1 引言
隨著礦井機(jī)采掘機(jī)械化程度的不斷提高，對(duì)輔助運(yùn)輸機(jī)械化的要求也不斷提高。我國(guó)從90年代初才開始引進(jìn)無軌膠輪輔運(yùn)設(shè)備，21世紀(jì)開始，使用范圍和數(shù)量逐漸增大。在實(shí)際使用中，無軌膠輪車對(duì)提高輔助運(yùn)輸和礦井全員生產(chǎn)效率效果十分明顯，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。但從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看，全礦井使用無軌膠輪車大模式還只適應(yīng)于千萬噸級(jí)的新型礦井，對(duì)于多數(shù)老礦井來說，由于地質(zhì)條件和開拓方式所限，綜合考慮經(jīng)濟(jì)適用性，更適應(yīng)于在局部區(qū)域使用。而煤礦井下的輔助運(yùn)輸機(jī)械化問題，主要集中在盤區(qū)，因?yàn)楸P區(qū)的輔助運(yùn)輸難度最大，而工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷的輔助運(yùn)輸則是采區(qū)輔助運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)最薄弱環(huán)節(jié)。在綜采搬家時(shí)這個(gè)矛盾更為突出。目前大多采用調(diào)度小絞車接力運(yùn)輸。用人多，速度慢，安效率低，且常出事故，是輔助運(yùn)輸亟待解決的問題。隨著開采的不斷縱深，盤區(qū)、順槽巷道長(zhǎng)度不斷加大（一般1000～2000米，個(gè)別3000米以上），人員進(jìn)出靠步行、體力消耗嚴(yán)重、不安全因素多等問題越來越突出，改進(jìn)盤區(qū)、順槽運(yùn)輸模式勢(shì)在必行。本文重點(diǎn)介紹無軌膠輪車在同煤集團(tuán)公司四臺(tái)礦盤區(qū)大巷的應(yīng)用。
2 礦井概況
同煤集團(tuán)四臺(tái)礦井現(xiàn)有職工7000多人，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬噸/年，1991年投產(chǎn)。采用斜井（一主一副）立井混合式開拓方式，井田內(nèi)設(shè)一個(gè)水平開采全部煤層，主斜井安裝1.4米寬的強(qiáng)力皮帶用于提升運(yùn)煤，副斜井采用2.5米直徑的雙滾筒絞車升降設(shè)備、材料、副立井安全1.5噸雙層車罐籠專門用于升降人員。井下主要運(yùn)輸巷道沿煤層傾斜方向布置在煤層中，采用采區(qū)前進(jìn)式、工作面后退式開采；生產(chǎn)工藝采用單一長(zhǎng)臂后退式采煤方法；輔助運(yùn)輸采用架線式電機(jī)車、提升絞車、無極繩絞車和小絞車運(yùn)輸相結(jié)合方式。
1045大巷為主要運(yùn)輸大巷，全長(zhǎng)8200米，南北走向(其中間石門為東西走向長(zhǎng)度為2580米)，107軌道石門長(zhǎng)度2568米，坡度3‰，采用ZK10—6/550架線式電機(jī)車PR12—6/3型人車、1.5T礦車，運(yùn)輸人員材料。盤區(qū)大巷長(zhǎng)800～2760米，未使用無軌膠輪車以前以無極繩絞車和小絞車運(yùn)輸為主，是傳統(tǒng)輔助運(yùn)輸老礦井的典型。
3 方案設(shè)計(jì)
3.1巷道改造
水平大巷保留原有電機(jī)車運(yùn)輸方式，拆除盤區(qū)大巷、順槽巷道小絞車，但不拆除軌道，硬化路面150～200mm，包括軌道道床（留有軌道及輪緣間隙），平時(shí)小型設(shè)備、材料及人員全部由雙駕式無軌膠輪車直接運(yùn)輸，大型設(shè)備。超長(zhǎng)物料及串車由膠輪車牽牽引平板車在軌道上運(yùn)輸。
改造工程：不需進(jìn)行大的改造，除路面硬化外，在盤區(qū)、順槽巷個(gè)別地段增設(shè)車場(chǎng)（或?qū)ΜF(xiàn)有聯(lián)絡(luò)橫硐進(jìn)行改造），用以調(diào)車、錯(cuò)車，高度、寬度不足的地方進(jìn)行挑頂、起底，同時(shí)增加檢修和存車硐室，改造工期1～3個(gè)月。
3.2 設(shè)備選型
