礦井輔助運(yùn)輸能力分析

閆 振

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

礦井的輔助運(yùn)輸可以分成兩條不同的通道，一條是副立井罐籠的提升。在進(jìn)行軌道上山的過程當(dāng)中，通過使用絞車完成運(yùn)輸任務(wù)，其中的繩牽引車和回風(fēng)大巷等各方面的運(yùn)輸。第二個就是超長、超重和超寬的設(shè)備，以及材料必須要通過主斜井來進(jìn)行絞車的提升，而且要能夠通過井底的平向相關(guān)牽引車和絞車以及各個不同的工作面完成運(yùn)輸任務(wù)。

1 礦井輔助運(yùn)輸方式選擇

1.1 礦井幾種常見的輔助運(yùn)輸方式比較

（1）單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)。柴油機(jī)單軌吊車運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn)是：體積小，機(jī)動靈活，運(yùn)距不限，通過礦井巷道斷面小，轉(zhuǎn)彎半徑。1臺機(jī)車可以在數(shù)個工作面進(jìn)行作業(yè)，在多岔道長距離范圍內(nèi)運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)從井底車場甚至從地面至盤區(qū)工作面的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸。再加上是吊掛式運(yùn)輸，與礦井下的巷道底板狀況無關(guān)，運(yùn)行阻力小，效率較高。單軌吊車爬坡能力較強(qiáng)，機(jī)車牽引可達(dá)18，繩牽引可達(dá)45。除日常的運(yùn)人、運(yùn)料和運(yùn)設(shè)備以外，還可實(shí)現(xiàn)大件的整體搬運(yùn)，如圖1所示。

圖1 單軌吊機(jī)車運(yùn)輸設(shè)備

不過，單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)也存在一些不足，如受巷道支護(hù)強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及巷道頂板狀況的限制，單軌吊車本身的運(yùn)載能力不能太大，速度不能太快（一般最大單件質(zhì)量不能大于25t，最大運(yùn)行速度2rrds）；單軌吊車在運(yùn)行中有一定的側(cè)向擺動，所以要求巷道斷面應(yīng)有安全間隙，并加強(qiáng)吊軌錨固；單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)在整個巷道中多采用u型鋼材來支護(hù)，鋼材消耗大，投資大，維護(hù)費(fèi)用高，不能整體運(yùn)輸大于25t的大型設(shè)備，工作面搬家沒有無軌膠輪車方便；單軌吊機(jī)車需要借助固定在巷頂?shù)囊粭l單軌運(yùn)行，對巷道支護(hù)要求高。

（2）卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)?？ㄜ壾嚑恳绞接袖摻z繩牽引，也有內(nèi)燃機(jī)、蓄電池牽引。它除了有2對垂直承重行走輪外，還裝有2對水平導(dǎo)向滑輪。行走輪在槽鋼軌道的上端面行走，水平滑輪在槽口內(nèi)滾動，由此把車輪固定在軌道上，使行走輪不掉道，這種滑輪也稱為卡軌輪。卡軌車的軌道結(jié)構(gòu)和車輛行車結(jié)構(gòu)使得卡軌車對煤礦井下的工作條件具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。卡軌車的突出特點(diǎn)是載重量大；爬坡能力強(qiáng)；允許在小半徑的彎道上行駛，可有效防止車輛掉道和翻車。

圖2 卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

1.2 輔助運(yùn)輸方式選擇

鑒于該礦井為近水平煤層，煤層傾角小，緩坡暗副斜井及巷道的坡度均不大于60，采掘設(shè)備質(zhì)量大（最大42t），采掘推進(jìn)速度快，要求工作面搬家倒面時間短；再加上該礦井巷道頂板巖石多為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，穩(wěn)定性較差，易破碎，礦井下巷道條件差，濕度大，易積水，結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際情況，確定該礦采用無軌膠輪車連續(xù)運(yùn)輸方式。

2 測算過程

2.1 測算依據(jù)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測不難發(fā)現(xiàn)，地面的循環(huán)和井底的車場等各方面運(yùn)輸過程當(dāng)中的時間，以及工作人員，絞車的牽引速度及無極繩的絞車牽引速度都可以根據(jù)一定的測算依據(jù)來進(jìn)行完成測算。

2.2 測算路線

二采區(qū)是從地面的一副立井井底車場，一直到絞車及軌道上山和一、二采回風(fēng)大崗的各個工作面。三采區(qū)是由地面一副立井的底車場，一直到絞車道軌道單扇，以及到西回風(fēng)大巷和西回風(fēng)繞道的一、三踩回風(fēng)大巷以及一、三采回風(fēng)下山。

