ST-2D柴油铲运机在高峰井下深部的应用

何 北 董 军

（广西高峰矿业有限责任公司，广西 南丹 547205）

ST-2D柴油铲运机在高峰井下深部的应用

何 北 董 军

（广西高峰矿业有限责任公司，广西 南丹 547205）

介绍ST-2D柴油铲运机在斜井中整体下放的力学分析和安全措施工艺、注意事项。ST-2D柴油铲运机能通过现有提升通道下放到高峰深部作业对高峰公司推行高效的无轨化作业具有决定性的重要意义。

铲运机；整体；下放；安全措施

广西高峰矿业有限责任公司在1994年6月份开始投入3台CTX-5N和2台CTX-6B用于广西南丹大厂100#矿体开采运输，取得良好的经济效果和安全效果。但随着矿山开采深度增加，深部地热难题较难解决并且斜坡道开拓超深，2001年以后高峰公司深部作业主要依靠风动装岩机、电动装岩机作业，存在效率低、点多面广、安全难监护的困难。随着国家对非煤矿山安全监管力度的加强，现在的生产组织模式已不能满足高峰公司的安全生产要求。2010年高峰公司购进一台湖南有色重型机械有限责任公司生产的 AT2000天井钻机并成功地在-150米和-60米水平中段打出两个深度达90米直径2米的通风天井，有效地降低了深部-151米和-200米中段的热害。高峰公司经考察研究决定购进3台瑞典阿特拉斯公司生产的ST-2D柴油铲运机投放到-151米和-200米中段作业，降低安全作业风险。根据高峰公司的实际情况，只能通过斜井才能将ST-2D柴油铲运机下放到-151米和-200米水平中段。为确保将重型设备利用斜井安全下放到位，必须对相关的设备性能、通道状况和提升机的提升能力进行调查分析，才能形成合理、安全的施工组织。

1 ST-2D柴油铲运机的基本性能

（1）ST-2D柴油铲运机的基本性能：整机重量11540kg，外型尺寸：机长6645mm，机宽1638mm，机高2086mm（含司机安全棚）。机体最低离地间隙 260mm，尾部最低离地间隙675mm，最大离地角度20°，前后轮胎轴距2540mm。

（2）拆下司机安全棚，降低整机高度：ST-2D柴油铲运机拆下司机棚后的机高 1800mm，轮胎内宽 1000mm、外宽1600mm。

（3）ST-2D柴油铲运机车辆爬坡性能表（部分摘选）：

百分坡度 换算坡度 1档（公里/时） 负载情况25.0﹪ 14° 2.7 满载30.0﹪ 16.7° 2.5 满载25.0﹪ 14° 2.8 空载30.0﹪ 16.7° 2.8 空载备注：1、30.0﹪按满载上坡一档计算41.6米/分钟。2、30.0﹪（即16.7°）可以由本机的能力自行上下坡，亦即本机制动力最低可克服16.7°的坡度，而不致于自行溜车滑下。

2 盲斜井运输通道情况

（1）探井主斜井：斜井坡度28°，人车轨道为24KG，轨道宽600MM，箕斗轨道为43KG，轨道宽1550MM，斜井全长560米。斜井右边踏步有混泥土保护墙。

（2）4#盲斜井：斜井坡度30°，轨道为24KG，轨道宽600MM，斜井全长540米。斜井右边踏步比轨道面约低200MM。

（3）6#盲斜井：斜井坡度30°，轨道为24KG，轨道宽600MM，斜井全长280米。

（4）5##盲斜井：斜井坡度30°，轨道为24KG，轨道宽600MM，斜井至-103米马头门长86米。根据实际情况需进行巷道断面宽度和高度检测。

（5）相关下放通道提升设备性能：主斜井人车卷扬、4#、6#盲斜井卷扬提升机均为JK2.0-30，可提升10吨静载荷。主斜井人车卷扬、4#、6#盲斜井卷扬下放铲运机时直接牵引下放可提供10吨的载荷。

