电动卡车运输系统在地下矿山的应用.pdf

／ I 北 京 有 色 冶 金 设 计研 究 总院 型 塞 墨一 【【 摘要】 8 0 年 代 束在 国外 地 下矿山 开始 采甩 一种 垒电 动 无轨 运 输设 备 电 动卡 车 ， 械 电 辅 篙 学 关 _ 词 ， 皇 塾 奎 堑 j堕 堕 隆 重 l 辜 引 变 电 所 ， 前言 盖 蓑 荤 誊 雾 随着科 学技 术的进步及矿山工业 的迅速 发 展，8 O 年代 末期在 国外一些地下矿 山的生 产中开始 使 用一 种新的开拓运输 方式 斜 坡道开拓，电动卡车运输系统。顾名思意， 其系统就是在矿山建设中对矿床采取斜坡道 为主的开拓方法，在矿山生产过程中使用性 能独特的电动卡车通过斜坡遭直接将矿石和 废石 运送到地表或坑 内破 碎站，图 1 为K r i s - i n e b e r 6 多金 属矿斜坡道开 拓 电 动 卡 车 运 输 系统 的示意图 。 一 是 一 一羔一 田 圈l Kr i s t i n e b e r 6 矿开 拓运输系统示意 图 目前，在国内外的矿山建设中，采用斜 坡遭开拓已屡见不鲜，但过去 由于受到坑内 运输设备及其性能的局限，斜坡道没有发挥 出应有的作用和效益。如 以往在矿山井下应 用较多的柴油卡车，在斜坡道 的运输中特别 井空气等严重缺点，使得现有矿山大多数斟 坡道只能作为辅助并巷，当作无轨采掘设备 进出并下 的通道，利用率较低。新型运输设 备 电动卡车的出现和应用。较好地克服了柴 油卡车等运输设备的缺点，成为坑内矿山较 理想的重车上坡运精设备， 由于它的应用能 够充分发挥斜坡道开拓运精系统的潜在能力 及经济效益，因而显现出很强的生命力。 使用斜坡道开 拓 电动 卡车运输 方法 的技 术关键是 电动卡车系统，核心设备是电动卡 车。 目前世界上对电动卡车进行研制的公司 和厂家l老 较多，但在技术上比较成熟、应用 比较多 的是基律 纳 电动 卡车 Ki r u n a EI e c t r l c Tr u c k 。 2 基律纳电动卡车系统 基律纳电动卡车系统 Ki r u n a E l e c t r i c S y s t e m 是 由瑞 典A s e a 通用公 司 现改名为 瑞典A s e a B r o wn B o v e r i 公司，简称“ A B B , 公司、基律纳汽车公司和瑞典L K A B铁矿 公 司于 1 9 8 1 年开始联 合研制 的， 目前 已经在 加拿大的Ho p e B r o o k 金矿及Ki d d C r e e k 金 矿、澳大利 亚的Mo u n t I s 8 矿和瑞 典的Kr l s - t i n e b e r g多金属矿及Z i n k g r u v a n 矿 等 地 下 矿 山运行 。生产实践 证 明它是一种机械化 水 电动 卡车运 输 系统 在地下 矿 山韵 立 用 刘克 宗 B 嫡 l 0 0 0 3 8 维普资讯 平 高、爬坡能力 强 重 车上坡最 大坡度 可达 2 O ％，运行速 度快 在1 5 的斜坡 道上 速 度达1 8 2 0 k m ／ h 、运输效率高又比较 安 全可靠的全电动上坡运输设备。 基律纳皂动卡车运输系统主要 由三部分 组成，即基律纳电动卡车、架空线和坑 内专 用的牵 引变 电站 。该 系统的工作原理 和过程 如下矿 山外部 电网或矿 山总降压变 电站 向 坑内牵 1 变电站供电，在坑内牵引变 电站通 过专用变压器将高压电转换成电动卡车需要 的牵引阿路电压，并通过特制的架空线向电 动 卡车供 电，以驱动 电动 卡车在斜坡道上 行 驶 。 由于 电动 卡车是直接 通过供 电网路获 得 充 足的动 力 所 以具有 很强的爬坡能 力。 载重5 0 t 的基律纳 电动 卡车的简化 图 如 图 2所 示， 图 中带 “ ” 的字母所表 示的尺 寸随着车 箱容积变化而变化。 