煤矿井下无轨胶轮车优化设计方案

1、煤矿井下无轨胶轮车优化设计方案甄浩 1 ，梁晓珍 1，李凡 2，(1 河北工程大学资源学院，河北邯郸 056038 ；2 神东煤炭集团公司保德煤矿，山西忻州036603 )摘要： 目前，我国煤矿井下辅助运输状况相比于国外先进采煤国家还有很大差距， 辅助运输 的落后与开采技术的突飞猛进、 采煤机械化程度的显著提高相比显得格格不入。因此， 改良辅助运输方式极为迫切。 山西临汾某整合矿井仍采用传统的轨道运输系统， 存在着运行环节 多、速度慢、效益低、占用人员和设备多及安全、适应性和机动性均较差等问题, 已成为制约其生产发展的薄弱环节。 鉴于以上认识， 本次优化设计目的即将现有的井下轨道辅助运输 方式

2、改为无轨胶轮车运输， 通过优化改造后， 在生产、 运输及安全等方面取得了良好的成效。关键词： 无轨胶轮车；辅助运输；优化设计方案；车辆选型The Optimized Design Scheme of MineTrackless Rubber-Tyred Vehicle1 1 2ZHEN Hao 1， LIANG Xiao-Zhen 1，LI Fan2，(1. School of Resource Science ，Hebei University of Engineering, Handan , Hebei 056038 ，China ；2. Shenhua Shendong Coal Gro

3、up Corporation Limited Baode Colliery ,Xinzhou, Shanxi 036603,China)Abstract ：At present, compared to the advanced foreign coal mining countries, there is a great gap in China's coal mine auxiliary transportation condition, it 's inharmonious between the backward of auxiliary transportation

4、and the high speed developing of mining technology and the significantly improving of the coal mining mechanization level. Therefore, it 's extremely urgent to improve the way of auxiliary transportation. An integration of mine is still using the traditional auxiliary transportation system in Sh

5、anxi LinFen, which exists the operational links, slow speed, low efficiency, occupation of personnel and equipment and safety, adaptability, mobility is poor and so on, that has become the weak link of restricting the development of production. In view of the above understanding, the purpose of the

6、optimized design scheme is to transform the existing way of underground rail auxiliary transportation into Trackless Rubber-Tyred Vehicle transportation, through the optimized of transformation, we achieved good results in the production, transportation and safety aspects.Keywords: trackless rubber-

7、tyred vehicle; auxiliary transportation; optimized design scheme ； vehicle style selection1 无轨胶轮车的优点井下防爆无轨胶轮车由于它无轨道的限制 , 具有适应性强、 机动灵活性好、 安全高效的 特点 1 。它多采用铰接车身 , 前车用于牵引 , 后车用于承载 , 转弯半径较小 (3-6m), 能够在井下巷道的恶劣路面上自由行驶。车身较低 , 一般不超过 1.5m, 矮的不超过 lm, 使用泡沫 塑料轮胎或重型充气轮胎 , 行驶速度较低 （1-6m/s） 2 。与传统的辅助运输方式相比 , 最主要 的优势

8、在于可实现一次装载后从地面直到采区工作面或从井口至采区工作面不经转载的直 达运输，运速快、运输能力大，从而可大量节省辅助运输人员和提高运输效率 3 。同时还具 有车型多；应用范围广；爬坡能力强；载重能力大；运输成本低等特点 , 不受轨道限制 , 通 过能力大 ,减人增效 ,初期投资费用低 4 。因此，无轨胶轮车的应用不仅极大地提高了矿井的 生产能力和运输效率， 而且也为安全生产提供了保障， 它解决了长期以来辅助运输制约矿井 生产能力的瓶颈问题 , 为提高矿井生产能力创造了条件 5 。2 该矿原相关设计概况2.1 提升系统矿井设计生产能力为 120万t/a 。设计为主、副和风井，三个立井开拓方式

