千万吨矿井辅助运输方式和运输设备选型

翟浩洲

(大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司，山西 大同 037100)

1 井下辅助运输方式的确定

某大型矿井设计能力为1 200万t/a，井下巷道沿煤层布置，煤层赋存平缓，倾角在1～6°。结合该矿井实际情况和先进矿区辅助运输实践经验，最终将辅助运输方式锁定在内燃机齿轨车和无轨胶轮车之间，由于这两种辅助运输方案在投资上接近，为了确定最终方案需要进一步从技术角度进行比较论证。

1.1 无轨胶轮车运输

无轨胶轮车运输具有诸多轨道运输不具备的优点：车辆机动灵活，不受轨道约束，对井下巷道线路适应性强，载重爬坡能力大，车辆转弯半径小，运输环节简单，运输连续性好，占用人员少，运输效率高，运营维护费用低。但这种运输方式也存在缺点：具体为特殊车辆主要得依赖于进口，例如支架搬运车、55 t叉车、多功能车等，采购进口设备费用高，且对巷道底板坡度、质量要求高，需要的巷道设计断面较大。

1.2 内燃机齿轨车

内燃机齿轨车具有单列车辆一次载重能力大，经济运输距离长的优点，由于车辆采用内燃机进行驱动，车辆相对传统的轨道运输更灵活，由于采用齿轨，车辆爬坡能力提升。但是由于内燃机齿轨车运输依然是一种轨道运输方式，就存在轨道运输的缺点：车辆机动灵活性较差，需要先在巷道里铺设轨道，车辆受轨道约束运行速度较慢，爬坡能力有限，且在井下潮湿的环境里，齿轨易发生堵塞和生锈，需要大量人员维护，且维护困难。

1.3 技术比较

这里以神东公司千万吨矿井群和兖州矿业两座先进矿井辅助运输实践为参考：兖矿济宁二号矿井和济宁三号矿井，两矿煤层赋存较平缓及生产条件相同，济宁二号矿井采用内燃机齿轨车做为辅助运输方式，需要运输辅助人员近800人，主要的人力消耗在运输线路轨道的维护上。济宁三号矿井采用胶轮车运输做为辅助运输方式，仅需90人就可完成全部辅助运输工作，包括胶轮车的运行和维护。神华集团神东公司千万吨矿井集群，由于煤层赋存较平缓，普遍采用无轨胶轮车做为矿井辅助运输方式，由于矿井开拓方式多为斜硐开拓，人员和物料可以直接从地面无需中转运输到井下工作面和使用地点，特别在矿井搬家过程中将无轨胶轮车运输的机动灵活的优势发挥到了极致，一个倾向250 m长的工作面如果使用轨道运输通常需要30～45 d，而同等条件下采用无轨胶轮车运输，通常需要7～14 d就可完成，最快仅仅需要4 d就可完成。因此大型矿井采用无轨胶轮车运输与内燃机轨道运输相比可以减少辅助运输人员约700人，而且胶轮车机动灵活，运输环节少，搬家速度快有利于矿井的生产衔接，这些都有利于提高生产效率，节约大量人工工资，从而实现矿井的高产高效。所以最终选择无轨胶轮车运输做为该千万吨矿井的辅助运输方式。

2 辅助运输设备选型及数量

2.1 设计依据

由于矿井设计能力为1 200万t/a，首采煤层平均厚度为8.5 m，因此需布置2个生产盘区、2个综放工作面、8个综掘面，可满足设计生产能力。每天三班生产，一班准备，每班运输时间5.5 h，每天运输时间16.5 h。综合考虑矿井生产衔接，物料运输分为日常生产和工作面搬家两种情况；人员运输则以各生产地点工作人员一次运输到位为主，兼顾沿途生产辅助区域工作人员运输。

