大顶山矿区中段运输有轨改无轨的研究

马相松，张正明，魏建海

大顶山矿区中段运输有轨改无轨的研究

马相松，张正明，魏建海

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

为满足四川锦宁矿业大顶山矿区改扩建的需要，结合国内外无轨运输发展的现状，对大顶山矿区生产接替中段2 390 m中段运输方案，从技术方面和经济方面进行了有轨运输方案与无轨运输方案的详细对比和分析。经过比较，无轨运输设备更具高效能、多用途、机动灵活和技术先进等特点。

大顶山矿区;中段运输;有轨运输;无轨运输

0 引言

四川锦宁矿业大顶山矿区井下采矿工程于1992年底建成投入试生产，设计规模50万t/a。采矿方法为无底柱分段崩落法，WJ－1.5D电动铲运机出矿，中段高度45 m，分段高度15 m，进路间距10 m。中段运输为有轨运输，矿石采用10 t架线式电机车牵引1.2 m3固定式矿车运输，废石采用7 t架线式电机车牵引0.55 m3翻转式矿车运输。

矿山目前已转入2 450 m中段的生产，为维持矿山持续发展，2 450m中段以下的设计、建设任务十分紧迫。根据企业自身发展及地方经济发展的需要，该矿迫切需要进行改扩建、提升产能。

经过深入调查和分析，如果该矿通过引进先进的采掘设备(Simbar H1 254深孔液压凿岩台车、Boomer 281液压掘进台车和2 m3级电动或柴油铲运机)，扩大采矿参数(进路间距由10m扩至12.5 m，中段高度扩至60 m)，进一步扩大采矿规模是有可能的。但矿山生产持续到有轨中段时，存在将有轨中段巷道转化为无轨回采分段巷道的问题，这个转化过程包括拆除轨道及架线，扩刷断面，设置调头硐室等，整个过程需要6个月以上的时间才能完成，但还需要兼顾上部未采完采场的出矿任务不受影响，在如此长的时间内运输作业与回采井巷工程建设同步进行、相互干扰和制约，将会严重影响矿山产能的均衡性和持续性，同时也成为制约大顶山矿区扩大产能的瓶颈。为了解决这一矛盾，是否可以借鉴近年国内外无轨运输的先进经验，将大顶山矿区中段运输方案由有轨运输改为无轨运输呢?

1 井下无轨运输的发展

国外在20世纪50年代就已开始广泛使用井下无轨运输技术。国内井下无轨运输方式在煤矿井下已经得到了推广应用，在金属矿山正逐渐得到推广使用。近年来，我国一些现代化大型矿井和改扩建矿山在无轨运输技术方面进行了积极的实践和推广，如内蒙古神华集团的大柳塔矿、山东兖矿集团的济三煤矿等。2009年，大红山铁矿扩产工程III、IV号矿体80万t/a工程采用了无轨运输方案，中段采用20 t井下矿用卡车将铁矿石直接从采场溜井运输至原400万t/a工程破碎硐室进入主溜破及胶带运输系统提升至地表选厂原矿仓，该项目已经建成并初步取得较好的经济效果，体现出无轨运输的高效能、机动灵活等特点。

与有轨运输相比较，无轨运输主要有以下优点:

(1)可实现一次装载后从采场溜井至主溜井、或至地表原料堆场的直达运输，无需中间转载，从而大大简化了辅助运输系统，显著减少了从事辅助运输的井下工作人员数量。

(2)可实现一机多用，可以灵活用于矿石和废石的运输，便于井下调度，同时也有利于装、卸设备规格的统一，减少井巷工程的开掘量。一般地下金属矿山的有轨运输，由于运矿车辆规格较大而运废车辆规格较小，导致溜井振机装矿设备型号不一，进而导致矿石和废石溜井的功能单一而不能根据生产需要进行功能互换;同时还导致卸矿设施的不一致，需要增加部分井巷工程来满足矿、废分运的要求。

(3)机动灵活、操作简单、安全性好，特别适合于沿矿体开采的多分支巷道辅助运输。一般运输巷道沿矿体开拓，线路分支多、坡度多变。若采用有轨运输，由于中间多次摘挂钩、倒车甚至人推肩扛等，最容易发生事故造成伤亡。而采用无轨运输则车辆长度和转弯半径等明显优于有轨运输，同时单辆车有专职驾驶人员可以更安全地满足运输任务。

综上所述，无轨运输是比较先进的运输方式，它克服了传统有轨运输方式所存在的用人多、占用设备多、效率低、安全保障性差等弊端，同时又能为矿山的持续高产、稳产提供强有力的运输保障。

2 大顶山矿区有轨运输与无轨运输方案的对比

2.1 方案简述

2.1.1 中段有轨运输方案

根据产能及采场出矿的要求，各运输中段为环形运输、穿脉装车，环形运输系统巷道总长约3 500 m。各回采分段崩落矿石用铲运机铲运至溜井，经溜井下放至有轨运输中段，经振动放矿机装入2 m3矿车，用14 t电机车牵引至主溜井下放至2 270 m主运输中段，再经振动放矿机装入2 m3矿车，用14 t电机车牵引至地表选厂原矿仓。各回采分段掘进废石先经溜井下放至有轨中段装入0.55 m3矿车，用7 t电机车运输至地表废石仓后，再用汽车转运至大顶山支沟废石场，见图1。

