煤矿井下无轨胶轮车的现状及应用.pdf

煤矿井下无轨胶轮车的现状及应用 戴 志 晔 煤炭科学研究总院 太原分院,山西 太原 030006 摘 要介绍了无轨胶轮车在我国的应用情况和国产化现状,并阐述了无轨胶轮车的特点、适用条 件及其在我国的应用前景。 关键词煤矿开采;无轨胶轮车;辅助运输 中图分类号 TD525 文献标识码 B 文章编号 0253 - 2336 2003 02 - 0021 - 04 Status and application of trackless rubber tire vehicle in underground coal mine DAI Zhi2ye Taiyuan Branch , China Coal Research Institute , Taiyuan 030006, China 早在20世纪50年代初,北美的金矿开始使用 无轨胶轮车。1959年英国率先在煤矿井下使用防 爆柴油机无轨胶轮车。到70年代初,美国煤矿也 开始用它作为井下回采工作面煤炭、材料及人员的 运输设备。目前,世界许多先进采煤国家都大量生 产和使用无轨胶轮车。无轨胶轮车性能可靠、运输 效率高,可保证矿井的高产高效及安全生产,并获 得极佳的经济效益。 目前,我国煤矿井下辅助运输状况与先进采煤 国家相比差距还很大,绝大多数煤矿的辅助运输仍 然采用小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传 统运输方式,存在着运行环节多、运行速度慢、效 益低、事故多、占用人员和设备多及安全、机动性 和适应性均较差等问题。特别是在工作面设备搬迁 时,装载、卸载和调车等工作量大且繁杂,采用这 种传统的运输方式搬迁不仅时间长,而且严重影响 矿井全员效率的提高和煤矿的安全生产。传统的运 输方式已成为制约我国煤炭生产发展的一个薄弱环 节。因此,在90年代,国内少数新建矿井已采用 了新型高效的无轨辅助运输替代传统的有轨运输。 如神东矿区9对矿井实现了无轨胶轮车辅助运 输;山东兖矿集团有限公司济宁三矿将原有轨道运 输改造为无轨胶轮车运输;山西晋城无烟煤业集团 寺河矿辅助运输实现了无轨胶轮化;山西潞安矿业 集团公司也采用了无轨胶轮车作为辅助运输设备。 1 无轨胶轮车的特点 从国内外使用情况来看,采用无轨胶轮车辅助 运输,为提高矿井生产能力创造了有利条件,解决 了煤矿长期以来辅助运输制约生产能力的瓶颈问 题,并在生产上取得了很好的成效,因为它有以下 特点。 1可实现一次装载后从地面直到采区工作面 或从井口至采区工作面不经转载的直达运输,运速 快、运输能力大,从而可大量节省辅助运输人员和 提高运输效率。据国内采用传统辅助运输的大中型 煤矿统计,辅助运输人员占井下工人总数1/ 3以 上,有的甚至达50 ,综采矿井每采百万吨煤辅 助运输用工800～1 200个;而采用无轨胶轮车运 输的神东公司大柳塔矿全矿365人,其中辅助运输 队在册人员不足40人,还包括地面小车司机, 2000年生产原煤920157万t ,全员工效达92133 t/工, 2001年全员工效114122 t/工。 2车型多,应用范围广,可实现一机多用, 并可集铲装、运输和卸载功能于一体。综采工作面 设备搬迁时,可自装自卸,做到拆除、铲装、运 输、卸载和调整就位一机完成,既减轻了工人的劳 动强度,又大幅度提高了生产效率和安全性。利用 其快速更换装置如英国EIMCO公司QDS系统 和英国GULLICK公司SAT系统 , 一位司机不离 座位进行操作,在1～2 min内即可完成工作机构 的更换,实现材料、设备和人员等的多种运输功 能,可供更换选择的工作机构有铲斗、铲板、叉 架、客厢和货厢等40余种,一车可配多种工作机 构,完成不同的作业,满足矿井生产的多种需要。 综采工作面搬家,用传统的运输方式,拆、运、装 12 第31卷第2期 煤 炭 科 学 技 术 2003年2月 需用4 000～6 000个工,需要40～60 d;而采用无 轨支架搬运车仅需1～2周时间,甚至更短,而且 所需人员少得多。 3爬坡能力强。最大重载下可爬坡14,完 全可以满足在水平煤层与近水平煤层中使用。 4载重能力大。重型车可整体运输液压支架 等大型设备,运输能力可达35 t。