李 斌

（太原煤氣化龍泉能源發(fā)展有限公司，山西 太原 030300）

引言

礦井的開拓方式?jīng)Q定了輔助運(yùn)輸系統(tǒng)方式的選擇，目前礦井的輔助運(yùn)輸方式主要分為有軌運(yùn)輸和無(wú)軌運(yùn)輸兩種，目前有軌運(yùn)輸是礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用的主要運(yùn)輸形式，但隨著礦用輔助設(shè)備的進(jìn)步以及開采設(shè)計(jì)理論的創(chuàng)新，無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)在近年新礦井設(shè)計(jì)中得到重視和推廣應(yīng)用，取得了更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1]。以無(wú)軌膠輪車構(gòu)建的煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，具有噸煤運(yùn)輸成本低、功能分類齊全、巷道布置簡(jiǎn)單、爬坡能力強(qiáng)、運(yùn)輸效率高等特點(diǎn)，值得大力推廣[2]。

1 龍泉煤礦概況

龍泉煤礦位于山西省中部的婁煩縣城北10 km處，新舍科—上龍泉—下靜游村一帶，行政區(qū)劃屬婁煩縣靜游鎮(zhèn)管轄。龍泉礦井規(guī)劃井田面積35.23 km2平方公里，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400 萬(wàn)t。龍泉煤礦地質(zhì)條件相對(duì)較好，煤層平均傾角在10°左右，4 號(hào)煤層（俗稱丈八煤）：位于太原組頂部，厚1.70～8.20 m，平均6.47 m，是本井田主要可采煤層之一，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般含2-3 層夾矸。9 號(hào)煤層（俗稱三丈六）：位于太原組中下部，是本井田煤厚最厚的可采煤層，厚5.35～15.48 m，平均11.68 m，個(gè)別部位分叉。夾矸一般2～4 層。該兩層主采煤輔助系統(tǒng)采用無(wú)軌膠輪車具有很好的適應(yīng)性[2]。礦井目前開采4 號(hào)煤層，布置有+786 m 開采水平，礦井以+786 m 水平開采井田內(nèi)的4 號(hào)煤層。

2 無(wú)軌膠輪車適用條件

2.1 巷道條件

根據(jù)新版的《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，車輛單向行駛的巷道，巷道的有效寬度應(yīng)大于車輛最大寬度處1 000 mm；巷道高度應(yīng)大于車輛滿負(fù)荷時(shí)最高點(diǎn)500 mm[3]。車輛雙向行駛的巷道，巷道的寬度應(yīng)使兩車錯(cuò)車間距大于500 mm，必要時(shí)可設(shè)置會(huì)車硐室。行車巷道內(nèi)有人行道的，寬度應(yīng)大于1 m，嚴(yán)格規(guī)定“行車不行人，行人不行車”。

在干硬水泥或混凝土路面上，當(dāng)縱向坡度小于6°時(shí)，無(wú)軌膠輪車對(duì)巷道布置并無(wú)特殊需求；若巷道坡度介于6°～14°之間，而且距離比較長(zhǎng)，則必須在一定的距離內(nèi)設(shè)計(jì)30～50 m的水平路段，以防止車輛發(fā)生緊急情況的臨時(shí)?？?，縱坡長(zhǎng)度與坡度的關(guān)系見(jiàn)圖1；當(dāng)巷道坡度超過(guò)10°以上時(shí)，巷道路面必須采取一定的防滑措施；當(dāng)巷道坡度大于14°時(shí)，則不再適用無(wú)軌膠輪。同時(shí)輔運(yùn)巷頂?shù)装逡喂讨ёo(hù)，路面整平后采用高標(biāo)號(hào)的水泥敷設(shè)一定厚度的混凝土進(jìn)行硬化。巷道轉(zhuǎn)彎處應(yīng)該預(yù)設(shè)緩彎，半徑應(yīng)該大于12 m。

圖1 坡度與坡道長(zhǎng)度的關(guān)系曲線

由于本礦井下大巷采用無(wú)軌膠輪車做輔助運(yùn)輸，同時(shí)為減少輔運(yùn)巷巖巷工程量，設(shè)計(jì)當(dāng)9 號(hào)煤層傾角超過(guò)7°時(shí)輔運(yùn)大巷巷沿9 號(hào)煤層折返式布置[3]。

2.2 無(wú)軌輔助運(yùn)輸硐室及巷道通風(fēng)

采用無(wú)軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的輔助運(yùn)輸巷通常需要配備存放、檢修、換裝、加油、會(huì)車、調(diào)頭硐室等[3]。硐室的建設(shè)需采用C20-30 強(qiáng)度的水泥，且硐室內(nèi)的坡度要求小于3‰、通風(fēng)和照明良好、配齊合格的滅火器材[4]。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，采用煤礦防爆柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)軌膠輪車礦井，車輛的通風(fēng)量按照設(shè)計(jì)的最多車輛數(shù)目單獨(dú)配風(fēng)量，以保證礦井井場(chǎng)的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)滿足生產(chǎn)安全需求，同時(shí)要滿足井下工人人體舒適度需要。

3 輔助運(yùn)輸方式及設(shè)備

3.1 輔助運(yùn)輸巷概況

根據(jù)礦井生產(chǎn)安排與采掘進(jìn)度，材料、設(shè)備運(yùn)輸考慮正常生產(chǎn)與工作面安裝、搬家兩種情況(大巷鋪底考慮與工作面安裝搬家錯(cuò)開)，人員運(yùn)輸考慮以各工作地點(diǎn)人員一次到位為基礎(chǔ)，兼顧其他地點(diǎn)的工作人員運(yùn)輸。