3 ST-2D柴油铲运机的力学模型分析

（1）30.0﹪（即16.7°）时的力学模型分析

1）用工作制动器时总制动力矩：

2）空载驻车用停车制动器时总制动力矩：

结论：当铲车在斜坡道上运行时，只要斜坡道上能提供大于9900KN/M的制动力矩，铲运机即能安全自行下放。

（2）30°时由铲车自身制动力下放的力学模型分析用工作制动器时总制动力矩：

结论：当铲车在30°斜坡道上运行时，由于所需的制动力矩17246KN/M大于铲车自身能提供的坡道安全运行的制动力矩9900KN/M，故铲运机不能直接在30°斜坡道下放，必须借助安全可靠的牵引力。

（3）30°时在卷扬牵引下铲车下放的力学模型分析：根据1、2的力学模型分析，因在同等斜坡和同样铲车（制动轮半径相同）的情况下，分析斜坡上铲车自身重力分力和滑动阻力以及所需卷扬机最大牵引力即可。

1）卷扬机牵引力需提供的总制动力矩：

即

2）卷扬机需提供牵引力T：

即

（4）30°时在卷扬牵引下铲车下放时途中柴油机熄火的力学模型分析：根据1、3的力学模型分析，因在同等斜坡和同样铲车（制动轮半径相同）的情况下，斜坡上途中柴油机熄火时铲车只能提供空载驻车用停车制动器时总制动力矩。因此需分析铲车自身重力分力和卷扬机最大牵引力以及滑动阻力所产生的制动力矩。

1）卷扬机牵引力需提供的总制动力矩：

备注：A、rk为ST-2D型铲运机轮胎半径，g为重力加速度。

B、计算公式和相关条件参考【地下铲运机】P280页内容。

（5）分析：主斜井人车卷扬、4#、6#盲斜井卷扬可提升10吨载荷，即牵引钢丝绳可最大提供98000 KN的静止载荷，根据卷扬提升机制动总力矩的安全规定：制动总力矩大于静力矩3倍即可满足安全制动要求。亦即在同等斜坡和同样铲车（制动轮半径相同）的情况下，钢丝绳牵引力大于静止载荷3倍即可满足安全制动要求。当采用工作制动器下放时，牵引钢丝绳安全系数为4（98000/24085=4.07）。当途中柴油机熄火时用停车制动器时，牵引钢丝绳安全系数为 2.6（98000/36528=2.6）.

结论：由主斜井人车卷扬、4#、6#盲斜井采用工作制动器下放ST-2D型铲运机可行。

4 ST-2D柴油铲运机整机下放的危险源分析

（1）提升通道牵引钢丝绳的强度是关系铲车安全下放的关键。主斜井人车卷扬钢丝绳为2009年6月底更换，6#钢丝绳为2009年9月底更换，4#钢丝绳为2010年2月21日更换，钢丝绳情况较好。

（2）因ST-2D铲车轴距较短和中间交接上下浮动不大，在车场平台开下斜井的时候因车场与斜井连接处的弧度较大（特别是4#200车场）则有铲车前轮离开车场直道一段距离，铲车重心前移后再突然前轮落下斜井的可能，此时牵引钢丝绳受到突然的冲顿力，受力最大，有将牵引钢丝绳冲顿断的可能。

（3）铲车轮胎外宽 1600MM，必须确保井筒中通行的断面宽度大于1800，坡面水平相等，尽量减少铲车下行时产生偏摆现象。斜井中的高压电缆悬挂较低，有偏摆时刮伤漏电的可能。

（4）井筒中铲车下放时的开车速度和卷扬的下放速度配合是关键，必须确保牵引钢丝绳处于绷紧状态。

（5）铲车下放时柴油机熄火将使铲车无法提供工作制动力矩，只能提供空载驻车时的停车制动器总制动力矩 6105 KN/M，此时要求牵引钢丝绳提供的制动力为36528 KN。牵引钢丝绳受力变大，应避免产生此种情况。

（6）铲车下放时若轮胎漏气则无法更换，应提前清理井筒中的杂物。

（7）铲车柴油机长时间在大坡度的斜坡中低速运转，润滑机油可能供应不足造成柴油机烧缸，应加足够的机油。附各提升通道一档通个时间表。

斜井名称 斜井总长度（米） 铲车通过时间 卷扬下放时间主斜井 560 800秒 1120秒4#盲斜井 540 770秒 1090秒6#盲斜井 280 400秒 560秒ST-2D型铲运机一档速度2.5公里/小时，即0.7米/秒，卷扬检修速度0.5米/秒。分析：采用斜井下放铲运机，通过最长斜井（主斜井）时柴油发动机最长工作时间为1120秒/18分钟，处于柴油发动机不正常工作状态时的短暂可控范围内。结论：采用斜井牵引下放铲运机可行。