轻型车可运输材 料及人员,一车最多可运25～40人;也可载运14 ～20 t矸石,在20 s内完成自卸作业。 5运输成本低,从而降低了吨煤成本。传统 的辅助运输系统运营费用约占吨煤成本的15 ～ 20 ,为10～20元;而无轨胶轮车在大柳塔矿使 用吨煤运输费用仅1元,大大低于传统的辅助运输 型式。 实践证明,无轨胶轮车由于无轨道限制,并具 有机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广等 特点,所以是运送材料、设备、人员的一种较先进 的辅助运输车辆,整体运送和安装支架时,其优越 性更为突出,在煤矿井下定将得到越来越广泛的应 用和推广。它应是煤矿辅助运输的主要发展方向。 2 应用情况 1985年12月大同矿务局现大同煤矿集团有 限责任公司引进了澳大利亚NOYES公司280型 柴油机支架搬运车和英国EIMCO公司913HLC支 架搬运车, 1986年在云冈矿做了综采设备搬家试 验,运距为1 200 m ,用280型支架搬运车创造了 10 d搬完自重为15 t的120架液压支架,共用人 工400个工班。搬家试验证明,该车性能好、装卸 灵活、效率高、安全可靠。913HLC支架搬运车的 搬家试验是1992年在忻州窑矿进行的,试验也证 明了该车灵活和高效。 20世纪90年代初,潞安矿业集团公司引进4 台英国EIMCO公司生产的888型无轨胶轮运人 车,载重3 t ,结构紧凑,运行灵活。该人车一次 可载8人,可在5 m宽的巷道内原地调头。 神华集团神东公司是我国最早批量引进无轨胶 轮车并推广使用的矿区,也是我国首家成功地将无 轨胶轮车作为矿井主要辅助运输装备的矿区。从 1994年到现在,引进各种类型无轨胶轮车共48 台,这次引进的车辆主要有英国EIMCO公司生 产的912X支架搬运车、912E客货两用车、913型 30座人车、912DE装载车;美国LONG - AIR2 DOX公司生产的VTC630支架搬运车;澳大利亚 DOMINO公司生产的MYNE1PET6客货两用车、 MYNE1TRU K4客货两用车、MYNE1LOADER多 功能铲车、MYNE1TAXI4R指挥车;澳大利亚 BOART LONGYEAR公司生产的LSC - 350支架 搬运车;南非BIRD公司生产的MK3 - STRONG2 BIRD客货两用车、工具车等。辅助运输实现无轨 胶轮化后极大地提高了矿井生产的技术经济效益。 1998年底,山东兖矿集团公司组织人员考察 神华集团公司无轨胶轮车辅助运输使用情况后,将 原有轨道运输改造为无轨胶轮车运输,从国外引进 4种车型共15台车,其中有英国EIMCO公司生 产的912X支架搬运车、880D - 60运输车;澳大 利亚BOART LONGYEAR公司生产的MK- 3S多 用途车、DOMINO公司生产的MYNE1LOADER 多功能铲车,在实际生产中使用效果也很好。 晋城无烟煤业集团为实现辅助运输无轨胶轮 化, 2001年从澳大利亚引进19台无轨胶轮车,其 中有SMV公司生产的MT - 16C型人车及多功能 车共9台;森内卡公司生产的FBL - 15型支架搬 运车、FBL - 40型支架搬运车和CHT - 50型支架 拖车各2台;瓦格娜公司生产的ST - 315S多功能 铲车4台。投产使用后效果均很好。 在各矿井的使用现场,各种支架搬运车用于安 装、运输、拆除重型液压支架、采煤机和输送机等 25～35 t大型设备,可节省较多的人力和时间,提 高了开采工作面的工效。当一个工作面设备搬运完 毕后,支架搬运车还可作为一般的井下多功能运输 车使用。拆去铲板,换成不同的工作机构选装件 后,可用于运输材料、人员。如配上绞车来辅助维 修井下重型设备,帮助吊运,装上铲斗,可作铲车 用;各种客货两用车既可以运输人员,又可以运输 材料、设备,在交接班时作为人车运送工人上下 班,然后更换客厢为货厢,用于材料、设备的运 输; MK- 3S多用途车除具备客货两用车的功能 外,换上自卸车厢还可用于矸石运输;各种人车和 工具车用来运送人员以提高工时利用率,有的人车 还兼 运 材 料; MYNE1LOADER多 功 能 铲 车 和 912DE装载车用于井下装卸和清除物料、道路整 修,以及协助综采工作面安装和搬迁等。