防爆无轨胶轮车在煤矿辅助运输系统中的应用
2020-06-21刘永东
刘永东
(大同煤矿集团大斗沟煤业公司,山西大同 037003)
0 引言
煤矿运输系统主要包括主运输系统和辅助运输系统,主运输系统主要用于煤矿煤炭运输,辅助运输系统主要用于井下物料、人员等运输。中国多数煤矿井下辅助运输系统主要采用绞车运输或轨道电机车运输,该运输系统具有运输量小、运输速度慢、工序环节多等缺点[1]。随着煤矿不断地开拓延伸,矿井采掘工作面数量增加,传统绞车运输及轨道运输已不能满足煤矿高效的生产需求。本文以同忻三盘区为例,为提高井田辅助运输效率,采用无轨胶轮车进行人员、物料运输。
1 无轨胶轮车优点
无轨胶轮车作为现代化矿井大型辅助运输工具之一,在煤矿人员运输以及物料、矸石、材料运输等方面发挥着巨大作用。无轨胶轮车具有前进牵引、后退牵引、左右拐弯、上下坡灵活、运行速度快、运输效率高等特点,而且还可以运输各类形状不同的设备。除此之外,无轨胶轮车还具有以下特点。
(1)劳动力减少。由于无轨胶轮车可以将设备整体装车运输,避免了设备在井下拆解后再运输的困难,设备可以整体装车、运输、卸载和调整。设备从地面装车到运输至采掘工作面无需其他人工干预,一台无轨胶轮车就可以完成全部环节,大大降低了设备运输的程序与人力投入[2]。根据统计得出,使用无轨胶轮车运输设备与传统的轨道运输车相比,解决了1/6的劳动力。
(2)运输效率高。由于无轨胶轮车可以在路面行进,在设备装车后可以不经过其他程序直接将设备一次性拉至掘进工作面。这种运输方式运输速度快、程序少、效率高。使用无轨胶轮车运输设备与传统的轨道运输车相比,能够在提高运输效率的前提下,大大缩短运输设备的时间[3]。
(3)费用降低。经过统计计算,使用无轨胶轮车运输设备时,吨煤为3元;使用传统的轨道运输设备时,吨煤为15元。使用无轨胶轮车运输设备与传统的轨道运输车相比,吨煤成本大幅降低,生产效益得到了提高。
(4)使用范围广。为了能够适应煤矿各类设备的运输,无轨胶轮车可以与货箱、铲斗、铲板、叉架等装置配套使用。司机可以根据工作需要对配套设备短时间更换,无轨胶轮车能够与30种配套设备共同使用,这就能够满足矿井所有大型设备的搬运要求。
(5)灵活性较强。无轨胶轮车由于长度较短、操作性强,可以在曲率半径5 m的单位内灵活转弯,能够在崎岖不平的路面行驶。无轨胶轮车由于使用铰接车身,而且机身较低,车轮使用重型泡沫塑料,即使路面条件较差也具有较可靠的制动效果[4]。
(6)安全性提高。在煤矿事故排行中,辅助运输排行第三,辅运运输的安全性决定煤矿的生产安全。无轨胶轮车在煤矿辅助运输系统的投入使用,大大降低了工人的劳动强度与疲劳度[5]。由于无轨胶轮车在运输过程中无需装载,可以实现点到点的直接运输,这种便捷的运输方式避免了运输途中多次转载的繁琐步骤,降低了安全运输隐患。井下施工人员数量的减少也能够降低事故发生概率。自从无轨胶轮车在国内矿井投入使用以来,不仅改变了传统运输方式,而且大大提高了运输效率,解决了制约煤矿多年的运输问题,运输效果得到了很好改善。
2 无轨胶轮车适用条件
由于无轨胶轮车的类型较多、重量较大、对路面的要求较高,使用无轨胶轮车的矿井对辅运巷路面的强度、坡度、高度的要求都很高。因此,无轨胶轮车大多适用于倾角较小、深度较低的水平煤层矿井。按照无轨胶轮车规程要求,无轨胶轮车在12°左右的巷道可以对人员、物料、矸石、材料直接运输,也可以直接将设备从地面运输至综采工作面。因此,对无轨胶轮车也有了以下特殊要求。
