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第三章 大巷运输及设备 第一节 运输方式选择 本矿井设计生产能力为3.0Mt/a，实行1矿1面，井下运输包括煤炭运输和矸石、材料、设备以及人员等辅助运输。 一、井下煤炭运输方式的确定 根据矿井开拓部署和目前国内外井下煤炭主要运输方式，本设计对于井下煤炭运输考虑采用胶带输送机运输方式。 由于胶带输送机运输具有运量大、运输连续、转载环节少、运营费用省等主要优点，而且效率高、操作简单，易于实现集中控制和自动化管理，尤其适合于高产高效工作面的矿井，虽然设备投资高，但是克服了矿车运输主要存在运输不连续、转载环节多、运营费用高、自动化程度低、井巷工程量大等缺点。 淮南新区的潘一、潘三矿由于受当时开采技术及设备选型限制，设计采用了底卸式矿车运煤，实践证明这种运输方式存在着诸多弊端，目前均已进行了改造。而后来设计的新集矿区花家湖矿及淮南新区谢桥、张集矿井煤炭运输都采用了目前国内外普遍使用的胶带输送机运输方式，投产后均取得了良好的经济效果。 本矿井初期移交1个综采工作面，工作面生产能力为2.85Mt/a，井下煤炭运输量大，若采用矿车运输，不仅采区车场难以实现日产万吨煤的运输要求，井底车场线路布置也较复杂。因此本设计井下煤炭采用胶带输送机运输。 二、辅助运输方式的确定 矿井达到3.0Mt/a生产能力时，移交1个采区1个综采工作面，5个掘进头，最大运输距离前期1.0km，后期6.0km。巷道坡度集中大巷和石门一般为3‰，最大件重量19.6t。井下辅助运输任务包括矸石、设备、辅助材料及人员等。 本矿井可采煤层多（13层），煤层（组）间距大，最小平均间距为11-1至9煤层66.90m，上部17-1至下部1煤层平均间距达到391.7m,石门联系工程量大；井田主要可采煤层松软，其顶板除1煤层以砂岩为主外，其余均以泥岩、砂质泥岩为主，顶板条件差，为便于掘进成巷、减少巷道维护费用，各组大巷以及各采区上山均以岩巷为主。 矿井产矸率按煤炭生产能力的10％考虑，则年掘进矸石量为3.0万吨，如此巨大的矸石量成为井下辅助运输的主要任务。从国内外生产矿井的实际情况来看，对于产矸率高的矿井，采用矿车运矸、副井罐笼提矸日益成为制约其生产能力提高的瓶颈；而井筒箕斗提矸结合井下胶带机运矸由于具有运矸连续化、提矸能力大以及减轻副井提升压力的优点，目前已被越来越多矿井采用，如德国罗森纳矿、桃冲铁矿以及铜化集团公司新桥矿等。本设计通过可行性分析和论证，推荐中央回风井装备一套5t矸石双箕斗用于井下矸石提升。 目前国内外井下辅助运输形式有隔爆特殊型电池电机车、防爆低污染柴油机胶套轮齿轨卡轨车、无轨胶轮机车以及胶带输送机等。由于本矿井先期开发的东区煤层倾角较大（14～16），而胶套轮齿轨卡轨车和无轨胶轮机车最大爬坡能力分别为14和12，因此上述几种运输方式均不能独立完成井下辅助运输，采区内部材料、设备、人员以及矸石等仍需要矿车运输；此外矿井首采区东二（13-1）及东二（11-2）两区的服务年限仅5年左右，需要及时打开东三采区，且水平运输及回风巷道均为岩巷，岩巷掘进工程量大，为保障生产的持续性，宜选用先进的快速掘进设备以适应高产高效工作面接替的需要，与之配套的辅助运输设备应具有连续、快速运输特点。 通过调研分析，掘进工作面的掘进效率很大程度上取决于排矸速度。如德国罗森纳矿掘进工作面采用锚掘机掘进，后面配套刮板机、破碎机和胶带机运矸，矿车运输材料，在掘进断面23～25m2、双层支护的情况下掘进月进度达210m。因此结合本矿井的开采技术条件，针对井下辅助运输形式，就胶带机、无轨胶轮车等分别与电机车组合，设计提出3个方案进行比较论证 方案Ⅰ井下大巷、石门掘进矸石采用胶带机运输，矸石胶带机铺设在轨道巷道中，采区内部矸石及其它辅助运输采用蓄电池机车牵引1.5t矿车运输，矸石分别通过胶带机溜矸眼、矿车翻罐笼至矸石胶带机斜巷进入矸石仓。 