根據(jù)老礦井巷道斷面相對(duì)較小、不便于調(diào)車的實(shí)際情況，，最終確定使用WC5E型雙駕式防爆柴油機(jī)無軌膠輪車。該車是一種以柴油機(jī)為動(dòng)力、液力機(jī)械傳動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)，雙向駕駛的井下無軌式運(yùn)輸機(jī)械，主要用于坡度不大于14°的順槽巷道運(yùn)輸作業(yè)。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、轉(zhuǎn)彎半徑小、調(diào)速性能好（重載爬坡能力強(qiáng)、爬坡速度快），污染低、運(yùn)輸效率高、雙向駕駛不需掉頭巷道利用率高等特點(diǎn)。
該車消化了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，聘請(qǐng)工程機(jī)械專業(yè)的專家同研制小組一起對(duì)防爆柴油機(jī)運(yùn)輸車部分關(guān)鍵零部件,從結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面進(jìn)行攻關(guān)研究，解決了目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)同類產(chǎn)品中存在的整機(jī)質(zhì)量不穩(wěn)定、傳動(dòng)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)可靠性差、部分關(guān)鍵零件易出故障等問題，具有較高的性價(jià)比，每臺(tái)車價(jià)格平均比進(jìn)口車輛便宜20～50萬元。其主要技術(shù)參數(shù)：
1、額定載重量 5t
2、最大牽引力 60kN
3、各檔行駛速度 8/14/30km/h
4、爬坡能力 14°
5、最小通過能力半徑 R外6000mm，R內(nèi)3200mm
6、最小離地間隙 230mm
7、外形尺寸 6800×1900×2000mm
8、整備質(zhì)量 7500kg
9、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) KLG6108QFB（A）型防爆柴油機(jī)
10、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 75kW
4 應(yīng)用情況
1、四臺(tái)礦14＃410盤區(qū)軌道巷全長(zhǎng)2894米，斷面寬×高＝4.2×3.1米，石門局部巷寬3.9米，巷高2.8米，共有4處變坡，最大坡度7°，最大斜長(zhǎng)40米，支護(hù)形式為錨桿錨索噴漿，鋪設(shè)24kg/m鋼軌，軌距600mm，穩(wěn)設(shè)11.4kW、25kW小絞16臺(tái)。
為了在該盤區(qū)試用無軌膠輪車，對(duì)巷道進(jìn)行了改造，即局部擴(kuò)幫、改造聯(lián)絡(luò)硐室、起底和硬化底板，拆除小絞車，軌道未拆除。牽引采用硬連接，牽引礦車或平板車等，投入使用以來，未出現(xiàn)大的故障，效果良好。
5.1 人員運(yùn)送
14＃層410盤區(qū)大巷全長(zhǎng)2600米，工人步行需要40分鐘左右，乘坐該車需20分鐘，節(jié)省一半時(shí)間，員工體力得到保障，提高了勞動(dòng)效率，同時(shí)有效工作時(shí)間大大提高了。
5.2 物料運(yùn)送
過去使用小絞車接力運(yùn)輸，10輛物料車需要3小時(shí)左右，現(xiàn)使用該車一次牽引，需30分鐘。提高了效率，減少了人員、設(shè)備的投入，簡(jiǎn)化了操作程序，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了鋼絲繩彈人、小絞車操作等不安全因素。
5.3支架運(yùn)送
使用該車運(yùn)送液壓支架（ZZS6000型，自重18.3噸，平板車重2.5噸），25分鐘可將20.8噸重的支架車運(yùn)至巷道2600米處順槽巷口。牽引過程經(jīng)1個(gè)水平轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)彎半徑10米），5個(gè)坡度小于7度的變坡，牽引速度平坦路面保持1.5m/s以上，爬坡時(shí)1m/s以下，運(yùn)行基本正常，在下坡時(shí)能及時(shí)制動(dòng)，未發(fā)現(xiàn)拉不動(dòng)、停不住現(xiàn)象，機(jī)車也未發(fā)生大的故障，整個(gè)搬家過程由該車牽引，20天完成包括50個(gè)支架及全部綜采設(shè)備的運(yùn)輸（其中50個(gè)支架使用小絞車運(yùn)輸）。如巷道再寬一些，不考慮5處變坡的不利因素，運(yùn)輸時(shí)間還會(huì)大大縮短。