9、。只对原有 提升系统进行改造。副井井筒净直径D7000mm，装备一对 1.0t 单层双车非标罐笼（一宽一窄），宽罐笼净宽 1706mm，净长 5600mm；窄罐净宽 1020mm，净长 5600mm。提升机型号为 JKMD-3.5×4（ ）E 多绳摩擦式提升系统。2.2 辅助运输系统原设计矿井人员、 材料、 设备及矸石等均通过副立井一对罐笼升降。 入井材料和设备至 井底后由矿车经辅助运输大巷轨道大巷工作面运输顺槽 （工作面回风顺槽） 回 采工作面。上述运输路线均为 600mm轨距矿车运输。运输距离在 1960 3060 米之间。井下 矸石及其它升井物料沿相反方向运行。3 井下辅助运输

10、环节优化3.1 副井提升系统的优化基于副立井实际情况， 重新布置井筒平面， 设计尽量优化加宽原宽罐笼宽度尺寸， 使满 足绝大多数无轨胶轮车能直接进出。 个别大型支架搬动车和铲运车在井下组装。 优化后装备 一对 1.0t 单层双车非标罐笼（一宽一窄） ，宽罐笼净宽由 1700mm 扩大为 2040mm其他不变。 提升中心线位置有了变化，相应井架需重新设计。 宽罐笼优化后， 可以使井上下材料、 人员 及小型设备装上无轨胶轮车直接进出，不用换装，入井材料、设备等直接可运至使用地点。仅重型综采支架、采煤机和长材料需要用平板车或者吊装井下，然后进换装硐室进行换装， 由无轨胶轮车运至使用地方。3.2 井底

11、车场新增主要硐室采用无轨胶轮车后， 井底需新增如下硐室：综采支架、铲运车组装检修硐室；大件换装 硐室；无轨胶轮车存放硐室；加油硐室。上述硐室均独立通风。3.3 井下辅助运输巷道优化改造现有井底车场巷道、 辅助运输大巷及轨道大巷， 采用混凝土铺底。 其中井底车场巷 道采用混凝土铺底和轨道并存方式， 轨道顶面与混凝土顶面平齐， 轨道嵌埋入混凝土底板中。 辅助运输大巷及轨道大巷， 采用混凝土铺底， 拆除现有轨道。 首采工作面采用两条顺槽布置， 上部为 2101 通风运料回风顺槽， 下部为 2101 胶带输送机运输顺槽， 均采用混凝土铺底。 采 区新增错车场 3 个，错车场间隔 500m左右设置一个。

12、 错车场采用矩形断面， 锚网索喷支护。 规格： 长 25m，净宽 6.2m，净高 3.0m ，断面积 18.6m2，单个掘进工程量 465m3，共计 1395m3。 新增井下工程量见表 1：表 1 新增井巷工程量Table1 New roadway engineering顺序工程名称坡度(o)岩 石 硬 度 系 数长度(m)断面形状掘 进 断 面2(m )掘进体积3(m )煤岩巷道支护水沟(m)方式厚度1井底车场046300矩形17.8270锚网喷1503002检修组装与支架、 大件 换装硐室0-104630半圆拱56.11683锚网喷450303无轨胶轮车存放0-1046120半圆拱26.8

13、3360锚网喷15030硐室及加油硐室4错车场0-104675矩形18.61395锚网喷1505采区排水泵房及变电所0-104660矩形16.2971.4锚网喷1506采区水仓0-1046370半圆拱9.073355.9混凝土200浇筑4 无轨胶轮车选型及数量4.1 、人员运输设备选型及数量由于本矿年产量 1.2Mt/a ，设计优先考虑客货两用车。设计根据矿井最大罐笼尺寸、提 升重量、 巷道断面情况， 选用 WC2（J B）防爆柴油机无轨胶轮车。 按百万吨配置 2.2 台计算， 设计选用三台 WC2J（ B）防爆柴油机无轨胶轮车。4.2 、运输设备选型及数量该矿井下主要大型机电产品有综采支架、

