張 超 金付申

（國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖一礦，新疆 哈密 839000）

1 工程概況

國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖一礦位于新疆維吾爾自治區(qū)哈密市南部約84 km。井田范圍內(nèi)探明資源量為54.13 億t，可采儲(chǔ)量29.36 億t。首采區(qū)可采儲(chǔ)量1.52 億t。共有可采煤層23 層，地質(zhì)儲(chǔ)量54.13 億t，可采儲(chǔ)量為29.36 億t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1000 萬(wàn)t/a，服務(wù)年限195 a。大南湖一礦1303 工作面位于一采區(qū)，主采3#煤層；煤層厚度為6.18～8.88 m，平均厚度為6.28 m；煤層傾角為1°～8°，平均傾角為4°；煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～復(fù)雜，屬于穩(wěn)定煤層。

2 礦井輔助運(yùn)輸方案的設(shè)計(jì)

基于大南湖一礦的賦存情況，結(jié)合千萬(wàn)噸的生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)該礦及1303 工作面輔助運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)了4 個(gè)可行方案[1-4]。

2.1 無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式

礦井輔助運(yùn)輸方案①設(shè)計(jì)為無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式，主要運(yùn)輸設(shè)備為載重3 t 的WCJS3Y 型無(wú)軌膠輪車(chē)、5 t 的WC5E 型無(wú)軌膠輪車(chē)、膠輪平板車(chē)等。地面物料主要由3 t、5 t 無(wú)軌膠輪車(chē)承載，采用大罐進(jìn)行裝車(chē)實(shí)現(xiàn)上下井，材料和設(shè)備到達(dá)井下再采用無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸至井下工作面、掘進(jìn)面的施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 軌道+無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式

礦井輔助運(yùn)輸方案②設(shè)計(jì)為軌道+無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式。地面、井筒、井底車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)窄軌實(shí)行軌道運(yùn)輸，材料和設(shè)備達(dá)到井下硐室后采用無(wú)軌膠輪車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。主要運(yùn)輸設(shè)備為3 t 的WCJS3Y 型無(wú)軌膠輪車(chē)、5 t 的WC5E 型無(wú)軌膠輪車(chē)、防爆柴油機(jī)車(chē)、平板車(chē)、橋式起重機(jī)。窄軌鐵路起點(diǎn)布置在副井井口房，環(huán)繞機(jī)修場(chǎng)區(qū)建設(shè)；材料和設(shè)備采用平板車(chē)經(jīng)環(huán)形軌道運(yùn)輸至下井大罐處，下井后材料和設(shè)備經(jīng)平板車(chē)由防爆柴油機(jī)車(chē)牽引至硐室，橋式起重機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至無(wú)軌膠輪車(chē)上運(yùn)輸，從而將材料和設(shè)備運(yùn)輸至井下工作面、掘進(jìn)面的施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.3 軌道+單軌吊運(yùn)輸方式

礦井輔助運(yùn)輸方案③設(shè)計(jì)為軌道+單軌吊運(yùn)輸方式。在地面、井筒、井底車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)窄軌實(shí)行軌道運(yùn)輸，材料和設(shè)備到達(dá)硐室后起吊梁換裝，單軌吊完成輔助運(yùn)輸。主要運(yùn)輸設(shè)備為防爆柴油普軌機(jī)車(chē)、平板車(chē)、SLG8 型重型軌道及起吊梁設(shè)備、DZ2200型柴油機(jī)單軌吊設(shè)備等。窄軌鐵路起點(diǎn)布置在副井井口房，環(huán)繞機(jī)修場(chǎng)區(qū)建設(shè)；材料和設(shè)備采用平板車(chē)經(jīng)環(huán)形軌道運(yùn)輸至下井大罐處，下井后材料和設(shè)備經(jīng)平板車(chē)由防爆柴油普軌機(jī)車(chē)牽引至硐室，采用SLG8 型重型起吊梁設(shè)備進(jìn)行換裝，由DZ2200 型柴油機(jī)單軌吊完成輔助運(yùn)輸，從而將材料和設(shè)備運(yùn)輸至井下工作面、掘進(jìn)面的施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.4 軌道+電機(jī)車(chē)+無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)運(yùn)輸方式

礦井輔助運(yùn)輸方案④設(shè)計(jì)為軌道+電機(jī)車(chē)+無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)運(yùn)輸方式。礦井采用最為常見(jiàn)的軌道輔助運(yùn)輸方式，主要設(shè)備有900 mm 軌距、1.5 t系列礦車(chē)和蓄電池電機(jī)車(chē)。在地面及井下鋪設(shè)窄軌，鋪軌軌距900 mm，軌型30 kg/m，鋼盤(pán)混凝土軌枕，鋼軌類(lèi)型為GB11264-89，其尺寸高度及底寬為107.95 mm，頭寬60.33 mm。材料及設(shè)備經(jīng)副立井運(yùn)輸至井底車(chē)場(chǎng)，由蓄電池電機(jī)車(chē)牽引經(jīng)輔運(yùn)大巷運(yùn)輸至井下工作面、掘進(jìn)面的施工現(xiàn)場(chǎng)。

