无轨胶轮车运输方式在大南湖一矿的应用研究

张 超 金付申

（国网能源哈密煤电有限公司大南湖一矿，新疆 哈密 839000）

1 工程概况

国网能源哈密煤电有限公司大南湖一矿位于新疆维吾尔自治区哈密市南部约84 km。井田范围内探明资源量为54.13 亿t，可采储量29.36 亿t。首采区可采储量1.52 亿t。共有可采煤层23 层，地质储量54.13 亿t，可采储量为29.36 亿t，设计生产能力为1000 万t/a，服务年限195 a。大南湖一矿1303 工作面位于一采区，主采3#煤层；煤层厚度为6.18～8.88 m，平均厚度为6.28 m；煤层倾角为1°～8°，平均倾角为4°；煤层结构简单～复杂，属于稳定煤层。

2 矿井辅助运输方案的设计

基于大南湖一矿的赋存情况，结合千万吨的生产特点，对该矿及1303 工作面辅助运输方案设计了4 个可行方案[1-4]。

2.1 无轨胶轮车运输方式

矿井辅助运输方案①设计为无轨胶轮车运输方式，主要运输设备为载重3 t 的WCJS3Y 型无轨胶轮车、5 t 的WC5E 型无轨胶轮车、胶轮平板车等。地面物料主要由3 t、5 t 无轨胶轮车承载，采用大罐进行装车实现上下井，材料和设备到达井下再采用无轨胶轮车运输至井下工作面、掘进面的施工现场。

2.2 轨道+无轨胶轮车运输方式

矿井辅助运输方案②设计为轨道+无轨胶轮车运输方式。地面、井筒、井底车场设计窄轨实行轨道运输，材料和设备达到井下硐室后采用无轨胶轮车进行运输。主要运输设备为3 t 的WCJS3Y 型无轨胶轮车、5 t 的WC5E 型无轨胶轮车、防爆柴油机车、平板车、桥式起重机。窄轨铁路起点布置在副井井口房，环绕机修场区建设；材料和设备采用平板车经环形轨道运输至下井大罐处，下井后材料和设备经平板车由防爆柴油机车牵引至硐室，桥式起重机转运至无轨胶轮车上运输，从而将材料和设备运输至井下工作面、掘进面的施工现场。

2.3 轨道+单轨吊运输方式

矿井辅助运输方案③设计为轨道+单轨吊运输方式。在地面、井筒、井底车场设计窄轨实行轨道运输，材料和设备到达硐室后起吊梁换装，单轨吊完成辅助运输。主要运输设备为防爆柴油普轨机车、平板车、SLG8 型重型轨道及起吊梁设备、DZ2200型柴油机单轨吊设备等。窄轨铁路起点布置在副井井口房，环绕机修场区建设；材料和设备采用平板车经环形轨道运输至下井大罐处，下井后材料和设备经平板车由防爆柴油普轨机车牵引至硐室，采用SLG8 型重型起吊梁设备进行换装，由DZ2200 型柴油机单轨吊完成辅助运输，从而将材料和设备运输至井下工作面、掘进面的施工现场。

2.4 轨道+电机车+无极绳连续牵引车运输方式

矿井辅助运输方案④设计为轨道+电机车+无极绳连续牵引车运输方式。矿井采用最为常见的轨道辅助运输方式，主要设备有900 mm 轨距、1.5 t系列矿车和蓄电池电机车。在地面及井下铺设窄轨，铺轨轨距900 mm，轨型30 kg/m，钢盘混凝土轨枕，钢轨类型为GB11264-89，其尺寸高度及底宽为107.95 mm，头宽60.33 mm。材料及设备经副立井运输至井底车场，由蓄电池电机车牵引经辅运大巷运输至井下工作面、掘进面的施工现场。

3 矿井辅助运输方案的对比与确定

3.1 方案的优缺点分析

3.1.1 方案①优缺点分析

无轨胶轮车辅助运输方式的优点主要表现为：地面及井下全统一为无轨胶轮车一种辅助运输模式，整个运输过程没有转载环节，不需要进行中间换装操作，运输管理便利简捷，运输效率高；无轨胶轮车为内燃机发动机，爬坡能力强，连续作业时间长；地面及井下无须铺设轨道，有效减少运输中间环节，辅助运输工艺理想；材料、设备全部都可以采用该方式进行运输。

无轨胶轮车辅助运输方式的缺点主要表现为：井筒断面较大，投资成本较高；需要大断面辅助运输巷，并对巷道底板进行硬化，前期投资较高；内燃机为发动机会产生一定的尾气污染。

3.1.2 方案②优缺点分析

轨道+无轨胶轮车运输方式的优点主要表现为：对比方案①，井筒直径可减小0.5 m，有效降低了井筒投资；整个运输过程只有1 个转载环节，因此仅有1次中间换装操作，转载环节少，运输效率较高；无轨胶轮车为内燃机发动机，爬坡能力强，连续作业时间长；井下无须铺设轨道，有效减少了井下的运输中间环节，井下辅助运输工艺理想；井下的材料、设备全部都可以采用该方式进行运输；整体来看辅助运输产生的污染较少，牵引力较稳定。