(1)辅运巷坡度
无轨胶轮车在6°的坡度运行时,最大连续长度不能超过1 200 m,横向坡度3°~5°;无轨胶轮车在6°以下的坡度运行时,局部纵向最大坡度最大不能超过14°;当辅运巷路面光滑且有水时,也会影响胶轮车的牵引效果[6];当辅运巷路面松软时,横向坡度应小于5°,并在辅运巷路面安装明显的路标。
(2)辅运巷宽度、转弯半径
辅运巷的断面设计为矩形,宽度必须能够满足特种车辆的正常行驶,而且在特种车每侧还需留出每2 m的空隙。因此,辅运巷的宽度通常设计为10 m左右[7],高度必须能够满足支架车的正常行驶,而且在支架车顶部留出500 mm的空隙,辅运巷的高度通常设计为4 m左右,最小转弯外半径为9 m。
(3)地质
无轨胶轮车大多适用于倾角较小、深度较低的水平煤层矿井,对于煤层结构性完整的矿井也能使用。
(4)路面
由于无轨胶轮车车轮使用重型泡沫塑料,对路面的压力较大,在辅运巷路面必须要有较高的强度及不平度,因此在辅运巷有砂岩且底板完整的路面适合使用无轨胶轮车。当辅运巷底板不平整或有积水的路面时,不适合使用无轨胶轮车。在有特种车辆行驶的综采工作面搬家时,需对路面使用C18以上的混凝土进行硬化,并在巷道两侧施工两排排水沟[8]。如果路面地鼓较严重,不能硬化时,需对路面凸出部位进行铲平并铺设砂卵石。
3 集中控制方式
(1)同忻三盘区井下辅助运输系统主要采用KJ-300型远程集中控制监控系统进行无轨胶轮车集中控制管理,主要包括胶轮车故障、车辆定位、运输速度、温度、运输状态、远程紧急制动等监控。
(2)KJ-300型远程集中控制监控系统主要包括远程操控室、井口监控分站、工业千兆以太环网、井底监控分站、PLC控制器、运输车定位器、车辆速度保护器、温度传感器、自动刹车器等部分组成,如图1所示。
(3)KJ-300型远程集中控制监控系统核心部件为PLC控制器,控制器通过工业环网与运输车辆控制部件进行连接,当车辆出现故障、超速、高温等现象时,及时将信号传递至PLC控制器,然后通过工业环网传递至地面操控室,操作人员可通过远程系统对车辆进行实时监控、操作,保证车辆运输安全。
图1 无轨胶轮车KJ-300型远程集中控制监控系统图
4 实际应用效果
大同煤矿集团大斗沟煤矿同忻三盘区设计生产能力为80Mt/a,盘区回采煤层为山西组2#煤层,煤层平均厚度为2.3 m,盘区目前布置1个综采工作面(8201工作面)。为了实现三盘区采掘工作面设备、材料运输效率,决定对三盘区采用无轨胶轮车运输。采用PJB型全封闭防爆胶轮车进行人员运输,最大运输量为20人;采用PET6型防爆胶轮斗车进行物料运输,最大运输量为6 t;三盘区8201工作面准备及回采阶段。通过实际应用发现,采用无轨胶轮车后,减少了矿井内轨道铺设、安装等工序,降低了成本费用,解决了复杂条件下轨道电机车无法运输的技术难题;工作面搬家、准备以及回采时设备、物料、人员可直接运输至工作面,缩短工作面安装周期达14d,人员10min可进入工作面,降低了矿井运输成本费用,提高了运输效率,保证了运输安全。
5 结束语
本文介绍了防爆无轨胶轮车在煤矿辅助运输系统中的应用,通过对同忻三盘区采用无轨胶轮车运输代替传统轨道电机车运输,解决了传统电机车运输安全性差、运输效率低等技术难题,保证了矿井辅助运输系统安全高效运行,取得了显著应用成效。