3 礦井輔助運(yùn)輸方案的對(duì)比與確定

3.1 方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1.1 方案①優(yōu)缺點(diǎn)分析

無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：地面及井下全統(tǒng)一為無(wú)軌膠輪車(chē)一種輔助運(yùn)輸模式，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程沒(méi)有轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，不需要進(jìn)行中間換裝操作，運(yùn)輸管理便利簡(jiǎn)捷，運(yùn)輸效率高；無(wú)軌膠輪車(chē)為內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，爬坡能力強(qiáng)，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；地面及井下無(wú)須鋪設(shè)軌道，有效減少運(yùn)輸中間環(huán)節(jié)，輔助運(yùn)輸工藝?yán)硐耄徊牧?、設(shè)備全部都可以采用該方式進(jìn)行運(yùn)輸。

無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸方式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為：井筒斷面較大，投資成本較高；需要大斷面輔助運(yùn)輸巷，并對(duì)巷道底板進(jìn)行硬化，前期投資較高；內(nèi)燃機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定的尾氣污染。

3.1.2 方案②優(yōu)缺點(diǎn)分析

軌道+無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：對(duì)比方案①，井筒直徑可減小0.5 m，有效降低了井筒投資；整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程只有1 個(gè)轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，因此僅有1次中間換裝操作，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，運(yùn)輸效率較高；無(wú)軌膠輪車(chē)為內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，爬坡能力強(qiáng)，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；井下無(wú)須鋪設(shè)軌道，有效減少了井下的運(yùn)輸中間環(huán)節(jié)，井下輔助運(yùn)輸工藝?yán)硐?；井下的材料、設(shè)備全部都可以采用該方式進(jìn)行運(yùn)輸；整體來(lái)看輔助運(yùn)輸產(chǎn)生的污染較少，牽引力較穩(wěn)定。

軌道+無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為：井下需要大斷面輔助運(yùn)輸巷，并對(duì)巷道底板進(jìn)行硬化，前期投資較高；軌道+無(wú)軌膠輪車(chē)對(duì)比方案①運(yùn)輸管理方案復(fù)雜，安全隱患較多。

3.1.3 方案③優(yōu)缺點(diǎn)分析

軌道+單軌吊運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)為：對(duì)比方案①，井筒直徑可減小0.5 m，降低了井筒投資；地面及井筒軌道運(yùn)輸投資恰當(dāng)；井下采用單軌吊運(yùn)輸，也僅有1次中間換裝操作，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，運(yùn)輸效率較高；柴油機(jī)單軌吊車(chē)運(yùn)輸時(shí)運(yùn)行機(jī)動(dòng)靈活，一臺(tái)機(jī)車(chē)可以在多變坡、多道岔、多支線(xiàn)巷道中實(shí)現(xiàn)直達(dá)運(yùn)輸，效率高，用人少；運(yùn)行時(shí)受巷道底板變形、積水等問(wèn)題的影響較小；設(shè)備運(yùn)行制動(dòng)齊全，安全性和可靠性較好；材料、設(shè)備全部都可以采用該方式進(jìn)行運(yùn)輸。

軌道+單軌吊運(yùn)輸方式的缺點(diǎn)為：對(duì)比無(wú)軌膠輪車(chē)，單軌吊運(yùn)行平均速度僅為1.0 m/s，整體運(yùn)輸效率低下；軌道+單軌吊對(duì)比方案①運(yùn)輸管理方案復(fù)雜，安全隱患較多；單軌吊系統(tǒng)的建設(shè)工程量大，同時(shí)設(shè)備成本投資費(fèi)用高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也較高。

3.1.4 方案④軌道+電機(jī)車(chē)+無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)

軌道+電機(jī)車(chē)+無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)的優(yōu)點(diǎn)為：對(duì)比方案①，井筒直徑可減小0.5 m，降低了井筒投資；軌道系統(tǒng)初期投資較低。

軌道+電機(jī)車(chē)+無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)的缺點(diǎn)為：輔助運(yùn)輸工藝及環(huán)節(jié)較多，因此需要配置較多的工作人員，設(shè)備運(yùn)行效率低下；設(shè)備安全管理方案復(fù)雜，安全隱患較多。