2.3 副立井提升量

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測不難發(fā)現(xiàn)，在2015年的時候，平均每天都有下發(fā)15鉤以及下料85個，下料分別在85和85，133，66鉤，空罐分別在66及130，26和26鉤。通過理論計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，礦井副立井每天檢查的時間大概在兩小時左右，而工人每班下井的時間則在40min左右。由于本礦井的工作面是總裁，因此，相關(guān)工作人員的具體工作時間要維持在一定的范圍之內(nèi)，對于副立井的提升，人員時間應(yīng)在三到六個小時，而副立井的提升運(yùn)量時間則在14個小時左右。

在進(jìn)行地面運(yùn)輸過程當(dāng)中，提產(chǎn)車的實(shí)際循環(huán)時間大概在十分鐘左右。其他的時間也有一定的固定要求，通過一定的辦法可以計(jì)算出來。再將出觀等各方面的時間相互增加，那么可以發(fā)現(xiàn)，每班都能夠提升216人，在這樣的過程當(dāng)中，立井里面每天的材料也很有可能會因此而獲得提高。

2.4 井下材料運(yùn)輸量

在對井下運(yùn)輸?shù)臅r間進(jìn)行計(jì)算的過程當(dāng)中，不難發(fā)現(xiàn)通過一定的數(shù)據(jù)對其實(shí)際操作的時間進(jìn)行計(jì)算。就可以得出實(shí)際進(jìn)出的車輛數(shù)量是多少差異。通過循環(huán)所使用的時間等各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以了解在進(jìn)行繞道過程當(dāng)中所需要使用的時間，以及進(jìn)出的車輛等各方面的具體數(shù)據(jù)。比如在腳車上山一個循環(huán)使用的時間是固定的幾十分鐘，那么其上山口一次循環(huán)的時間，可以通過有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，然后再得出下山所需要的循環(huán)時間。

2.5 各下料點(diǎn)時間

對井口實(shí)際下料的時間進(jìn)行計(jì)算，不難發(fā)現(xiàn)其下車所需要的時間在一定范圍內(nèi)。轎車所需要的時間以及軌道上山口和繞道開口的各方面需要的時間，都是可以通過公式來計(jì)算的。及相關(guān)理論，通過車輛的計(jì)算可以進(jìn)行釘?shù)慕y(tǒng)計(jì)，就可以了解掘進(jìn)隊(duì)在全新過程當(dāng)中一個月所需要的具體車輛是多少取其系數(shù)，然后再計(jì)算掘進(jìn)的具體工作面，以及金屬棚的支護(hù)長度的及工作面所需要的車輛要能夠控制在合理的范圍之內(nèi)，只有這樣才可以有效的保障回采率。以實(shí)際的理論進(jìn)行計(jì)算，不難發(fā)現(xiàn)，礦井每天的早中晚班都可以有所提高人數(shù)的數(shù)值，只有這樣才能夠滿足礦井的實(shí)際需求。

3 方案

首先要能夠確定單軌吊的運(yùn)輸以及具體的安裝方案，其次要比對各個不同巷道的單軌運(yùn)行的實(shí)際因素進(jìn)行排查和梳理，第三就是要能夠從經(jīng)濟(jì)以及安全等各個不同的方向完成運(yùn)輸，首先第一個方案就是要使用單軌吊的整家運(yùn)輸一直到相關(guān)的區(qū)域，也就是在采區(qū)域的下部車場，其中的單軌吊軌道上轉(zhuǎn)換到有關(guān)區(qū)域，并且根據(jù)沿線的巷道，來滿足整個運(yùn)輸所需要的空間。第二種方案就是支架三節(jié)體的運(yùn)輸，在軌道的順槽尾部的位置組裝之后一直運(yùn)輸?shù)乐t演的安裝，不管使用哪一種的運(yùn)價(jià)方式，其中的運(yùn)輸路線，相互之間的寶石都是一致的。而不同之處就是線路當(dāng)中的各個巷道斷面尺寸的空間，以及巷道的具體坡度要求和組裝的位置。對于巷道進(jìn)行考察和進(jìn)一步的分析，還有比較可以充分的選擇第二種方案的線路以及區(qū)域。

3.1 采區(qū)下部車場轉(zhuǎn)換室及地軌車場設(shè)計(jì)

液壓支架其中的三節(jié)體都要能夠放在平板車上，并且按照所組裝的具體順序來實(shí)施入境，通過對于電動車牽引，到下半部分的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而使用滑軌的方式進(jìn)行空間的相互轉(zhuǎn)換，并且應(yīng)確保能夠滿足起吊轉(zhuǎn)換的具體需求。

3.2 地軌車場設(shè)計(jì)