5 ST-2D柴油铲运机整机下放的安全措施和注意事项

（1）铲车下放，铲车和卷扬司机的操作技能和安全意识都需十分高，特别注意相互间的速度配合，要选用最精干的人员。所有下放通道的卷扬的动力制动必须进行详细的检查调整，必要时卷扬司机可用部分带闸运行控制下行的速度。信号和指挥人员必须随车沿踏步走下斜井，随时进行调整。

（2）铲车下行时铲斗稍微放低些，牵引钢丝绳有特殊意外松动时可将铲斗摆往窿墙左边增加下行的阻力。

（3）铲车在车场平台开下斜井的时候最危险，在斜井井口用两台10吨的葫芦做保护链用，由卷扬提升机钢丝绳牵引下放ST-2D铲车。

（4）将铲车轮胎的气压放低，增加铲车轮胎的附着力从而增加下行阻力。

（5）4#和6#井筒24KG轨道的夹板需用木板和沙包保护好，4#井筒右边踏步较低，需用沙包将踏步垫高，以防铲车左右不稳。

（6）将4#和6#井筒中的电缆悬挂高于铲车刚性部件的高度1600MM并在斜井头和斜井底用码包将缓坡度。

（7）必须十分重视各下放通道卷扬的提升方式和控制下放速度。

1）各通道拆掉两节牵引人车，采用卷扬钢丝绳直接牵引铲运机用动力制动方式控制下放速度，必须确保牵引钢丝绳起终处于绷紧状态。

2）设备下放前安排电钳工再一次进行安全确认并将盘型制动器的间隙调小一些，以增加制动的灵敏性。

3）选用手动操作熟练的卷扬司机进行操作和监护，必须确保控制好下放速度。选用头脑灵活、视力良好、操作熟练的铲车司机进行操作，以便及时协调配合下放。

4）铲运机由各条提升通道的上部车场进入各井筒后，经现场指挥人员检查确认无异常后，由信号工发出往下放的信号。现场指挥人员和信号工必须跟随铲车沿井筒步行下井，发现牵引钢丝绳松动必须及时指挥停车，采取必要的措施确保牵引钢丝绳紧绷后才能再次发出下放信号。

5）铲运机铲斗内用葫芦锁紧一个充好气的备用轮胎以及处理铲车跳道和更换轮胎的必要工具，以防万一。

6）下放前必须由现场指挥人员向各相关人员强调相关注意事项，特别是信号指令必须清楚明白无误。

7）下放期间各码头门挂好安全警示牌，禁止无关人员靠近参观。

6 结语

2010年10月10日-14日广西高峰矿业有限责任公司组织相关人员从广西华锡集团铜坑矿的主斜坡道→1029长峰大道→高峰主斜道→200水平中段→4#盲斜井→6#盲斜井将三台ST-2D柴油铲运机整机安全顺利地下放到-151米和-200米水平中段。高峰公司坑口井下深部投入无轨铲运机作业极大地提高了掘进作业效率，降低了作业人员的劳动强度和出坊人员的组织，提高了采掘作业的安全保障。高峰公司利用现有通道，采用斜井整体牵引下放重型采掘出坊设备，避免投入开拓110米中段至-151米中段的主斜坡道工程，为高峰公司节约了巨额的巷道开拓费用，并为高峰公司下一步在深部推广无轨机械化作业创造了有利的条件。

[1]郁明山,等.矿井提升机故障处理和技术改造[M].机械工业出版社.

[2]张栋林.地下铲运机[M].冶金工业出版社.

[3]瓦格纳铲运机使用和维修说明书.阿特拉斯.科普柯.瓦格纳公司.

ST-2D diesel LHD deep underground in the application of Gao Feng

Description ST-2D diesel scrapers in the slope of the overall decentralization process mechanical analysis and safety measures, precautions, and the results achieved.

Scraper；entirety; decentralization; safety measures

TD42

A

1008-1151(2012)01-0230-03

2011-10-22

何北（1973－），男，广西高峰矿业有限责任公司机械工程师，从事矿山采掘提升设备管理工作；董军（1973－），男，广西高峰矿业有限责任公司采矿工程师，从事矿山开采工程管理工作。