3.2 輔助運(yùn)輸任務(wù)的確定

3.2.1 人員

根據(jù)礦井勞動(dòng)定員，最大班下井工人為113 人，其他人員以1.1 富裕系數(shù)考慮，根據(jù)礦井生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)劃，人員工作地點(diǎn)主要集中在上組煤一采區(qū)和下組煤二采區(qū)。

3.2.2 矸石量

根據(jù)礦井采掘接替要求，年最大矸石量為30 kt，考慮采掘的不均衡性，日最大矸石量按150 t 考慮。

3.2.3 正常生產(chǎn)材料及設(shè)備

正常生產(chǎn)材料、設(shè)備主要包括混凝土料(鋪底、錨噴)、錨桿、樹脂、金屬網(wǎng)等，約110 t/d；還考慮長(zhǎng)材及設(shè)備運(yùn)輸5 次/班，炸藥及雷管2 次/d；其他零散物料8 次/d。

3.2.4 運(yùn)行往返時(shí)間

由于有重車和空車兩種運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)時(shí)予以分別考慮。

重車運(yùn)行時(shí)間為：

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：

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：

式中：t 為往返一次時(shí)間，h；△t 為休止時(shí)間，h。

根據(jù)其他礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)，重車在大巷按12 km/h 計(jì)，順槽中按8 km/h 計(jì)，空車按18 km/h 計(jì)，間歇時(shí)間按0.3 h 計(jì)。

經(jīng)計(jì)算，從井底車場(chǎng)至綜采工作面往返時(shí)間約為0.8 h，從大巷掘進(jìn)工作面至井底車場(chǎng)往返一次時(shí)間約為0.5 h。

3.3 設(shè)備臺(tái)數(shù)計(jì)算

3.3.1 運(yùn)人車輛

根據(jù)井下工作人員數(shù)量和所有采區(qū)工作人員一次運(yùn)送到位的原則，配備WC20R（B）型無(wú)軌膠輪人車，一次運(yùn)送20 人，本礦共配備8 輛，滿足人員運(yùn)輸要求。

3.3.2 矸石、材料、設(shè)備運(yùn)輸車輛

井下矸石、物料及普通設(shè)備由WC5E型無(wú)軌膠輪車承載。矸石、物料及普通設(shè)備直接裝載或捆扎及裝入集裝箱后由WC5E型無(wú)軌膠輪車裝載，直接進(jìn)出罐籠，實(shí)現(xiàn)自地面至井下使用地點(diǎn)的直達(dá)運(yùn)輸。

3.3.2.1 運(yùn)矸石車輛

根據(jù)巷道掘進(jìn)矸石量不穩(wěn)定的情況，借鑒其他礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)選用機(jī)動(dòng)靈活的WC5E型無(wú)軌膠輪材料車，設(shè)備臺(tái)數(shù)按下式計(jì)算：

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

則N=150×0.5/（12×5）=1.25(臺(tái))，取2 臺(tái)。

3.3.2.2 材料、設(shè)備運(yùn)輸車輛

為了提高效率，減少無(wú)軌膠輪車往返次數(shù)，設(shè)計(jì)選用WC5E型無(wú)軌膠輪材料車擔(dān)負(fù)從地面到井下工作面的材料、設(shè)備運(yùn)輸任務(wù)。設(shè)備臺(tái)數(shù)計(jì)算同運(yùn)矸車輛計(jì)算公式。

則N=110×0.8/（12×5）=1.5(臺(tái))，取2 臺(tái)。

另還考慮長(zhǎng)材及設(shè)備運(yùn)輸5 次/班，炸藥及雷管2 次/d，其他零散物料8 次/d。

則N=（5×3+2+8）×0.8/12=1.7(臺(tái))，取2 臺(tái)。

根據(jù)上述計(jì)算，WC5E型無(wú)軌膠輪車需配備6臺(tái)，本礦已有7 臺(tái)，滿足要求。

3.3.2.3 支架運(yùn)輸車輛

本礦4 號(hào)煤采煤工作面搬家倒面所需的大噸位鏟運(yùn)車及支架搬運(yùn)車采用租賃形式。由于7 號(hào)煤層液壓支架噸位較小，因此利用本礦配備的10 t、28 t鏟運(yùn)車即可滿足自副斜井井底至7 號(hào)煤層順槽口的運(yùn)輸任務(wù)。

3.3.3 其他車輛

由于煤礦井下工作的多樣性，因此還配備了一系列特種車輛，具體如下：

1）根據(jù)日常井下生產(chǎn)指揮、搶險(xiǎn)及小型物料及人員運(yùn)輸需要，配備WC9R 防爆指揮車2 臺(tái)。

2）本礦根據(jù)掘進(jìn)矸石裝車和巷道清理，平整及短途搬運(yùn)的需要，設(shè)計(jì)配備了WJ-4FB型防爆柴油鏟運(yùn)車2 臺(tái)、WJ-10FB型防爆柴油鏟運(yùn)車1 臺(tái)、WC28R(A)型鏟板式搬運(yùn)車2 臺(tái)、3 t 無(wú)軌膠輪材料車19 臺(tái)及8 t 無(wú)軌膠輪材料車2 臺(tái)。

礦井設(shè)計(jì)無(wú)軌膠輪車見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)無(wú)軌膠輪車數(shù)量匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在巷道設(shè)計(jì)符合一定條件的情況下，龍泉煤礦輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車是合理高效的。根據(jù)初步驗(yàn)算，井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)合計(jì)需要42 輛防爆運(yùn)輸設(shè)備方可滿足正常生產(chǎn)需求。