為了能夠更加安全并且方便地完成起吊轉(zhuǎn)換的工作，地軌的中心線要能夠始終保持和平面的投影方面的重合同時，也要能夠充分的考慮到其他的物料和已經(jīng)轉(zhuǎn)換的平板車在地軌的車上之類的循環(huán)進(jìn)出還有具體的長度，兩個地位相互之間要能夠保持安全距離。所以地軌必須要設(shè)計(jì)成一種可以儲存車輛的車場。

3.3 單軌吊檢修線路設(shè)計(jì)

為了可以讓單軌吊，日常的加油以及更換配件的各方面的工作更加便捷，防止相關(guān)工作人員的工作出現(xiàn)危險(xiǎn)。單軌吊的檢查需要能夠始終維持在地區(qū)域之內(nèi)，同時也要和相關(guān)中心線有所重合。而其室內(nèi)的設(shè)計(jì)要能夠通過一定的順序來完成。頂?shù)囊髲囊恍﹨^(qū)域運(yùn)送到其他區(qū)域完成組裝，而相關(guān)區(qū)域以及地軌車場相互之間的安裝要求都必須要充分的滿足。

3.4 支架組裝碉室設(shè)計(jì)

首先必須要充分的核算其支架所需要的起吊高度是多少，按照安裝的液壓支架組裝需要擁有起吊點(diǎn)以及起吊設(shè)備等各方面的工具，同時要了解其中的高度總和，盡量減少支架的組裝設(shè)備以及人員的施工等各方面的問題，從而使其施工能夠符合穩(wěn)定要求。

3.5 液壓支架組裝碉室地軌設(shè)計(jì)

這個區(qū)域的地軌作用主要指的就是由華貴的運(yùn)輸朝著地滾運(yùn)輸轉(zhuǎn)換，并且包括車輛的循環(huán)周轉(zhuǎn)，首先必須要提前在一定區(qū)域之內(nèi)放置一些平板車所需要的設(shè)備，其次就是單軌吊運(yùn)必須要能夠組裝其支架的分解題，要能夠通過滑軌將其放在其它的平板車上，使用小絞車將其進(jìn)行牽引，意識到吊裝間之內(nèi)完成吊裝的安裝不用組裝的機(jī)電設(shè)備或者是溜槽可以通過組裝相關(guān)區(qū)域來完成。為了能夠更加高速完成安裝任務(wù)。液壓的支架組裝區(qū)域的地軌要能夠滿足其循環(huán)車場的車道岔外不能夠少于平板車方面的長度，同時也要能夠?qū)④噲龅囊恍┕こ塘窟M(jìn)行綜合分析，在考慮之后就可以確定其具體的長度。（021.8mm，L=9200mm，）。

4 單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)效果分析

某采區(qū)的單軌吊的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)使用的是一種單軌吊的運(yùn)輸，和比較傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式比起來，這種運(yùn)輸方式的安裝以及操作相對來說都比較簡單，而且適應(yīng)性是很高的，可以讓很多邊坡比較多以及彎道比較多，和運(yùn)輸距離比較長的地方完成運(yùn)輸要求盡量消除地軌的運(yùn)輸和放大化等各方面的安全風(fēng)險(xiǎn)是工整投入能夠有所減少，使其使用起來更加安全有效。除了能夠減少工作面，還有一些工程量也可以有所壓縮，生產(chǎn)的時期也可以縮短，在縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備工期的過程當(dāng)中，使礦井的工作面可以正常的階梯二刀版，使其工作面可以及時完成對接任務(wù)，使用單軌吊可以把對接過程當(dāng)中所拆除的一些因素到新的位置，而設(shè)備在完成運(yùn)輸之后再進(jìn)行對接，一些安裝還有拆除的，使其工作面對接時間也有所縮短，而在運(yùn)送工作人員的過程當(dāng)中，可以盡量減少工作人員面臨的體能消耗，工作強(qiáng)度降低，同時也可以保障及支護(hù)結(jié)構(gòu)的高度以及剛度，通過計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)這些具體的規(guī)格是多少，比如間距800mm，排距800mm，預(yù)緊力在不低于一定區(qū)域的過程當(dāng)中，對煤柱的側(cè)頂板可以使用鋼絞線的錨索完成加固任務(wù)，使用的支護(hù)方式也是比較特殊的，而采工區(qū)側(cè)，其錨索設(shè)置的傾斜角也要在一定范圍之內(nèi)，從而使錨索可以更加深入的在圍巖當(dāng)中發(fā)揮更多價(jià)值。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對礦體輔助運(yùn)輸測算過程的分析，進(jìn)行其相關(guān)方案的討論，并分析出單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)的效果，從而可了解到礦體輔助運(yùn)輸能力相對較高，且對礦體的發(fā)掘也能夠起到非常重要的促進(jìn)效果，有助于其獲得更好地提高。