某矿大采高综采放顶煤工作面运输设备能力核验及安全管理措施研究

靳树轩

(霍州煤电集团品临能化煤电综合项目部， 山西 临县 033200)

1 前言

某矿9- 301工作面所采煤层为9#煤层，9#煤层赋存于太原组中下部，上距5#煤层40.90～56.15m，平均50.63m，煤层赋存稳定，结构复杂，含一至二层夹矸，平均煤厚为11.8m，该工作面采用一次采全高综采放顶煤走向长壁采煤法，煤层倾角12°～36°，平均24°，为缓倾斜煤层。工作面直接顶为泥岩，厚1～2m，基本顶为细粒砂岩，厚1～3m，属于中等易垮落性顶板。该工作面机采高为3.2m。割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用单轮顺序放煤方式，采放比1：2.69。

2 副巷运输系统能力检验

2.1 运输方式

材料通过地面3m绞车经过副斜井下放至井底车场，经电机车运输至西区3m绞车处，由西区3m绞车经西区轨道暗斜井下放至9- 3012辅助运输巷，再由WC5E/C胶轮车运至9- 3012运输联巷口，由该处安装的JSDB- 19型回柱绞车下放至9- 3012巷，再由巷道内胶轮车运输至设备列车外材料存放处。

2.2 绞车运输能力验算

JSDB- 16型回柱绞车均选用φ26mm钢丝绳，钢丝绳静张力60kN，最小破断力372kN，单位重量2.43kg/m，抗拉强度1 670MPa。

1)钢丝绳承受的最大能力计算

372kN÷W最大>6.5(钢丝绳安全系数为6.5)

得出W最大=57.23kN(允许绞车运输时的最大阻力为57.23kN)。

2)一次运输矿车车数计算

W最大=n(m+m0)(ω′cosβ+sinβ)g+
PLk(ω′kcosβ+sinβ)g

式中：W最大——绞车开始运输时阻力；

n——矿车车数；

β——巷道倾角；

m——矿车有效载荷；

m0——矿车自重；

LK——钢丝绳沿巷道全长；

ω′——矿车运行阻力系数，取0.02 ；

ω′k——钢丝绳阻力系数取0.25；

P——钢丝绳单位长度质量。

将数据代入得

n(m+m0)= [W最大-PLK(ω′kcosβ+sinβ)g]/
[ (ω′cosβ+sinβ)g]=
[57 230-1 303.82]÷3.22≈
17 368=17.368t

1t矿车使用数量=17.368t÷(m+m0)≈10.8辆>3辆，符合要求。

由于受车场限制，每次运输限定最大串车数为3辆。

3)钢丝绳强度校验

φ26mm钢丝绳最小破断力为372kN。

安全系数=372kN÷[n(m+m0) (ω′cosβ+
sinβ)g]=372×1 000÷[3×1 600×(0.02×
cos18°+sin18°)×9.8]≈
24>6.5符合要求。

经验算，JSDB- 16型回柱绞车运输能满足要求。

2.3 WC5E/C机车牵引计算

按1台WC5E/C机车牵引14t重物(更换最重件电机减速器按12t计算，平板车按2t计算)通过10°坡计算(副巷最大坡度为8°)，胶轮车自重7.5t，柴油机功率75kW，胶轮车牵引力60kN，制动力65kN，滚动摩擦系数按0.04计算，滑动摩擦系数按0.6计算。

车辆自重7.5t;

