王方洲

（兗礦能源集團(tuán)股份有限公司鮑店煤礦，山東 鄒城 273500）

我國煤礦開采技術(shù)及單產(chǎn)量都有了非常大的進(jìn)步，已同國際先進(jìn)水平靠近，但是煤礦輔助運輸方式同國外發(fā)達(dá)國家有著較大的差距，影響煤礦生產(chǎn)效率。煤礦輔助運輸是實現(xiàn)煤礦人員、設(shè)備、物資、矸石的運輸，煤礦井下?lián)Q裝站是輔助運輸中的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，是保證煤礦輔助運輸過程井然有序的關(guān)鍵。鮑店煤礦以往換裝站換裝工作分為散料換裝和大件起吊換裝兩種類型，換裝過程混亂，工作效率低下。針對這一情況，進(jìn)行了集裝箱換裝模式的設(shè)計與實踐[1-6]，確保換裝過程合理、穩(wěn)定、高效。

1 工程概況

兗礦能源集團(tuán)鮑店煤礦核定年生產(chǎn)能力600 萬t，主要大巷位于3 層煤中，水平布置有中部大巷和北部大巷。井下輔助運輸主要是單軌吊與膠輪車運輸方式，其中采掘工作面輕型物料采用膠輪車進(jìn)行運輸，需要在井下?lián)Q裝站進(jìn)行換裝。以往井下輔助運輸換裝工作分為散料換裝和大件的起吊換裝兩種類型。井上的沙石等散料采用散料換裝的方式進(jìn)行輔助運輸，采用人工裝卸至膠輪車，而電氣設(shè)備、物件等大型設(shè)備采用起吊換裝的方式進(jìn)行輔助運輸，起吊裝備吊出后再裝卸至膠輪車，如圖1。

圖1 起吊換裝示意圖

從以往的生產(chǎn)實踐來看，散料換裝時各環(huán)節(jié)均需要大量工作人員現(xiàn)場操作及監(jiān)督，導(dǎo)致井下輔助運輸空間不足，輔助運輸效率不高；散料換裝和起吊兩種不同換裝方式混合，管理困難，易造成換裝站的擁堵，已成為影響煤礦安全高效開采的重要因素，必須對換裝方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2 換裝方案與優(yōu)化設(shè)計

2.1 “集裝箱換裝輔助運輸模式”設(shè)計

井下輔助運輸大巷在南翼軌道大巷設(shè)計有膠輪車換裝站，平面布置如圖2。換裝站由換裝硐室和起重機(jī)組成，硐室長25 m、寬7 m、高6 m，鋪設(shè)有雙股30 kg/m 車場，用于換裝串車使用。

圖2 換裝站平面布置示意圖

2.2 “集裝箱換裝模式”的換裝流程

井下無軌膠輪車輔助運輸?shù)膿Q裝流程如圖3。以往，井上沙石等物料采用散料換裝，支護(hù)物件、電氣設(shè)備等大型設(shè)備采用起吊換裝，人工換裝環(huán)節(jié)較多，勞動強(qiáng)度大，效率低下。

圖3 換裝作業(yè)流程示意圖

為了更高效率、更加安全地完成換裝工作，設(shè)計了“集裝箱換裝模式”。在井上將所有入井物料都裝入集裝箱中，在井上井下通過不同型號的防爆起重機(jī)來對集裝箱進(jìn)行裝卸工作。井上集裝箱裝箱時，主要通過運輸鏟車、傳送裝置來實現(xiàn)散料的快速裝箱作業(yè)，提高工作效率；當(dāng)集裝箱到達(dá)換裝站時打開集裝箱側(cè)邊即可進(jìn)行散料卸載。

3 運輸設(shè)備及優(yōu)化改造

為實現(xiàn) “集裝箱換裝輔助運輸模式”，根據(jù)井下現(xiàn)場的工況條件，選定和設(shè)計了“集裝箱換裝輔助運輸模式”運輸設(shè)備，并根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化改造。