轨道+无轨胶轮车运输方式的缺点主要表现为：井下需要大断面辅助运输巷，并对巷道底板进行硬化，前期投资较高；轨道+无轨胶轮车对比方案①运输管理方案复杂，安全隐患较多。

3.1.3 方案③优缺点分析

轨道+单轨吊运输方式的优点为：对比方案①，井筒直径可减小0.5 m，降低了井筒投资；地面及井筒轨道运输投资恰当；井下采用单轨吊运输，也仅有1次中间换装操作，转载环节少，运输效率较高；柴油机单轨吊车运输时运行机动灵活，一台机车可以在多变坡、多道岔、多支线巷道中实现直达运输，效率高，用人少；运行时受巷道底板变形、积水等问题的影响较小；设备运行制动齐全，安全性和可靠性较好；材料、设备全部都可以采用该方式进行运输。

轨道+单轨吊运输方式的缺点为：对比无轨胶轮车，单轨吊运行平均速度仅为1.0 m/s，整体运输效率低下；轨道+单轨吊对比方案①运输管理方案复杂，安全隐患较多；单轨吊系统的建设工程量大，同时设备成本投资费用高，运营费用也较高。

3.1.4 方案④轨道+电机车+无极绳连续牵引车

轨道+电机车+无极绳连续牵引车的优点为：对比方案①，井筒直径可减小0.5 m，降低了井筒投资；轨道系统初期投资较低。

轨道+电机车+无极绳连续牵引车的缺点为：辅助运输工艺及环节较多，因此需要配置较多的工作人员，设备运行效率低下；设备安全管理方案复杂，安全隐患较多。

3.2 方案比选分析

3.2.1 方案粗选分析

方案①与方案②对比分析可知：方案①井筒投资费用高出近280 万元；两者井下巷道及辅运设施投资基本一致；方案②所需工作人员相比较多，用人成本增加；方案②增加了一道转运环节，辅助运输用时长，效率较低；方案②不符合减人提效目标；方案①无架线触电事故隐患，安全性高。综合对比可知，方案①要优于方案②，可将方案②进行排除。

方案①与方案③对比分析可知：方案①井筒投资费用高出近280 万元；方案①井下巷道投资要少近1500 万元；方案①辅运设施投资少约1530 万元；但是方案①初期投资较高；在运营成本上方案①与方案③相差不大；方案①无架线触电事故隐患，安全性高。方案①与方案③可作为可行性方案进行进一步确认。

方案①与方案④对比分析可知：方案①井筒投资费用高出近280 万元；方案①井下巷道投资要少近4000 万元；方案①辅运设施投资高出近260 万元；方案④中基于轨道运输所需工作人员相比较多，用人成本大幅度增加；方案①无架线触电事故隐患，安全性高；方案④不符合减人提效目标。可将方案④进行排除。

3.2.2 方案精选分析

从投资成本、运营成本及减人提效等方面可知方案①与方案③基本一致，现对两者从通风、运距、管理和投资时间上进行全方面的分析。

通风方面：大南湖一矿理论设计风量较大，进、回风大巷断面设计较大，对于方案①与方案③都没有太大的影响。如果采用辅助运输方案③，此时巷道顺槽采用单轨吊辅助运输时，胶带顺槽断面可缩小1 m2，辅运顺槽断面可缩小2.6 m2。

运距方面：基于大南湖一矿千万吨特大现代化矿井来讲，其井田边界如扩界的话，如辅助运输距离增加超过6 km，那么此时无轨胶轮车运输一趟时间仅需1 h，而单轨吊运行则需要2.8 h。

管理方面：从管理难易程度来看，方案①中统一为无轨胶轮车一种辅助运输模式，辅助运输管理较为容易，辅助运输设备的调度较为便捷；而方案③中存在换装环节，辅助运输管理较难，辅助运输设备的调度较为复杂，运输效率偏低。

投资时间方面：方案①中无轨胶轮车等设备可随煤矿的开采逐步购置，不需要一次性全部采购；而方案①中的轨道+单轨吊等设备投产时就需要进行验收，必须在前期一次性投入，同时设备的安全与检修复杂。

基于大南湖一矿千万吨现代化高产高效安全煤矿的建设目标，方案①无轨胶轮车运输方式更为合理、高效，因此大南湖一矿确定采用无轨胶轮车辅助运输方式。

4 实践应用效果分析

大南湖一矿采用无轨胶轮车辅助运输方式，该运输方案的安全性、可靠性较好。大南湖一矿辅助运输最大班辅助运输总量为247 t，井下最大班运送人员为155 人，每班净运输时间在5 h 以下，完全可以满足该煤矿辅助运输的需要。在实际运行中，无轨胶轮车辅助运输方式表现出了灵活便利、运行高效的特点，对比轨道机车来讲，其运输效率提高了150%，运营成本较为理想，为实现高产高效安全的现代化煤矿奠定了基础。