可通过更 换铲斗、叉架、升降架、电缆卷筒装置、胶带卷筒 装置、摇臂起吊装置和绞车等工作机构来完成多种 作业,满足现场多种用途的使用要求。工作机构为 22 第31卷第2期 煤 炭 科 学 技 术 2003年2月 铲斗时,主要用于装运松散物料、平整巷道及搬运 小型设备。工作机构更换为叉架时,用于装运胶管 等材料; 880D - 60运输车由于外型尺寸小,使用 时可直接进出副井罐笼,重点为综掘服务,运送非 正规作业零散人员及材料、小型设备等,为零散作 业提供了方便。 3 国产化状况 随着我国煤矿综采综掘发展的需要,从国外引 进了一些无轨胶轮车,使用后取得了显著的经济效 益。但长期使用国外的引进设备,存在着设备购置 费用昂贵、使用成本高、且常因国外配件供货周期 较长而造成停运等一系列问题,严重影响着生产的 正常进行。这就促使我国加速自行研制无轨胶轮车 的进程,从而尽快改变我国煤矿辅助运输的被动、 落后局面。 我国已从上世纪80年代中期开始研制柴油机 无轨胶轮车,但进展不大。如河北煤研所等单位虽 然研制了DZY16防爆低污染支架搬运车和WY - 20型无轨胶轮车等机型,但并未得到推广应用。 直到90年代中期,我国无轨胶轮车的研究开发才 有了较大的改观。 1997年,煤炭科学研究总院太原分院着手胶 轮车的国产化研制,先后研制成功了5种胶轮车, 为国内有使用条件的矿区提供了10台胶轮车,为 我国无轨胶轮车的研究奠定了基础,起到了替代进 口车的重要作用。它们分别是为神东公司研制的 TY6/ 20FB井下防爆低污染中型客货两用胶轮车和 TY3061FB井下防爆低污染轻型自卸式胶轮车;为 兖矿集团公司开发研制的TY7FB型7t自卸式运矸 车、W8型8 t悬挂式胶轮车;为晋城无烟煤业集 团寺河矿研制的TY3061AFB轻型自卸胶轮车;并 于2000年9月对神东公司闲置的2台进口车 MYNE1PET6客货两用车进行了技术改造。目前 正在为晋城无烟煤业集团寺河矿研制W4DZ型井 下载重自卸胶轮车、W2R型井下厢式胶轮车,为 神东公司研制W3D型井下单排轻型胶轮车、 W115S型井下双排轻型胶轮车。 南昌矿山机械研究所与兖矿集团常州科研所合 作, 2001年6月也成功地研制了可直接进入副井 罐笼的WCQ - 3型防爆低污染轻型胶轮车。这种 蓬勃发展的趋势将继续促进我国辅助运输胶轮车化 发展的进程。 近年来,煤炭科学研究总院太原分院研制的运 人和载重胶轮车已有多个品种,目前正在向系列化 方向发展,但还远远不能满足煤矿井下辅助运输的 需要,应加快国产化进程。应逐步开发多功能铲车 和重型支架搬运车,以便更好地全面满足我国煤矿 井下辅助输送机械化建设的需要。 4 适用条件 无轨胶轮车的外形尺寸较大,机体重,所以要 求巷道断面宽度较大一般不小于316 m ,最好 采用锚喷、锚杆或砌碹等无支柱支护形式;巷道最 小宽度应比无轨胶轮车的宽度加宽600～1 000 mm ,巷道最小高度应比无轨胶轮车的高度加高 300 mm以上;巷道底板硬度一般为f≥4 ,在辅助 运输大巷、综采工作面搬家通道最好采用混凝土路 面,其它巷道应严格沿底板开掘,并修排水沟和集 水窝;大巷及工作面巷道纵向坡度不大于6,横 向坡度不大于3～5,局部纵向最大坡度不大于 14;巷道转弯外半径为7～8m;巷道通风量不小 于500 m3/ min ;路面不平度不大于150 mm。 5 应用前景 无轨胶轮车的应用不仅极大地提高了矿井的生 产能力和运输效率,而且也为安全生产提供了保 障。首先,无轨胶轮化运输大大降低了工人的劳动 强度,提高了生产效率。工人乘座无轨胶轮车上下 班,大大缩短了路途时间,从而能有充足的精力投 入生产。其次,简化了辅助运输环节,减少了事故 点。提高了工效和安全性。第三,为综采工作面快 速搬家创造了优越的条件。 通过几年来的实践,神东公司已总结出利用无 轨胶轮车搬家的新办法, 6 000余吨重的整套综采 设备,通过支架搬运车、多功能铲车的综合配套高 效装运,从设备的回撤、运输、安装及新工作面的 调试等,仅需7 d即可完成,并使搬家全过程的安 全系数大为提高。 无轨胶轮车在神东和兖州等矿区的成功应用充 分证明,无轨胶轮车是一种高效快速安全的辅助运 输设备,在我国具有广阔的应用前景。