圈2 基律纳电动卡车简化图 与通常的矿山坑内运输设备一样，基律 纳电动卡车除了具有车身低、皮重轻、 铰接、 后端卸载及配有标准司机操作室等特点外， 它还有以下特别之处；①基律纳电动卡车是 全电动四轮驱动的重型运输卡车，在卡车上 装有 2台 功率 相等、拖动交流绕 线 式 电 动 机．卡车前后轴分别由各 自的 电机传动，即 一 台电机连接 前轴的差 速器 ，另一台连接 后 轴的差 速器 。再将两 台 电动 机 串联起来， 以 形成每个车轮动力都 相 等 的 四 轮 传 动 系 统。这就从卡车的机械，传动结构方面来保 证其卡车有较快的运行速度和较强的爬坡能 力，②卡车上装有标 称 容 量7 0 8 0 A h 的镍 一 镉 牵引蓄 电池组， 电动卡车在正常运行 过 程 中。通过 电网和架空线给镍一 镉蓄 电池 充 电，当 电动 卡车 脱离 开 电网 供 电 线 路 时， 镍一镉 蓄 电池就利用 自身贮备的 电力 向电动 卡车供 电， 以牵 引 电动 卡车在 水平巷道 或者 下行斜 坡遭 中以 5～ 7 k m／ h 速度行 走 ， 行驶 距离单向5 0 m并且安全返 回，③电动卡车上 装有 集 电弓，集 电弓安装在 司机室顶部的液 压臂上，液 压 臂 顶 装 有 8个触轮 的小 车， 使 之与架空线始终保持 密切 接触。该装置 可 使司机驾驶卡车在偏离架空线为中心 2 m 的 范围内行驶而集 电弓不致脱离架空线。以上 特点不仅使电动卡车具有较强的运输能力， 还 使它有较大 的灵 活性 和机动性 ，因而受 到 用 户欢 迎。 架 空线 由三相 滑触线和 钢构架 组成。滑 触线为 直径 5 0 mm的铜管。共 3 根。架空 线沿着斜坡遘全线架设井直通到卸矿站 或 破碎站 。架 空线按照l O m长度 进行加 工， 沿运输巷道顶板 架设 ，每隔 5 m进行固 定， 其 最小曲 率半径 为1 5 m。架空线 的结构与 安 装示意 图如 图 3所示 。 圈3 架空线 结构与安装 示意图 坑 内牵 引变 电站是 电动 卡车 运输的直接 动 力供应站。 它的 主要 作用是对 电网 电压进 行 变换，然 后通过架 空线 向电动 卡车 供 电。 为 了保证牵 引网路 电压。要求在 每公里的 运 输范围 内设置一 座相应的牵 引变 电站。 基律纳电动卡车 目前有两种规格，一种 为载重为5 0 t 、 型 号为 K1 0 5 0 E型 ， 一种为 载 重 3 5 t 、型号为K6 3 5 E 型，它们 的主要 技 术 性 一 4 0 一 有 色 矿山 1 9 0 6 ． 2 维普资讯 能如表 1所 示。 褒1 基律纳电动卡车主要技米指标 3 斜坡道开拓 电动卡车 运输 系统优缺 点分析 3 ． 1 主 要优 点 斜坡道珏拓电动卡车运输系统近几年能 够在 国外一些坑 内矿山得到应用和 发展 ，笔 者认为它主要具备 以下的优点。 3 ． 1 ． 1 系统充分发挥了斜坡道运输的优势。 以前 由于技术方面和设备方面的原因，在掘 进有斜坡道的矿山，绝大多数斜坡遭仅仅作 为矿山的辅助通道，担负运送大 件 采 掘 设 备、运输设备及材料的任务．使斜坡道的潜 力 得不到发 挥。大载重量 电动 卡车的 出现 和 应用，使斜坡道成为电动卡车运输坑内矿石 和废石的重要通道，充分发挥其经济效益。 3 ． 1 ． 2 采用斜坡遭开 拓 电动 卡车 运输系统 ， 可相应简化矿 山的开拓系 统， 使矿 山的基建 与生产变 得更加灵 活与简单， 主要 表现在 1能做 到矿山的基建和 探矿工作 相 结合，从而 降低了矿 山建设 的风险性 } 2矿山生 产期 间斜 坡道 向深部延 深 相对简单，不影响或较步 地 影 响矿山 的正 常 生 产 I 3更加经济 台理地开采 外围矿休和 深都 的小矿体 。 3 ． 1 ． 3 电动 卡车 车箱容积 比较 大，当 采 甩 斜坡 道 电动 卡车 运输系统时， 坑 内采矿生 产 栗 出 的大块矿 石不经过破 碎 即可直 接装车运 到地 表， 省去了坑 内复杂 、昂贵 的 破 碎 系 统，既可节约基建投资，又可缩 短 基 建 周 期。 