图1 有轨运输方案2 390 m中段平面图Fig.1 Layout Plan of 2 390 m Sublevel for Rail Haulage Scheme

2.1.2 中段无轨运输方案

根据产能及采场出矿的要求，各运输中段改为穿脉装矿、沿脉运输方案，沿脉和穿脉巷道总长约1 800 m。各回采分段崩落矿石用铲运机铲运至溜井，在无轨运输中段采用振动放矿机装入20 t矿用卡车运输至主溜井下放至2 270 m主运输中段，再振动放矿机装入20 t矿用卡车直接运输至地表选矿厂原矿仓。各回采分段掘进废石先经溜井下放至无轨运输中段装入20 t矿用卡车直接运输至大顶山支沟废石场，见图2。

图2 无轨运输方案2 390 m中段平面图Fig.2 Layout Plan of 2 390 m Sublevel for Trackless Haulage Scheme

2.2 方案对比

根据投资及经济比较，两个运输方案的优缺点如下:

(1)中段有轨运输方案。优点:基建2 390 m中段的设备投资小，本中段基建投资相对较小，中段及综合运输成本相对较低，费用现值较低。缺点:后期逐渐投入较大，且机动灵活性差，当回采至中段运输水平时，需要提前撤出轨道及架线，若断面不够，还需要刷帮扩大断面，耽误时间较长，生产组织困难，极大地影响生产，且每个中段均需铺轨架线，二次投资，同时对将来的产能稳定产生限制。

(2)中段无轨运输方案。优点:井巷工程量较小，持续生产顺利过渡，机动灵活性好，方便快捷调度。缺点:本方案初期设备投资大，基建投资相对较大，主要是运输设备一次投资较大，运输成本及综合运输成本略高，装矿点产尘大，尾气产生空气污染，影响通风质量，生产中可采用局扇局部加强通风，改善通风条件，见表1。

表1 中段运输方案有轨与无轨比较(可比部分)Tab.1 Comparison of Rail and Trackless Sublevel Haulage Scheme(Com parable Part)

2.3 对比结果

通过以上技术经济比较，从经济上看有轨运输方案比无轨运输方案略有优势;但从技术上看本矿山矿体走向较短，要满足100万t/a生产规模的前提下，当回采至中段运输水平时，需要提前撤出有轨运输的轨道及架线，刷帮扩大断面满足无轨设备运行需求，耽误时间较长，生产组织极为困难;从采场生产能力验证情况看，矿山完全可以达到80～ 100万t/a的生产能力，矿山原有45 m中段高度及有轨运输系统在生产中已经严重制约了矿山的产能。为此，如果能够将中段高度由45 m改为60 m，并采用无轨运输方案，矿山的综合产能完全可以从目前的50万t/a提升到80～100万t/a。因此，推荐将中段运输方式从有轨运输方式改为无轨运输方式。

3 无轨运输存在的问题和应对措施

3.1 尾气污染

目前降低尾气污染的主要方法仍然是加大井下通风量，稀释尾气浓度，驾驶员佩戴防毒面具防范井下尾气污染。其次对井下卡车进行改造，加装尾气净化装置，也可以明显改善尾气污染状况。

国内外大型超大型露天矿山普遍采用电动轮矿用卡车运输，该技术已经成熟，未来的井下矿用卡车如果能够朝着电动(充电)型发展，就可以从根本上解决无轨运输的尾气污染问题。

3.2 防火

在无轨运输水平设置系统的防火设施，并定期进行井下防火演练。

4 结语

综上所述，无轨运输具备明显的优点，随着高产、高效现代化矿山的大规模建设，无轨运输的广泛应用必将会受到包括煤炭和金属行业在内的广大矿山企业越来越大的关注。

［1］关谷勇，李玉姬.采用无轨运输开采倾斜矿体［J］.采矿技术，1984(1):12－14.

［2］朱力行.关于我国地下开采无轨机械化的现状及其发展前景［J］.冶金设备，1989(5):25－28.

［3］安爱华，余南中.对井下无轨设备维修制度的探讨［M］.有色金属设计，2002(2):68－72.

［4］战凯.地下金属矿山无轨采矿装备发展趋势［J］.采矿技术，2006(3):34－38.

［5］张广篇，王天野.全无轨化开采技术在岩金矿山的应用及设计实践［J］.黄金，2010(7):21－24.

Research on Sublevel Haulage from Rail to Track less in Dadingshan Mining Area

MA Xiang－song，ZHANG Zheng－ming，WEI Jian－hai
(Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China)

To meet requirements for reconstruction and expansion project of Dadingshan Mining Area in Jinning，

Sichuan，and combined with current situation of trackless haulage development at home and abroad，comparison and analysis on sublevel haulage schemes with rail and non－rail for 2 390 m production taking over sublevel in Dadingshan Mining Area were carried out from technological and economic perspective in detail.Through comparing，trackless transportation equipment has the features of high performance，multipurpose，flexible，advanced technology and so on.

Dadingshan mining area;sublevel haulage;rail haulage;trackless haulage

TD524

A

1004－2660(2012)02－0001－04

2012－04－10.

马相松(1977－)，男，贵州人，工程师.主要研究方向:金属矿山工程设计.