14、 采煤机等， 其它则为常规的矿用机电产品。 由 于井筒净直径为 7.0m，本次设计装备最大宽罐笼尺寸为 2040mm*5600mm。设计考虑井下大型 设备、长材等， 仍采用矿用有轨平板车装入宽罐笼进行升降， 大型设备、长材等进入井下的 换装硐室进行换装， 装到支架搬运车和材料车上， 然后井下运输。 对于大型机电产品包括综 采支架、皮带、移变等，设计选用一辆WC25EJ支架搬运车 .4.3 一般设备运输车选型及数量一般小型矿用机电产品和设备设计采用 3t 无轨胶轮车直接进出罐笼进行升降运输。根 据煤矿设计产量来确定设备车的数量， 按百万吨配置 3 台计算， 本矿按 1.2Mt/a 计算， 设计

15、选用三台 WC3Y（B）防爆柴油机无轨胶轮车。4.4 、材料运输设备选型及数量井下辅助运输大巷长度约230m，辅助运输下山最远约 900m，工作面回风顺槽长度约1450m。材料车重车大巷中运行速度按 12km/h 计算，下山按 8km/h 计算，运输顺槽按 6.5 km/h 计算；空车按 19 km/h 计算，间歇时间按 0.3h 计算。经计算一辆材料车运行往返时间约为 0.79h 。材料运输按最大 60 车计算，即 60t 。根据煤矿最大班材料量来确定材料车的数量，设计选型WC2J（B）防爆柴油机无轨胶轮车，该车额定载重量 2000kg。一辆材料车运行往返时间为 0.79h 。单班运输时间按

16、 6h 计算， 单车单班运料 14.1 吨。矿井材料运输按最大 60 车计算，即 60t 。即需要材料运输车辆为 60/14.1=4.25 辆。设计取 5 辆。4.5 、矸石及松散物料运输选型根据矸石的生成量和巷道工程中散物料的使用量及巷道断面尺寸来确定车辆的大小和吨位。 一般选型车辆的宽度尺寸是按巷道宽度的 0.4 倍系数来考虑， 便于会车； 故设计选用 WC1.9J防爆柴油机无轨胶轮车。4.6 、井下无轨胶轮车型号及数量表：表 2 无轨胶轮车型号及数量表Table2The type and quantity of trackless rubber-tyred vehicle序号名称型号数量

17、 （台 ）1人员运输车WC2J(B)32支架搬运车WC25EJ13一般设备搬运车WC3Y(B)34材料运输铲运车WC2J(B)55矸石及松散物料运输WC1.9J15 结论1、该矿改为无轨胶轮车运输之后，较之前传统辅助运输相比，辅助运输人员占井下工 人总数由 1/3 减为 1/7 ；全员工效由 68.45t/ 工提高到 81.23t/ 工；大幅度的提高了员工的 工作效率。2、综采工作面搬家 , 传统的拆、运、装运输方式需用30005000 个工 , 需要 3050天；而采用无轨支架搬运车仅需23 周, 而且所需人员少得多。大大缩短了工作时间。3、传统的辅助运输系统运营费用约占吨煤成本的18%, 约为 14 元，而改为无轨胶轮车运输后，吨煤运输费用仅为 3.5 元 , 远远低于传统的辅助运输形式。节约了运煤成本。4、此次无轨胶轮车实践改造证明，无轨胶轮车具有安全高效、适应性强、机动灵活应 用范围广等特点， 在整体运送和安装支架等方面优越性突出， 能够达到提高煤矿辅助运输效 率, 减员增效的目的。参考文献：1 张彦禄 . 我国防爆无轨胶轮运输车辅助运输的应用与启示 J. 煤炭工程， 2006,(6)39-43.2 王滨.煤矿井下无轨胶轮车的特性与优化研究J. 科技风 , 2010,(11):266.3 戴志晔 . 煤矿井下无轨胶