駱駝山煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

孫 露

(中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

0 引言

煤礦井下輔助運(yùn)輸是指井下人員、設(shè)備、輔助材料和矸石等的運(yùn)輸，采用高效的輔助運(yùn)輸設(shè)備，可以減少運(yùn)輸時(shí)間，提高煤炭產(chǎn)量[1-3]。近年來，國(guó)內(nèi)煤礦比較實(shí)用的輔助運(yùn)輸設(shè)備有無軌運(yùn)輸設(shè)備(無軌膠輪車)、軌道運(yùn)輸設(shè)備(無極繩連續(xù)牽引車)和單軌吊這3大類，這些設(shè)備在技術(shù)特性、運(yùn)行效率和安全性能方面都具有各自的優(yōu)點(diǎn)[4-6]。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)開拓布置情況及輔助運(yùn)輸巷道實(shí)際條件，選擇適合的輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì)方案。

1 原設(shè)計(jì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

1.1 工程概況

駱駝山井田位于烏海市海勃灣區(qū)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.5 Mt/a。井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)由緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷、采區(qū)輔助運(yùn)輸上山、綜采工作面輔助運(yùn)輸巷道、各掘進(jìn)工作面巷道組成。緩坡斜井井筒長(zhǎng)度為3 926.0 m，傾角為6°；采區(qū)輔助運(yùn)輸上山長(zhǎng)為1 204 m，傾角為9.3°；綜采工作面輔助運(yùn)輸巷長(zhǎng)為1 150 m，巷道傾角約為0～3°；其它輔助運(yùn)輸巷道傾角一般約為0～1°。

1.2 輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷采用無軌膠輪車運(yùn)輸人員和物料。人員運(yùn)輸選用防爆運(yùn)人無軌膠輪車；運(yùn)輸材料和中小型設(shè)備選用平板式防爆無軌膠輪材料車；運(yùn)輸水泥、砂石選用自卸式防爆無軌膠輪材料車；水泥砂石等散狀物料的裝卸選用防爆裝載機(jī)；運(yùn)輸液壓支架、大型設(shè)備選用支架搬運(yùn)車、支架鏟運(yùn)車[4]；配備1輛防爆灑水車，用于降低井下巷道粉塵；配備生產(chǎn)指揮車，用于設(shè)備維修、運(yùn)送少量人員等；共需配備各型無軌膠輪車輛共計(jì)30輛。采區(qū)輔助運(yùn)輸上山配備1臺(tái)JKB-2.5×2P型礦井單卷筒防爆變頻提升機(jī)，用于運(yùn)輸物料。采區(qū)帶式輸送機(jī)上山配備架空乘人裝置，用于運(yùn)輸人員。工作面輔助運(yùn)輸巷配備1臺(tái)SQ-60/75B型無極繩連續(xù)牽引車，用于運(yùn)輸人員和物料。輔助運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算見表1。

表1 輔助運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算Table 1 Model，quantity and budget of auxiliary transportation equipment

2 輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案

原設(shè)計(jì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)較為復(fù)雜，運(yùn)行環(huán)節(jié)多，需多次換裝，單個(gè)循環(huán)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，輔運(yùn)效率較低；輔運(yùn)系統(tǒng)配套工程多，投資較大；輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)多、配套人員多，設(shè)備檢修和人員管理較為困難，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。現(xiàn)階段礦井已復(fù)工建設(shè)，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)刻不容緩。駱駝山礦井緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷，采區(qū)輔助運(yùn)輸上山及工作面輔助運(yùn)輸巷道已經(jīng)施工完畢，各輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)采用的設(shè)備均未采購(gòu)，采區(qū)、工作面輔助運(yùn)輸設(shè)備配套工程均未完成。根據(jù)礦井的建設(shè)現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)輔助運(yùn)輸方式及發(fā)展方向，提出以下2種優(yōu)化方案。