方案Ⅱ井下大巷、石门掘进矸石采用无轨胶轮车运输，无轨胶轮车布置在轨道巷道中。采区内部矸石及其它辅助运输采用蓄电池机车牵引1.5t矿车运输，矸石分别通过胶轮车溜矸眼、矿车翻罐笼至矸石胶带机斜巷进入矸石仓。 方案Ⅲ井下辅助运输均采用蓄电池机车牵引1.5t矿车运输，矸石通过井下翻罐笼、矸石胶带机斜巷进入矸石仓。 三个方案的共同点是除大巷、石门矸石运输外，其它辅助运输基本相同，其技术经济比较见表3－1－1。 方案Ⅰ优点 1．大巷和石门掘进矸石实现连续化运输，运输能力大，效率高； 由于矿井首采区服务年限短，为保障生产持续化和扩大再生产，工作面在投产5年后即需要转入东三采区，此间大巷、石门快速掘进出矸量为222kt/a，本方案能满足快速掘进及时排矸的要求。 2．矸石运输便于实现自动控制和自动化管理； 3．矸石胶带机采用吊挂式布置在轨道石门、大巷中，不妨碍其它辅助运输，巷道利用率高，单位造价仅增加2532元/m。 方案Ⅰ缺点 1．由于掘进矸石需要破碎，掘进工作面作业环境较差； 2．运矸胶带机采用吊挂式，距离巷道底板2.2m，胶带机安装、维护和更换不方便； 3．胶带机需要台数多，巷道断面大，设备和井巷投资较高。 井下辅助运输方案比较表 表3－1－1 名 称 项 目 方案Ⅰ （胶带机＋蓄电池机车） 方案Ⅱ （无轨胶轮车＋蓄电池机车） 方案Ⅲ （蓄电池机车） 运输分工 胶带机 运送大巷、石门掘进矸石； 蓄电池机车 运送人员、材料、设备及采区内矸石 无轨胶轮车 运送大巷、石门掘进矸石； 蓄电池机车 运送人员、材料、设备及采区内矸石 蓄电池机车 运送井下掘进矸石、人员、材料、设备等 设 备 配 备 投 产 时 -709～-777m矸石胶带机斜巷胶带机410m1台； -762m轨道石门胶带机700m1台； -762m轨道大巷胶带机200m1台； -762m胶带机大巷胶带机200m1台； -762m转载胶带机200m1台； 8t蓄电池机车2台； 1.5t矿车165辆 －709～－777m矸石胶带机斜巷胶带机410m1台； 8t蓄电池机车3台； 1.5t矿车183辆； 8t无轨胶轮车11辆； －709～－777m矸石胶带机斜巷胶带机410m1台； 8t蓄电池机车3台； 1.5t矿车183辆； 三 采 区 同 采 增加 -762m转载胶带机330m1台； -762m轨道大巷胶带机2200m2台； -762m轨道石门胶带机940m1台； 8t蓄电池机车8台； 1.5t矿车126辆 增加 8t蓄电池机车8台； 1.5t矿车126辆； 8t无轨胶轮车8辆； 增加 8t蓄电池机车13台； 1.5t矿车198辆 设备 投资 万元 投产时 537.23 2797.87 291.68 三采区同采时 增加 1280.64 增加 2085.43 增加 421.53 合计 1817.87 4883.30 713.21 辅助运输 大巷 断面 B5.0m、S净19.8m2、S掘22.6m2 B＝4.9m、S净16.7m2、S掘＝19.4m2 B5.0m、S净16.8m2、S掘19.4m2 长度 500m初期/5920m远期 同方案Ⅰ 同方案Ⅰ 造价 12809（元/m） 11981（元/m） 10277（元/m） 投资增减 126.60/1498.94万元 85.2/1008.76万元 0/0万元 排矸系统井巷工程量/投资 1092m/1334.82万元 1012m/1318.32万元 777m/886.15万元 风井排矸系统装备（万元） 750 750 750 方案投资合计（万元） 2748.65/2779.58 4951.39/3094.19 1927.83/421.53 注辅助运输大巷投资增减项均以方案Ⅲ为基数。 方案Ⅱ优点 1．无轨胶轮车机动性强，可实现一机多用； 2．无轨胶轮车比较灵活、速度快，运距长短皆可，且具有一定的爬坡能力； 3．掘进工作面不需要破碎矸石，作业环境较好。 方案Ⅱ缺点 1．