下滑力F下=(14+7.5)× sin10°=3.8t；

滚动摩擦阻力F滚阻=(14+7.5)×0.04=0.86t；

胶轮车牵引力F牵=6t、胶轮车制动力：F制=6.5t；

胶轮车滑动摩擦阻力：F滑动摩擦=7.5×0.6=4.5t。

1)10°上坡工况

这种工况是胶轮车牵引力克服下滑力和滚动摩擦力牵引上坡。

F发动机驱动力=12t>F滑动摩擦=6t，
F牵=F滑动摩擦=6t，
F牵=6t>F下(3.8)+F滚阻(0.86)=4.66t，

所以一台胶轮车在10°斜坡上可以牵引一台电机减速器正常上坡。

2)10°下坡工况

在这种工况是滚动摩擦力与滑动摩擦力或制动力之和克服支架的下滑力。

F制=6.5t>F滑动摩擦=6t;
所以按F滑动摩擦=6t计算。
F滑动摩擦(6t)+F滚阻(0.86t)>F下(3.8t)，

所以一台胶轮车在10°斜坡上可以牵引一台电机减速器正常下坡。

综上计算结果，一台WC5E/C机车牵引12t重物通过10°坡，机车动力完全可以满足。

3 运输安全措施

3.1 绞车运输安全措施

(1)绞车司机必须持有操作证，严禁无证开车。

(2)工作面及其巷道车场范围内的所有绞车实行挂牌制度，检修班电工负责对电气设备进行检查和维修。运输工负责对所有绞车的完好、绞车固定、钢丝绳及所有安全设施进行检查，并填写记录，绞车达不到完好标准，禁止使用。

(3)绞车司机在工作前,应先检查巷道的顶、帮情况和警戒安设情况，然后检查绞车的固定、钢丝绳、信号、各种保护设施，确认无误后才可开动绞车[1]。

(4)绞车司机、挂钩工严格按照操作规程、岗位责任制作业。开车前与挂钩工进行信号联系，回信号后方可作业。

(5)严格执行“行车不行人，行人不行车”制度。

(6)绞车运输时，必须在能够进入钢丝绳运行范围内的各个入口设置警戒，严禁人员进入。

3.2 使用胶轮车安全技术措施

1)胶轮车乘人管理规定

(1)胶轮车司机必须经专门技术培训，经考试合格后，方可持证上岗，并能够熟知和掌握本业务有关的应知应会知识和安全操作规程[2]。

(2)严格执行交接班制度，完成当班运行任务、岗位卫生清理和运行台账记录填写后，与下一班认真交接好当班存在问题和设备运行情况。若有问题及时处理，处理不了及时向上级汇报，以便安排检修工进行检修。

(3)胶轮车运行期间，严格执行“行车不行人、行人不行车”制度。

(4)明确定员、严禁超员运输。乘车人员必须在规定的地点上下车。

(5)机车运行人员时速度不得超过8km/h，严禁超速。过联巷拐弯点和巷道边坡点时，提前30m减速行驶，速度控制在0.5m/s，同时鸣笛警示。

(6)其他安全注意事项，必须严格执行矿井的防爆胶轮车使用管理规定。

(7)行驶过程中，如遇特殊情况，应快速将紧急停车制动杆扳至合闸位置。

2)胶轮车运料管理规定

(1)胶轮车运料运行时，最高速度不得超过4km/h，严禁超速。过联巷拐弯点和巷道变坡点时，提前30m减速行驶，速度控制在0.5m/s，同时鸣笛警示。

(2)运输物料时，所运材料必须装在矿车或拖挂的平板车内，胶轮车运行过程中最多可以带三辆矿车或一辆平板车；顶棚，正、副驾驶室内严禁堆放材料，严禁人物混运。

(3)在井下装卸货物时必须制动锁车。

(4)运送高大设备，影响驾驶员视线时，必须制定安全技术措施。

(5)胶轮车通过巷道的安全距离：距两侧附着物突出部分不得少于0.5m，距顶板吊挂物突出部分不得少于0.3m。

(6)车辆运送松散物料时，应采取必要的捆绑措施。

4 结论

通过对运输设备的运输能力进行了核验，JSDB- 16型回柱绞车运输能满足要求，一台WC5E/C机车牵引12t重物通过10°坡，机车动力完全可以满足。同时介绍了运输设备的安全管理措施，为综采放顶煤工作面的运输设备安全管理提供了借鉴意义。