2.1 無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸方案

緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷仍采用無軌膠輪車運(yùn)輸，原設(shè)計(jì)巷道滿足無軌膠輪車運(yùn)輸要求。采區(qū)輔助運(yùn)輸上山、工作面輔助運(yùn)輸巷采用單軌吊機(jī)車運(yùn)輸。單軌吊機(jī)車是一種沿吊掛在巷道上空的軌道運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，采用單軌吊機(jī)車運(yùn)輸，需對(duì)巷道頂板圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析、安全支護(hù)，當(dāng)前主要采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)方式[7-9]。采區(qū)輔助運(yùn)輸上山、工作面輔助運(yùn)輸巷道已施工完畢，巷道斷面高度為4.2 m。采用單軌吊機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸路線中巷道最低高度3.3 m，已有巷道滿足單軌吊機(jī)車運(yùn)輸高度要求。需對(duì)已有的采區(qū)輔助運(yùn)輸上山、工作面輔助運(yùn)輸巷道安裝特制工字鋼I1140V型軌道，采用全螺紋等強(qiáng)錨桿、錨索固定在巷道頂板上，共需改造巷道3 825 m。緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷運(yùn)輸，共需配備各型無軌膠輪車輛共計(jì)30輛。采區(qū)輔助運(yùn)輸上山、工作面輔助運(yùn)輸巷運(yùn)輸配備6輛DC150/160Y型防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車，6輛單軌吊機(jī)車共需配備單軌吊人車10臺(tái)，8 t起吊梁10根，40 t起吊梁2根。無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算見表2。

表2 無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算Table 2 Model，quantity and budget of trackless rubber tyred vehicle+monorail crane transportation equipment

2.2 全無軌膠輪車運(yùn)輸方案

礦井工業(yè)場(chǎng)地到井下各工作面采用無軌膠輪車連續(xù)運(yùn)輸。礦井緩坡斜井、輔助運(yùn)輸大巷仍采用無軌膠輪車運(yùn)輸，原設(shè)計(jì)巷道滿足無軌膠輪車運(yùn)輸要求。采區(qū)輔助運(yùn)輸上山巷道傾角9.3°，且已施工完畢，采用無軌膠輪車運(yùn)輸，需新掘采區(qū)輔助運(yùn)輸上山。新掘采區(qū)輔助運(yùn)輸上山傾角6°，斷面凈寬5.2 m，凈高4.2 m，采用半圓拱斷面，凈斷面18.9 m2，本次設(shè)計(jì)新開鑿2 786.0 m。礦井輔助運(yùn)輸共需配置各型無軌膠輪車輛共計(jì)35輛。無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算見表3。

表3 無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及購(gòu)置預(yù)算Table 3 Model，quantity and budget of trackless rubber tyred vehicle transportation equipment

2.3 方案比選

對(duì)比2種輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案技術(shù)特征[10-11]，結(jié)果見表4?？梢钥闯?，2種輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，需進(jìn)一步通過各方案的設(shè)備選型、配套井巷工程及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況，對(duì)原輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì)及2個(gè)優(yōu)化方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)果見表5。

表4 優(yōu)化方案技術(shù)特征對(duì)比分析Table 4 Comparative analysis of technical characteristics of optimization schemes

通過表5可知，2種輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用基本相當(dāng)，且均低于原設(shè)計(jì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。2種輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)備、井巷工程總投資均遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，全無軌膠輪車運(yùn)輸方案設(shè)備低于無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸方案，但由于新掘采區(qū)輔助運(yùn)輸上山井巷工程投資過大，設(shè)備、井巷總投資高于無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸方案2 781萬(wàn)元。最終確定駱駝山煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)為無軌膠輪車+單軌吊運(yùn)輸方案。

表5 優(yōu)化方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析Table 5 Economic comparative analysis of optimization schemes

3 結(jié)論

(1)礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備選型受開拓布置及輔助運(yùn)輸巷道實(shí)際條件影響巨大，無軌膠輪車可實(shí)現(xiàn)從地面至工作面直達(dá)運(yùn)輸，運(yùn)輸效率高，缺點(diǎn)是適應(yīng)坡度小，一般不超過8°，造成配套井巷工程量大，投資較高。

(2)煤礦井下主要輔助運(yùn)輸巷道已按坡度較小適應(yīng)無軌膠輪車運(yùn)輸?shù)那闆r設(shè)計(jì)，其余輔助運(yùn)輸巷道也應(yīng)該按此設(shè)計(jì)，不宜為了降低巷道工程量而增大巷道坡度，導(dǎo)致無軌膠輪車無法使用而選擇其他的輔助運(yùn)輸設(shè)備。雖然減少了部分井巷工程投資，但是輔助運(yùn)輸系統(tǒng)存在換裝轉(zhuǎn)載，降低了運(yùn)輸效率。在煤礦生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后，發(fā)現(xiàn)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、效率低再進(jìn)行改造時(shí)，新掘輔助運(yùn)輸巷道的井巷工程投資會(huì)更高。

(3)單軌吊機(jī)車適用于坡度較大的輔助運(yùn)輸上山巷道，采用提升機(jī)、無極繩牽引車多種軌道運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)礦井，在巷道頂板及支護(hù)滿足要求的情況下，改用單軌吊機(jī)車可連續(xù)運(yùn)輸，可提高運(yùn)輸效率，巷道工程改造量小，改造周期短。