为满足快速掘进要求，初期需要无轨胶轮车11台，远期要增加8台。胶轮车属进口设备，投资高； 2．掘进矸石运出时间为3h，装车时间10min,初期、远期循环时间分别为26min和47min。排矸不连续，影响快速掘进。 3．矸石运输频繁，在中央轨道石门区段与其它辅助运输有冲突； 4．巷道工程量较大，且运输线路每隔100～150m需要设立错车硐室，井巷工程投资较高； 方案Ⅲ优点 1．井巷工程量最小，巷道单位工程造价最低，投资最省； 2．采用机车运送矸石和其它辅助运输，设备投资最少； 3．运输设备单一，管理方便； 4．掘进工作面不需要破碎矸石，作业环境较好。 方案Ⅲ缺点 1．矿车运输能力小、不连续，且在掘进工作面装车调度时间长。设计选用了国外先进的快速掘进成套设备，月进尺可达210m，难以满足快速掘进的排矸要求。 2．矿车运输转载环节多、效率低，运营费用高、自动化程度低。 3．人员多、成本高、效率低。 通过上述分析，方案Ⅰ虽然巷道工程量稍大，投资相对较高，但井下矸石实现了连续运输，运输能力大、效率高，能够适应高产高效工作面接替的需要；据调研，胶带机运矸最大粒度可达250mm，铺设角度可达18，从桃冲铁矿和新桥矿等实际使用情况来看，普通胶带机寿命达2～3年，使用效果良好，系统运行可靠。因此设计推荐井下矸石运输采用方案Ⅰ，即井下运输石门和大巷掘进矸石至井底矸石仓实现胶带机连续运输。 采区内部掘进矸石及辅助材料、设备等运输采用8t隔爆特殊型电池电机车牵引1.5t矿车运输，轨道上山采用防爆液压绞车提升，顺槽采用无极绳运输。 第二节 运输设备选型 一、煤炭运输设备 矿井初期移交的东二（13-1）采区工作面的出煤，经顺槽胶带机、上山胶带机及中央胶带机运至井底东煤仓，并经装载胶带机装载至箕斗上提，矿井后期西翼的煤炭经由西翼胶带机斜巷运至井底西煤仓。 矿井东翼中央胶带输送机及东二（13-1）上山胶带输送机均选用DX系列。 矿井移交时井下煤炭运输系统及胶带机选型见图3-2-1。 二、 辅助运输设备 （一）胶带机运输系统 矿井开拓运输巷道和回风巷实行快速掘进、排矸连续运输，矸石由掘进头经刮板输送机至分区石门或大巷胶带机，转载至中央轨道石门矸石胶带机，通过车场矸石胶带机斜巷卸入井底矸石仓。矿井后期西翼的掘进矸石经由西翼矸石胶带机斜巷运至井底矸石仓。 矸石胶带机选用TD75系列可伸缩胶带输送机。 （二）轨道运输系统 轨道运输系统主要用于服务井下材料、设备和人员以及采区内掘进排矸。本矿井属高瓦斯矿井，井下选用XK－9/100－KBT防爆特殊型蓄电池电机车。 列车组成按启动运行发热、重车下坡制动进行计算及校核，以及 井下运距运量的需要，设计每列车15辆1.5t矿车组成。 按每列车15辆矸石车计算，矿井投产时所需电机车2台，其中 1台备用。 蓄电池电机车充电设备选用MKC－100/0210－di型矿用隔爆型快速充电机，矿井投产时需2台，其中1台备用。 矿井后期3个采区同时开采，矿井所需电机车运矸列车组成仍为每列车有15辆1.5t矿车组成，共需电机车8台，其中2台备用。 矿井采用900mm轨距；井下主要巷道采用30kg/m钢轨；次要巷道采用15kg/m钢轨。 井下运输车辆配备见表3-2-1。 井下运输车辆配备表 表3-2-1 名 称 型 号 载重量（t） 外型尺寸 长宽高 轨距 mm 轴距 mm 自重 kg 数量 （辆） 矿车 MG1.7-9B 1.5（煤） 2.7（矸） 240011501150 900 750 974 165 材料车 材料车 MC1.5-9B MLC5-9 1.5 5 240011501150 210011501300 900 900 750 600 795 790 10 10 平板车 平板车 平巷人车 MPC5-9 PC20 PRC-18 5 20 1.5 21001150480 430014001525 900 900 900 600 1700 780 1490 25 30 10