5.4 事故搶修
在井下工作面和盤區(qū)其他作業(yè)地點(diǎn)發(fā)生事故時(shí)，使用該車能在較短的時(shí)間內(nèi)將人員和材料、配件安全運(yùn)送到事故地點(diǎn)，及時(shí)處理事故，提高效率。
5 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析
1、減少了員工行走時(shí)間，降低了體力消耗，使工人能夠保持充沛的精力進(jìn)行工作。四臺(tái)礦14#410盤區(qū)為例，人員進(jìn)出最高峰（早班）時(shí)為200人，二班、夜班平均100人，日平均進(jìn)出800人·次，按往返一次節(jié)約1/2小時(shí)/人計(jì)算，每年節(jié)約的工時(shí)費(fèi)為：330天×800人·次×1/2小時(shí)×21元/小時(shí)＝277萬元。
2、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸高效，適應(yīng)性強(qiáng)。膠輪車運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了單一化及連續(xù)化，減少了轉(zhuǎn)載和中途停頓，徹底改變了盤區(qū)軌道小絞車運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)輸效率低的狀況，運(yùn)輸效率相比小絞車提高6倍，可實(shí)現(xiàn)從水平運(yùn)輸大巷口直達(dá)采取工作面的人員、設(shè)備和物料運(yùn)送。
3、工序簡(jiǎn)單，減員提效，安全生產(chǎn)。采用無軌運(yùn)輸方式，大量減少了專職運(yùn)輸人員和采掘區(qū)隊(duì)輔助人員，只需2名駕駛員操作，一次牽引10輛物料車，節(jié)省了小絞車運(yùn)輸需人工拉繩等高強(qiáng)體力勞動(dòng)，極大地改善了工人的作業(yè)條件和安全環(huán)境，從根本上消除了小絞車接力摘掛鉤、鋼絲繩傷人等運(yùn)輸事故的發(fā)生。
6 存在的問題
1、牽引車輛時(shí)，無軌膠輪車與人車的連接不夠協(xié)調(diào)。應(yīng)改進(jìn)無軌車連接裝置，采用萬向裝置，增加適應(yīng)高度和角度活動(dòng)范圍，減小側(cè)向力，避免車輛掉道。
2、噪聲較大、前后司機(jī)之間或司機(jī)與乘員之間聯(lián)系不方便，建議改進(jìn)消音系統(tǒng)，配備機(jī)車通訊裝置，完善巷道信號(hào)指示，確保安全運(yùn)輸。
3、排氣有污染，需改進(jìn)尾氣凈化裝置，適當(dāng)加大巷道通風(fēng)量；
4、防爆低污染柴油機(jī)排氣柵欄較難清洗，需改進(jìn)設(shè)計(jì)；
5、冷卻水箱抗腐蝕性差，不能適應(yīng)井下環(huán)境，需改進(jìn)水箱材料；
6、膠輪車輪胎耐磨性能差，需改進(jìn)輪胎材質(zhì)。
7 結(jié)語
隨著煤礦管理科學(xué)化、人性化、機(jī)械化的不斷提升，改善井下環(huán)境、提高運(yùn)輸效率、解決盤區(qū)、順槽人員行走、物料運(yùn)送問題，已成為煤礦當(dāng)前的重要工作，無軌輔助運(yùn)輸車輛因其高效安全、靈活方便、多用途和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，必將成為今后煤礦輔助運(yùn)輸發(fā)展的方向，而老礦井是各大煤礦集團(tuán)公司的重要組成部分，應(yīng)根據(jù)礦井地質(zhì)構(gòu)造、巷道布置、運(yùn)距運(yùn)量等實(shí)際情況，因地制宜，創(chuàng)新思路 ，合理選擇無軌膠輪車運(yùn)輸設(shè)備，采取有軌無軌相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸?shù)陌踩⒏咝А?/span>
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：劉海平，男，1970年11月生，山西省繁峙縣人，學(xué)士，工程師、國(guó)家注冊(cè)安全工程師，畢業(yè)于中北大學(xué)，現(xiàn)任大同煤礦集團(tuán)公司生產(chǎn)技術(shù)部運(yùn)輸科科長(zhǎng)，發(fā)表論文12篇。
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