選用FBL-10型多功能牽引車共2輛，F(xiàn)BL-10型多功能牽引車配有快速連接系統(tǒng)(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(cè)移式鏟叉、3.5立方推板式鏟斗、補(bǔ)給油箱、200 m卷帶機(jī)，適應(yīng)1 600 mm膠帶、工作平臺(tái)提升高度2 400 mm、7 t懸臂起重機(jī)。

4) 支架運(yùn)輸車輛。借鑒其它礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)，支架運(yùn)輸車配置按照按2個(gè)綜放工作面不同時(shí)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(shè)計(jì)采用FBL-15型多功能牽引車做CHT-50型支架拖車的牽引車，實(shí)現(xiàn)液壓支架等大、重型設(shè)備的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

5) 其它車輛。為了滿足巷道清理、平整及重、大件短途搬運(yùn)的需要，設(shè)計(jì)選用FBL-55型無(wú)軌膠輪車擔(dān)負(fù)工作面安裝時(shí)搬運(yùn)支架運(yùn)輸任務(wù)，配備FBL-55型支架搬運(yùn)車2輛；為便于長(zhǎng)材及管道安裝，配備W8型懸掛式車4輛，管道車2輛。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合某新建千萬(wàn)噸礦井設(shè)計(jì)要求，為了滿足礦井生產(chǎn)輔助運(yùn)輸以實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效，通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定輔助運(yùn)輸方式為無(wú)軌膠輪車，綜合考慮和計(jì)算人員、矸石量、工作面安裝搬家時(shí)普通設(shè)備等運(yùn)輸工作的工作量和往返運(yùn)行時(shí)間，最終確定了設(shè)備型號(hào)和臺(tái)數(shù)，為其他同類型礦井輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。