3.2 方案比選分析

3.2.1 方案粗選分析

方案①與方案②對(duì)比分析可知：方案①井筒投資費(fèi)用高出近280 萬(wàn)元；兩者井下巷道及輔運(yùn)設(shè)施投資基本一致；方案②所需工作人員相比較多，用人成本增加；方案②增加了一道轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，輔助運(yùn)輸用時(shí)長(zhǎng)，效率較低；方案②不符合減人提效目標(biāo)；方案①無(wú)架線(xiàn)觸電事故隱患，安全性高。綜合對(duì)比可知，方案①要優(yōu)于方案②，可將方案②進(jìn)行排除。

方案①與方案③對(duì)比分析可知：方案①井筒投資費(fèi)用高出近280 萬(wàn)元；方案①井下巷道投資要少近1500 萬(wàn)元；方案①輔運(yùn)設(shè)施投資少約1530 萬(wàn)元；但是方案①初期投資較高；在運(yùn)營(yíng)成本上方案①與方案③相差不大；方案①無(wú)架線(xiàn)觸電事故隱患，安全性高。方案①與方案③可作為可行性方案進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

方案①與方案④對(duì)比分析可知：方案①井筒投資費(fèi)用高出近280 萬(wàn)元；方案①井下巷道投資要少近4000 萬(wàn)元；方案①輔運(yùn)設(shè)施投資高出近260 萬(wàn)元；方案④中基于軌道運(yùn)輸所需工作人員相比較多，用人成本大幅度增加；方案①無(wú)架線(xiàn)觸電事故隱患，安全性高；方案④不符合減人提效目標(biāo)?？蓪⒎桨涪苓M(jìn)行排除。

3.2.2 方案精選分析

從投資成本、運(yùn)營(yíng)成本及減人提效等方面可知方案①與方案③基本一致，現(xiàn)對(duì)兩者從通風(fēng)、運(yùn)距、管理和投資時(shí)間上進(jìn)行全方面的分析。

通風(fēng)方面：大南湖一礦理論設(shè)計(jì)風(fēng)量較大，進(jìn)、回風(fēng)大巷斷面設(shè)計(jì)較大，對(duì)于方案①與方案③都沒(méi)有太大的影響。如果采用輔助運(yùn)輸方案③，此時(shí)巷道順槽采用單軌吊輔助運(yùn)輸時(shí)，膠帶順槽斷面可縮小1 m2，輔運(yùn)順槽斷面可縮小2.6 m2。

運(yùn)距方面：基于大南湖一礦千萬(wàn)噸特大現(xiàn)代化礦井來(lái)講，其井田邊界如擴(kuò)界的話(huà)，如輔助運(yùn)輸距離增加超過(guò)6 km，那么此時(shí)無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸一趟時(shí)間僅需1 h，而單軌吊運(yùn)行則需要2.8 h。

管理方面：從管理難易程度來(lái)看，方案①中統(tǒng)一為無(wú)軌膠輪車(chē)一種輔助運(yùn)輸模式，輔助運(yùn)輸管理較為容易，輔助運(yùn)輸設(shè)備的調(diào)度較為便捷；而方案③中存在換裝環(huán)節(jié)，輔助運(yùn)輸管理較難，輔助運(yùn)輸設(shè)備的調(diào)度較為復(fù)雜，運(yùn)輸效率偏低。

投資時(shí)間方面：方案①中無(wú)軌膠輪車(chē)等設(shè)備可隨煤礦的開(kāi)采逐步購(gòu)置，不需要一次性全部采購(gòu)；而方案①中的軌道+單軌吊等設(shè)備投產(chǎn)時(shí)就需要進(jìn)行驗(yàn)收，必須在前期一次性投入，同時(shí)設(shè)備的安全與檢修復(fù)雜。

基于大南湖一礦千萬(wàn)噸現(xiàn)代化高產(chǎn)高效安全煤礦的建設(shè)目標(biāo)，方案①無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)輸方式更為合理、高效，因此大南湖一礦確定采用無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸方式。

4 實(shí)踐應(yīng)用效果分析

大南湖一礦采用無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸方式，該運(yùn)輸方案的安全性、可靠性較好。大南湖一礦輔助運(yùn)輸最大班輔助運(yùn)輸總量為247 t，井下最大班運(yùn)送人員為155 人，每班凈運(yùn)輸時(shí)間在5 h 以下，完全可以滿(mǎn)足該煤礦輔助運(yùn)輸?shù)男枰?。在?shí)際運(yùn)行中，無(wú)軌膠輪車(chē)輔助運(yùn)輸方式表現(xiàn)出了靈活便利、運(yùn)行高效的特點(diǎn)，對(duì)比軌道機(jī)車(chē)來(lái)講，其運(yùn)輸效率提高了150%，運(yùn)營(yíng)成本較為理想，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效安全的現(xiàn)代化煤礦奠定了基礎(chǔ)。