忻峪煤業(yè)礦井輔助運(yùn)輸方式優(yōu)化探討

岳廣義

(山西潞安工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046204)

1 項(xiàng)目背景

忻峪煤業(yè)為基建礦井，礦井初步設(shè)計(jì)中的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用防爆柴油單軌吊從地面直接運(yùn)輸?shù)骄虏删蚬ぷ髅妗?/p>

根據(jù)礦井建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)施工揭露情況，主斜井600 m，坡度10°；副斜井540 m，坡度11°；回風(fēng)斜井254 m，坡度20°。到達(dá)井底車場(chǎng)后布置3條大巷，分別為軌道大巷、膠帶大巷和回風(fēng)大巷，長(zhǎng)度為920 m，坡度均為水平巷道；首采工作面布置在一采區(qū)，采掘巷道的運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷為上山巷道，坡度為9°，見圖1。

圖1 礦井井筒及巷道分布情況

雖然初設(shè)中防爆柴油單軌吊可以滿足一采區(qū)工作面的礦井運(yùn)輸任務(wù)，但是隨著二采區(qū)、三采區(qū)等巷道距離的加長(zhǎng)，防爆柴油單軌吊運(yùn)行速度慢、運(yùn)輸重量少、冗余運(yùn)輸多、維護(hù)費(fèi)用高的缺點(diǎn)將會(huì)凸顯。因此，為既可以滿足現(xiàn)有的礦井運(yùn)輸任務(wù)，也為礦井中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，必須綜合考慮礦井揭露情況對(duì)輔助運(yùn)輸方式進(jìn)行優(yōu)化。

2 目前國(guó)內(nèi)外主要輔助運(yùn)輸設(shè)備使用情況及其適應(yīng)條件

2.1 無(wú)軌膠輪車

該類車輛專用性強(qiáng)，運(yùn)輸速度快，一次載重量較大，廣泛用于井巷坡度6°以下(局部可達(dá)14°)、底板堅(jiān)硬、巷寬4.6 m、高3 m以上、出矸量少、工作面用人少、材料消耗少的礦井[1]。

2.2 防爆柴油單軌吊

該設(shè)備需根據(jù)運(yùn)輸?shù)牟煌锪戏N類配用專用吊具，它適用于坡度25°以下、頂板堅(jiān)硬或?yàn)楣靶椭Ъ苤ёo(hù)、不出矸石、工作面用人少、材料消耗少的礦井[1]。

2.3 蓄電池單軌吊

適合坡度小于12°，頂板堅(jiān)硬或?yàn)楣靶椭Ъ苤ёo(hù)、不出矸石、工作面用人少、材料消耗少的礦井巷運(yùn)輸，一次載重量大，速度快，設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)很低，目前廣泛用于3 000 m以下的中等距離運(yùn)輸過程中[1]。

2.4 卡軌車

卡軌車最大爬坡角度30°，最大牽引力為200 kN，爬坡能力和牽引力均較大。爬坡、巷道適應(yīng)能力強(qiáng)，可隨時(shí)停車，中間環(huán)節(jié)少，使用更安全、靈活[2]。

2.5 齒軌車

適用于長(zhǎng)距離、大傾角、多變坡、大噸位工況條件下的大傾角傾斜巷道，材料、設(shè)備不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸；最大適應(yīng)傾角不得大于 25°[2]。

2.6 無(wú)極繩連續(xù)牽引車

無(wú)極繩連續(xù)牽引車是以鋼絲繩牽引的煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，主要用于煤礦井下工作面巷道、采區(qū)上下山、回風(fēng)巷及集中軌道巷，直接利用井下現(xiàn)有軌道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)固定線路或一定區(qū)域內(nèi)不經(jīng)轉(zhuǎn)載的連續(xù)直達(dá)運(yùn)輸。因此，它適用于工作面巷道、集中軌道巷和采區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)距離、多變坡、大傾角和大噸位輔助運(yùn)輸任務(wù)，特別是大型綜采設(shè)備的運(yùn)輸。此外，也可用于進(jìn)出罐籠、地面調(diào)車等軌道運(yùn)輸[2]。

3 輔助運(yùn)輸方式的分析比較

3.1 從技術(shù)性進(jìn)行分析比較

1) 齒軌車主要適用于井下大傾角、重載荷、高瓦斯、頂板條件差等工況環(huán)境。齒軌車牽引力大、載荷量大、適應(yīng)坡度大，爬坡角度可以達(dá)到25°，能實(shí)現(xiàn)重型物料和散料長(zhǎng)材的整體遠(yuǎn)距離連續(xù)搬運(yùn)；在異形軌上全程卡軌運(yùn)行，不掉道、不翻車，不跑車。齒軌車機(jī)車價(jià)格為600萬(wàn)元，軌道價(jià)格為4 000元/m。結(jié)合忻峪煤業(yè)實(shí)際情況，綜合整體經(jīng)濟(jì)效益，齒軌車的投入產(chǎn)出比太低。不予考慮。