3.1 集裝箱

井下運輸材料和設(shè)備主要有錨桿、錨索、塑料網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)、水泥、工具箱、管路、電纜等，這些材料和設(shè)備的種類繁多、尺寸大小各不相同。針對這一情況設(shè)計了井下輔助運輸專用敞篷式集裝箱，在箱體上部安設(shè)有吊裝環(huán)，箱體底部設(shè)有固定螺栓孔。集裝箱結(jié)構(gòu)如圖4，

圖4 專用敞篷式集裝箱外結(jié)構(gòu)示意圖

敞篷式集裝箱在井上裝好材料和設(shè)備后，通過底部的高強(qiáng)度螺栓將集裝箱固定在MPC15(20)-6 平板車上。敞篷式集裝箱采用電動單梁橋式防爆起重機(jī)進(jìn)行起吊工作，將集裝箱運送至膠輪車換裝站后，采用無軌膠輪車將集裝箱運輸至采掘工作面，將材料和設(shè)備卸載后，再將集裝箱運回至井上。

3.2 無軌膠輪車

采用WC5J 無軌膠輪車，在車底板上制作了若干螺栓孔，保障運輸時的安全性和可靠性，如圖5。

圖5 WC5J 無軌膠輪車改造前后結(jié)構(gòu)示意圖

4 效果及效益分析

4.1 效果分析

2021 年5 月，鮑店煤礦完成了集裝箱換裝輔助運輸模式的升級改造，并投入到了實踐應(yīng)用中。集裝箱換裝輔助運輸模式應(yīng)用后，在煤礦井下將所有物料裝入集裝箱，將集裝箱從副井運送到地下，裝無軌膠輪車運輸至各個中轉(zhuǎn)站，經(jīng)中轉(zhuǎn)站運輸?shù)剿枰牟擅簠^(qū)域，大幅度提高了輔助運輸?shù)墓ぷ餍省?/p>

4.2 效益分析

對集裝箱換裝輔助運輸模式與以往輔助運輸方式傳統(tǒng)材料消耗對比可知：MGC1.7-6 礦車每個裝載量為1.5 t，罐籠運行速度為4 m/s，罐籠單次循環(huán)時間為2.5 min，需用電20 kW·h，電費12 元；集裝箱在罐籠運行速度、罐籠單次循環(huán)時間、用電量和用電費用上與礦車基本一致，但是集裝箱每個裝載量為4.5 t，其運輸量為傳統(tǒng)礦車的3 倍，極大地提高了輔助運輸?shù)男省＝?jīng)計算每年可節(jié)約電費約12 萬元。

對集裝箱換裝輔助運輸模式與以往輔助運輸方式作業(yè)效率對比可知：同樣重量物料的裝載，集裝箱量為傳統(tǒng)礦車的1/3，換裝時間集裝箱為傳統(tǒng)礦車的1/3，起吊次數(shù)集裝箱為傳統(tǒng)礦車的1/3。因此，采用集裝箱換裝輔助運輸模式在換裝效率上為以往礦車換裝方式的3 倍，降低了起重機(jī)的工作次數(shù)，能耗大幅度降低。同時，集裝箱換裝輔助運輸模式中減少了人工站，減少了作業(yè)環(huán)節(jié)，工作人員數(shù)量減少，勞動強(qiáng)度和危險性降低，安全效益顯著。全年可節(jié)約人工、設(shè)備維修等費用約24 萬元。

5 結(jié)論

針對以往輔助運輸系統(tǒng)換裝環(huán)節(jié)存在工人多、勞動強(qiáng)度大、管理混亂、工作效率低等問題，構(gòu)建了集裝箱換裝輔助運輸系統(tǒng)，并投入到實踐應(yīng)用。從對比分析可知，集裝箱換裝模式的應(yīng)用可有效提高換裝效率，進(jìn)而提高運輸效率和生產(chǎn)效率，減少了很多起吊環(huán)節(jié)，運輸作業(yè)的安全性大幅度提高，是實現(xiàn)煤礦高產(chǎn)高效安全開采的基礎(chǔ)。