3 ． 1 ． 4 与柴油卡车相比， 电动卡车具 有 以 下 明显 的特点 1 车 身矮、 自重轻 ， 单车 载重量 大I 2 爬坡能力 强，行走速 度快，运 输 能力 大。电动卡车 可在 l 5 的坡度上 以1 8 ～ 2 0 k m ／ h 速度运行。一些国外 山兢计 资 料 表明，在 平均遣距2 iO Q O m的情况 下， 一 台载 重5 0 t 的电动卡车可担负生产规模5 O 万 a 矿 山坑 内矿 石和废石 的运输任务J 电动卡车这行过穗中噪着小，没 有废 气排 出， 不仅大 大改善了坑 内采矿 生产 的工作环境 ， 还 降低了矿 山井下的通风费用 } ． 电 芋辉 作蟑 ≮ ； 譬 譬 工 作量 小，l出撕率较高。从羁外此柑山的统计， 雷4 基 律纳 电动卡 车断面 配置 囝 H一巷遭高度 包括碎右路面高度} B 一巷遭宽 度 随 曲线半 径变化 而变 }h 一 电动卡车 高度 } b -- 电动 卡车 宽度} 一 电 动卡 车 与巷道 壁的安 全 间 距 -d 一 电动卡 车与架 空线的 间 距 电 动卡车 运输 系统 在地 下矿 山的应 用刘 克 宗 邮编 t 0 0 0 3 8 一 4l 一 维普资讯 平均 出勤率都在 B 5 以上。 综 台上 述，在相 同条件下使用 电动 卡车 运输 时，与柴油 卡车相比其运输成 本要 下降 5 0 左右 。 L 寰2 基律纳电动卡车运输 巷道最小断 面尺寸 m 斟 拔 遗 巷 焉 蓖 蠢 匿 吾 3 ． 2 主要缺点 电动卡车应用手地下矿 t ll _ 输，是采用 斜域遘开拓窟式时运输设备在技术方面的新 突破，今后矿 m建设和生产中将会有更多采 用。 从 我 国 目前情 况来看， 采用斜 坡道开 拓 电动 卡率运输 系统有 以下 主要缺点 1 电动 卡车 自身造价较 高，架 空线 也 比较 贵。一 台K6 3 5 E 型 卡车 价格约8 0 万 芰 元，一 台K1 0 5 0 E 型卡车 价格 约1 2 0 万美 元， 架 空线 价格每米达2 7 8 美元 。 2总体上看 ， 电动 卡车 的外 形尺寸 较 大 详见 表 I ， 因而要求斜坡道 、巷道 断 面尺寸较 大，在 矿 山建设 中对矿岩条 件要求 较 高，基 建开 拓工程量也较 大。图 4是 国外 一 些矿 山使 用基 律纳 电动 卡车 运输时巷道 断 面 配置 图， 曲线段随着 曲率 半径 的不 同，巷 道断亟尺寸亦相应变化，如裹 2所示。应该 指 出， 图 4及表 2中尺寸均 没考虑人行道尺 寸。 3 由于 目前 国内尚不能生产 电动 卡 车， 采用电动卡率运输时， 解决备品备件比较 困难。 考参文献 略 ’ 々。 々々哥 十号々十十 十十牛_ 々々々々々々 々十十々々十十々々々々々十々十 一 4 2一 有 色 矿山 】 9 9 6 ． 2 _ a 1 5 ；．I 5 B 3 ；S ；8 4 4 4 4 O 1 7 5 5 5 5 6 m m m ∞蚰 ． 掌 R R R 径径径 半拳车 线线线 宦 取 曲曲曲 线 线 直 曲 ， 金 向提自洋咨 ， i ● 一 国 外 以 m 海、 。 师 龟 斑 灯 旷． 进 系 陧 简 就 艘 揪 跳 醒 虹 ． ， 一 心 硼 舫 醐 秤 ． ． 一 中 酗 钒 舭 崃 赫 ． 一 询眼 欹 蝴 勰 赫 黼 臁 _ _ 一 咨 雌 盯 档 釉 一 I小 翼 摊 脓 匦 船 双 斛 联 传 一 技触 ； } 种 触 黼 胂 一 瑕 撇 咄 稚 龇 玳 椴 滑 一 毋 术 赫 献 赂 糍 髓 靴 ～ ． 晒 li量 嘲 ． 舢 黼 解 蝻 一 岫 黼 敢 帔 瞰 械 一 一 研 黼 肘 蛆 暇 撩 舯 械 ～ ． ． _三 峨 鼢 漕 ‰ 嫩 m ． 矿 舱 豁 舭 蜘 黼 一 _ l ‰一 一 剥～ ． 一鼍邮．～ 啼 } } } }． ．} } ．} ．} ． ．． ． ．十 ．十 维普资讯