矿用有无轨胶轮车的选型研究和核算

关键词：无轨辅助运输;装备选型;煤矿

煤矿辅助运输泛指煤矿生产中除煤炭运输之外的各种运输的总和，主要包括材料、设备和人员的运输， 有时也包括矸石等的运输。它是整个煤矿运输系统不可或缺的重要组成部分。随着带式输送机可靠性的不断提高，以往制约煤矿生产的煤炭运输问题已完全可以解决。但是煤矿井下辅助运输系统则相对落后， 已经成为制约我国煤矿安全高效生产的薄弱环节。无轨胶轮车运输是当前最为先进的辅助运输方式之一，它从根本上克服了传统辅助运输方式存在的用人多、占用设备多、效率低、费用高及安全保障差等弊端，为高效、高产矿井提供了强有力的运输保证。

1 无轨胶轮辅助运输系统现状

无轨胶轮辅助运输系统， 已经成为当前我国煤矿井下辅助运输中最先进的系统之一。无轨胶轮车性能可靠、运输效率高， 可保证矿井的安全高效生产， 并能获得很好的经济效益[1]。目前，我国千万吨级的矿井中，辅助运輸大都采用了无轨胶轮辅助运输系统。但是绝大多数煤矿的辅助运输仍然采用小绞车、电机车等多段分散落后的传统运输系统，存在着运输环节多，系统复杂等问题。无轨胶轮运输车是煤矿矿井的辅助运输设备，根据国内外诸多矿井辅助运输系统使用经验，无轨胶轮运输设备均选用防爆低污染柴油机作动力，通过配置不同型号的无轨胶轮车，以满足不同吨位物料、设备的运输要求。

2 无轨胶轮车总体选型原则

（1）根据国内外各种车型的技术性能和功能的分析比较，无轨胶轮车设备采用进口设备与国产设备相结合的方式，即关键设备选用进口，大部分中小型设备采用国产，力求以最少的投资和运行费用，达到高效、安全、经济、合理的目标[2]。对于重型无轨胶轮车运输设备、多功能车、特种车辆等，考虑到国内生产技术不成熟，选用进口设备，而大部分常规的通用车辆，采用国产设备。

（2）根据本矿井井下各辅助运输巷道的坡度和长度以及无轨胶轮车的性能，选择重车运行速度18km/h，空车运行速度23km/h;井下弯道段及其他有要求慢行段运行速度均取5km/h;运人车辆运送人员时最高运行速度不大于18km/h，无轨胶轮车在整个运行过程中，平均运行速度按16km/h计算。根据矿井达产时最大班辅助运输应达到的总时间，考虑井下每班辅助运输净时间不大于4.5h。

3 无轨胶轮辅助运输系统的运输能力确定

3.1牵引力F计算。

式中：g-重力加速度，m/s2;

Qj-无轨胶轮车质量，kg;

Qh-运输物料质量，kg;

α-巷道倾角，（˚）;

ω-车辆和地面的阻力因素。

3.2运输能力A核算。

式中：

A—副井提升能力，万t/a;

KX—运输线路系数;

R—出矸率（矸石与产量的重量比），%;

PG—每次提矸石重量，t/次;

TG—提矸一次循环时间，s/次;

M—吨煤用材料比重，%;

PC—每次提升材料重量，/次;

Tc—每次提升材料循环时间，/次;

D—下其他材料次数，每班按5～10次计（指下炸药、设备、长材等）;

TQ—下其他材料每次循环时间，s/次;

TR—每班人员上下井总时间，s/班，工人每班下井时间，取实测最大值，工人升井时间为工人下井时间的1.5倍，有综采工作面的矿井1.6～1.8倍（全部为综采的取大值），升降其他人员时间为升降工人时间的20%。

3.3无轨胶轮车台数n。

式中：Q-按年运输量计算的班运输量;

K1-无轨胶轮车出车率;

K2-无轨胶轮车备用系数;

K3-班运输不均衡系数。

根据文献[3]煤矿井下无轨胶轮车辅助运输系统中车辆的数量也可以根据经验来确定，如年产600万t以上的矿井配置2-3台运人车，配置3台中小型设备运输车，配置3台小型材料运输车等。

3.4无轨胶轮车运行时间T1

式中：K-车辆运行不平衡系数;

L-运输区间单程长度，m;

v-车辆平均运输速度，m/s;

S-上下人员装卸物料的时间，s。

3.5无轨胶轮车防滑条件。

式中：fm-无轨胶轮车的静摩擦力，N;

fh-无轨胶轮车的下滑力，N;

ωh-胶轮与地面间的滑动摩擦因数。

4结语

无轨胶轮车辅助运输是一个完整而复杂的系统工程， 必须从系统工程的角度加以分析研究。无轨胶轮辅助运输系统的选择应从设备的适应性、生产的安全性、运输成本及效率4个方面考虑。该研究首次分析了无轨胶轮辅助运输系统的构成， 系统地总结了其选型原则和计算公式。无轨胶轮辅助运输系统在煤矿井下具有较强的机动灵活性，因此有较好的发展前景。

参考文献：

[1]何景强. 矿用蓄电池搬运车动力学分析及机架优化设计[J].煤炭工程，2019，51（7）：160-164.

[2]任肖利. 吕梁东江矿无轨辅助运输改造方案研究 [J]. 煤炭工程，2019，51（ 7） ： 21-25.

[3]姜汉军1 矿井辅助运输设备[M ]. 徐州： 中国矿业大学出版社， 2008.

资助项目：中国煤炭科工集团二级子企业面上项目（M2021-MS19）;山西天地煤机装备有限公司科技项目（M2021-QN16）

作者简介：闫晓刚（1991-），山西太原人，硕士，研究方向：煤矿车辆研发与设计。