2) 單軌吊機(jī)車分為柴油型單軌吊機(jī)車和蓄電池單軌吊機(jī)車，其中蓄電池型單軌吊機(jī)車爬坡能力不大于15°；柴油型單軌吊機(jī)車爬坡能力不大于30°。結(jié)合忻峪煤業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，現(xiàn)有工作面的坡度為9°，均可以滿足忻峪煤業(yè)設(shè)備、材料的運(yùn)輸，并且可以運(yùn)輸人員，大大減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在滿足礦井所需設(shè)備材料的前提下，柴油單軌吊的價(jià)格為300萬(wàn)元/臺(tái)，而蓄電池單軌吊的價(jià)格(DX80)在100萬(wàn)元/臺(tái)。綜合整體經(jīng)濟(jì)效益，柴油單軌吊的投入產(chǎn)出比比蓄電池單軌吊低。采掘工作面采用蓄電池單軌吊更適合忻峪煤業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

3) 卡軌車載重量大、爬坡能力強(qiáng)，最大爬坡能力30°，允許在小半徑的彎道上行駛，可有效防止車輛掉道和翻車，軌道的特殊結(jié)構(gòu)允許在列車行駛過程中使用閘軌式安全制動(dòng)車，可有效防止列車超速和跑車事故發(fā)生。

4) 無(wú)極繩連續(xù)牽引車操作簡(jiǎn)單，可靠性高；適應(yīng)性強(qiáng)，用途廣；牽引車儲(chǔ)繩量大，運(yùn)行費(fèi)用低；經(jīng)濟(jì)實(shí)用。結(jié)合忻峪煤業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，由于無(wú)極繩連續(xù)牽引車多用于固定巷道，掘進(jìn)期間設(shè)備材料無(wú)法運(yùn)輸，且不能運(yùn)輸人員，增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；無(wú)極繩連續(xù)牽引車的制動(dòng)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)超速自動(dòng)停車，安全效益大打折扣，所以不予考慮。

3.2 從安全效益分析

齒軌車、卡軌車、單軌吊制動(dòng)原理相同，均為超速釋壓制動(dòng)保護(hù)裝置，當(dāng)速度超過規(guī)定速度時(shí)，通過離心釋放器將制動(dòng)系統(tǒng)釋壓，制動(dòng)系統(tǒng)將閘死軌道，從而使車輛立即停車，有效防止列車超速和跑車事故的發(fā)生。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

1) 安裝齒軌車井巷工程雖然不大，但是齒軌車機(jī)車和齒軌軌道的價(jià)格卻是卡軌車的2倍以上，且忻峪煤業(yè)地質(zhì)報(bào)告顯示，底板為泥巖，工作面安裝齒軌車存在巷道變形引起軌道不平，易引發(fā)掉道事故。本著投入較少的資金既能夠滿足礦井輔助運(yùn)輸?shù)男枰?，也能確保安全的原則，優(yōu)先選擇卡軌車作為忻峪煤業(yè)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。

2) 安裝蓄電池單軌吊機(jī)車，在保證設(shè)備材料運(yùn)輸?shù)那疤嵯?，采掘工作面的人員運(yùn)輸問題也得到了解決。雖然單軌吊對(duì)巷道高度要求較高，但是可以通過優(yōu)化最高設(shè)備存放位置，來降低巷道高度造成的井巷工程量。

3) 柴油單軌吊的機(jī)車成本高于蓄電池單軌吊，且柴油單軌吊昂貴的進(jìn)口配件，加上發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蓄電池單軌吊?？紤]采用蓄電池單軌吊作為采掘工作面巷道的運(yùn)輸設(shè)備。

4) 結(jié)合忻峪煤業(yè)實(shí)際情況，副斜井和軌道大巷采用卡軌車，采掘工作面巷道采用蓄電池單軌吊，不僅保證了設(shè)備材料的運(yùn)輸效率，也降低了采掘工作面人員勞動(dòng)強(qiáng)度，還有效提高了設(shè)備的投入產(chǎn)出效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過從技術(shù)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性多方面對(duì)比，卡軌車優(yōu)于齒軌車，蓄電池單軌吊優(yōu)于柴油單軌吊。所以，忻峪煤業(yè)選擇卡軌車作為副斜井和軌道大巷的輔助運(yùn)輸設(shè)備，蓄電池單軌吊作為采掘工作面巷道的輔助運(yùn)輸設(shè)備，即卡軌車+蓄電池單軌吊的運(yùn)輸方式。