2.2 运输任务

日常人员：依据矿井开拓设计，主要工作人员集中在一盘区和二盘区，定员规定单班生产人数为260人，富裕系数为1.1，因此每班需要运输人员286人。

日常矸石量：依据矿井开拓及掘进衔接岩巷工程量，矿井年矸石量约25万t，日均矸石量750 t。

日常生产物料：主要包括支护材料和混凝土，日需量约360 t。

日常设备：主要指除了采煤机、支架、刮板输送机、掘进机等之外的小型设备，按日运量400 t计。

2.3 运行往返时间

重车和空车运行往返时间应分别考虑。

重车运行时间为：t1=ΣSi/Vi

式中：t1为重车运行时间，h；Si为第i段运输距离，km；Vi为第i段运行速度，km/h。

空车运行时，按平均速度在整个线路上进行计算，则：t2=S/V

式中：t2为空车运行时间，h；S为总运输距离，km；V为空载平均运行速度，km/h。

往返一次的时间为：t=△t+t1+t2

式中：t为往返一次时间，h；△t为休止时间(装卸载和会车等的间歇时间)，h。

借鉴其他采用胶轮车运输矿井经验：车辆在大巷中运行速度为12 km/h，车辆在回采巷道中运行速度为6.5 km/h，空车为19 km/h，间歇时间按0.3 h计。由于矿井为立井提升，立井提升时间较短，可忽略，经计算，从地面至一盘区综放工作面往返一次时间约为1.3 h，从地面至二盘区综放工作面往返一次时间约为1.12 h，从地面至一盘区掘进工作面往返一次时间为0.6 h，从地面至二盘区掘进工作面往返一次时间为0.45 h。

2.4 设备台数

1) 运人车。按照井下生产地点工作人员数量和所有盘区工作人员一次运送到位的原则，配备20座TY6/20FB型人员运输车15辆，其中使用14辆，备用1辆。为方便局部少量人员及配件的运送，配备WqC2J型客货两用车4辆。

2) 运矸车。考虑到巷道掘进出矸量不稳定的情况，设计选用机动灵活的WC5型防爆无轨胶轮车，掘进矸石由无轨胶轮车承载，通过罐笼直接提升至地面。车辆台数按下式计算：

N=Q/(T/Tb×Qd)

式中：N为无轨胶轮车数量，辆；Q为矿井每天出矸量，t/d；T为每天工作时间，h；Tb为运矸车辆平均往返时间，Qd为无轨胶轮车额定载重量，按5 t计。

N=750÷(14÷1.1×5)=11.8(辆)，取12辆。

3) 材料、设备运输车辆。为了减少无轨胶轮车往返次数，提高运输效率，设计选用WCQ-3A轻型自卸式无轨胶轮车，做为材料和设备运输车辆； 为了提高设备的使用效率，减少设备数量，设计选用FBL-10型多功能牵引车共2辆，FBL-10型多功能牵引车配有快速连接系统(RAS)，可与多种工作附件灵活配合使用，常见的配套附件有：10 t侧移式铲叉、3.5立方推板式铲斗、补给油箱、200 m卷带机，适应1 600 mm胶带、工作平台提升高度2 400 mm、7 t悬臂起重机。

4) 支架运输车辆。借鉴其它矿区经验，支架运输车配置按照按2个综放工作面不同时搬家考虑，需要5辆CHT-50型支架拖车， 2辆FBL-15型多功能牵引车。设计采用FBL-15型多功能牵引车做CHT-50型支架拖车的牵引车，实现液压支架等大、重型设备的长距离运输。

5) 其它车辆。为了满足巷道清理、平整及重、大件短途搬运的需要，设计选用FBL-55型无轨胶轮车担负工作面安装时搬运支架运输任务，配备FBL-55型支架搬运车2辆；为便于长材及管道安装，配备W8型悬挂式车4辆，管道车2辆。

3 结 语

本文结合某新建千万吨矿井设计要求，为了满足矿井生产辅助运输以实现矿井高产高效，通过借鉴国内外经验，技术经济比较，确定辅助运输方式为无轨胶轮车，综合考虑和计算人员、矸石量、工作面安装搬家时普通设备等运输工作的工作量和往返运行时间，最终确定了设备型号和台数，为其他同类型矿井辅助运输设计提供经验借鉴。