它不仅适于 水平煤层与近水平 12 以下煤层矿井中使用, 而且只要设计合理,配置得当,完全可以用无轨胶 轮车在大型立井中实现从井底至采区工作面的人 员、材料和设备的直达运输,在综采工作面内利用 32 第31卷第2期 煤 炭 科 学 技 术 2003年2月 支架搬运车进行设备的搬家、安装调整和拆卸。这 必将大幅提高高产高效矿井辅助运输效率。 随着我国煤炭行业对辅助运输落后局面制约煤 炭生产发展的认识逐步提高和重视,以及对无轨胶 轮车所独有的种种优点的加深了解,相信我国煤矿 辅助运输无轨胶轮化的发展,有望出现一个新的高 潮。 参考文献 [1] 戴绍成,李世文,李 芬,等 1 高产高效综合机械化采煤技 术与装备下 [M]1 北京煤炭工业出版社, 1998. 作者简介戴志晔1965 - ,女,山西祁县人,高级工程师, 现从事井下辅助运输防爆无轨胶轮车和掘进机的研究工作。 收稿日期 2002 - 10 - 18 ;责任编辑王宗禹 报废π梁翻新修复工艺的研究 张洪恩1,杨劲松1,张胜云2,章永成2,古晓兵3,孙兆谦4 1 1 太原东山煤矿,山西 太原 030043 ; 21 霍州煤电集团公司 白龙矿,山西 霍州 031400 ; 31 汾西矿业集团有限责任公司 高阳矿,山西 孝义 032306 ; 41 中国煤炭物产集团公司,北京 100713 摘 要π梁是煤矿井下支护采煤工作面顶板、保证安全生产的重要部件之一,承受着200～300 kN矿压变化的压力,全国每年报废约30万根,至今尚无一种成熟的修复工艺。介绍太原华模研究 所研究成功的一种“报废π梁翻新、接长新工艺” 。实践证明达到了部颁标准。 关键词报废π梁;接长;焊接工艺 中图分类号 TD355 文献标识码 B 文章编号 0253 - 2336 2003 02 - 0024 - 03 Research on renovated repair technology of abandonedπbeam ZHANG Hong2en1, YANGJin2song1, ZHANG Sheng2yun2, ZHANG Yong2cheng2, GU Xiao2bing3, SUN Zhao2qian4 11Taiyuan Dongshan Coal Mine , Taiyuan 030043,China;21Bailong Mine , Huozhou Coal and Electric Power Group Corp. , Huozhou 031400,China;31Gaoyang Mine, Fenxi Mining Group Corp. Ltd. , Xiaoyi 032306,China;41China Coal Material Industry Group Corp1, Beijing 100713,China 1 π梁失效分析 π形顶梁是2个对称的锯齿状π形型材口对口 焊接而成的空心钢梁,简称π梁。型号很多 2 10 ～41 6 m 。构造很简单,但综合机械性能要求很 高。与DZ单体液压支柱组成框架支护采煤顶板, 工作条件比较恶劣。其破坏形式一般有以下几种。 1疲劳断裂。 π梁在煤矿井下使用,随着时 间的增长,抗疲劳强度减弱,易产生疲劳微裂纹, 出现疲劳断裂。 2剪切断裂。 π梁在采煤工作面使用时,每 隔700～800 mm下面支承一根DZ型单体液压支 柱,伸出支点长900～1 200 mm ,延悬臂或倒悬臂 相当于单臂受力。在矿压突变时,超过剪切强度 后,抗剪性能降低,会在支点处剪切断裂[1]。 3两支点中间断裂。采煤的顶板不可能平直 光滑,故π梁的承受压力分布也不可能均匀,偶遇 顶板有凸出部分,在两支点中间时,矿压超过π梁 抗弯强度时而断裂[2]。 4焊缝开裂断裂。 π梁中间有2条对称焊 缝,其质量高低是决定π梁强度的关键,如果焊缝 质量不高,在矿压重力作用下要开裂、错位,会降 低强度而扭曲断裂。 5硬度偏高或偏低断裂。硬度是π梁综合机 械性能主要指标,而硬度的高低标志着热处理调质 工艺正确与否。因此,必须严格执行调质工艺,硬 度应在部颁标准的范围内,否则将出现脆断或韧断 现象。 6安全阀失调而断裂。在π梁下面支撑着 DZ型单体液压支柱,在矿压超过3812 MPa时三 42 第31卷第2期 煤 炭 科 学 技 术 2003年2月