常用的煤矿辅助运输设备.doc

常用的煤矿辅助运输设备 煤矿辅助运输机械化是个很复杂的问题。它与各国甚至各局矿的具体地质条件及井巷开拓方式密切相关，因此，各国实现煤矿辅助运输机械化道路不尽相同，甚至在同一个国家，不同矿区，差别也很大。德国鲁尔矿区以单轨吊为主，占95，卡轨车仅5。萨尔区则相反，卡轨车占95，单轨吊占5，而捷克则全部采用单轨吊。我国幅员辽阔，煤矿很多，煤层地质条件不一，井型各异，机械化程度也不尽相同。因此，辅助运输形式不能单一，要多样化。现根据国内外实践经验，并结合我国实际情况，对目前国内外常用的几种主要辅助运输设备分析如下。 1 单轨吊车 按牵引动力分有柴油机、蓄电池和绳牵引单轨吊车。使用最多的是柴油机单轨吊车，其特点是体积小，机动灵活，通过巷道断面小，转弯半径小。一台机车可以在数个工作面进行作业，其悬吊轨道延伸比较容易，它可在多岔道长距离范围内运输，可实现从井底车场甚至从地面（平峒或斜井开拓时）至采区工作面的不经转载的直达运输。由于是吊挂式运输，与巷道底板状况无关，巷道空间可以得到充分利用。除日常的运人、运料和运设备以外，还可实现轻型液压支架的整体搬运。 单轨吊车本身的运载能力可以很大，但是由于受巷道支护强度和稳定性以及巷道顶板状况的限制，一般最大单件重量3m长轨为12t；2m长轨为16t。运行速度最大2m/s。太大、太重的设备需要解体运输。 单轨吊车爬坡能力较强，机车牵引可达18，绳牵引可达45。但是，随着坡度增大，允许机车牵引的有效载荷明显减小，所以，设备适用的爬坡角度柴油机单轨吊应在12以内（短距离运输也不应大于16），绳牵引单轨吊应在25以内。 单轨吊车在运行中有一定的侧向摆动，所以在确定巷道断面安全间隙时，应在煤矿安全规程规定值的基础上增加20。 单轨吊车可用于大巷、采区上下山及采掘工作面的巷道运输，弯道水平半径不小于4m，垂直半径不小于8m。 根据国外经验，采用单轨吊系统基本上可以解决整个矿井的辅运机械化问题。 我国许多中小型矿井，包括某些大型矿井的井筒及巷道断面较小，巷道系统比较复杂，而既成的井型及巷道系统又不易改造，如果这些矿井的巷道顶板比较稳定，支护条件较好，运输的单件重量不太大，特别是那些巷道有底鼓的矿，选用单轨吊运输系统是比较合适的。 2 卡轨车 卡轨车包括绳牵引、柴油机和蓄电池卡轨车。 其特点是整机重量落在巷道底板的双轨上，与巷道支护条件无关。由于它具有防掉道的卡轨轮和可靠的制动系统，所以能以较高的速度安全地在轨道上运行，但对巷道底板有一定要求，底鼓明显、积水较多的巷道不宜使用。 绳牵引卡轨车的突出优点是承载能力大，爬坡能力强，可适用于较大坡度，一般无极绳牵引时可达25；以滚筒绞车方式牵引时可达45。因此，绳牵引卡轨车适用于运载单重较大的设备（大于12t）、爬大坡度（大于12）和弯道较少的运输系统，例如通过暗斜井或采区上下山运输重型液压支架等大型机电设备。绳牵引卡轨车的主要缺点是只适用于固定运输巷的运输，不能进入多条分支轨道巷。当需要进入其它运输巷时，须经车场或转载站转运，因而形成多段运输，这样，占用设备多，运输效率低，劳动强度大，设备选用率不高。绳牵引卡轨车运距受限，一般不超过2km；钢丝绳易磨损，更换不便。 柴油机和蓄电池卡轨车克服了绳牵引卡轨车上述缺点，运行机动灵活，可进入多条分支巷道运送物料，但其自重较大，爬坡能力有限，最大爬坡角度为1/10～1/6（5.7～10）,带齿轨时最大不超过18（实际使用至15）。 3 齿轨车、胶套轮机车和蓄电池机车 电机车是煤矿井下运输广泛使用的一种机车，它靠钢轮与轨道的粘着力驱动。由于受轨道状况和制动的限制，一般只能在坡度3‰～5‰的平巷中运行，最大不超过30‰（1.7）,英国规定最大不超1/15（3.8）。基本上没有爬坡能力，可谓是平坡机车，不能进入采区。近年来，为了提高电机车的爬坡能力，英国研制了两种新型机车系统齿轨机车和胶套轮机车。 齿轨机车是一种在坡道上依靠机车的齿轨轮与轨道中间的齿轨啮合传动运行的机车，而在平道上它与普通机车一样，靠钢轮与轨道的粘着力运行。它可直接进入上、下山斜巷和起伏不平的工作面运输巷和回风巷。这种机车的动力主要是柴油机，也有用蓄电池和架线电力的。齿轨机车的主要缺点是自重和转弯半径较大，不大适合在采区运行。如果巷道变坡较多，则铺设齿轨太长影响成本和车速。因此，这种机车只宜用于水平大巷及与其相连的主要上、下山运输。 胶套轮机车是在使用普通轨的基础上，在机车驱动轮的踏面上加一层胶质轮套，从而增大了驱动轮与钢轨表面的粘着系数，同时，在机车上增设新的可靠的制动装置，使机车的爬坡能力大大提高，其爬坡角度可达1/10（5.7）,适用于采区的材料、设备和人员运输。现在英国的蓄电池机车和柴油机车几乎全部都是采用胶套轮。我国自行研制的CK-66、CK-30柴油机车以及6t、10t和230kW的蓄电池机车都是采用胶套轮的。 轮齿轨卡轨机车是另一种多功能的复合型机车，它将卡轨车、齿轨车和胶套轮机车结合在一起，并具有这3种机车的功能和特点。例如我国自行研制的CK-66柴油机胶套轮齿轨卡轨车，不仅具有3种机车的功能，还可与现有的井下轨道运输系统兼容，在600mm和900mm轨距的轨道上都可以使用。既可在专用轨道上运行，又能在普通轨道上运行，因此，对井下现有轨道运输系统的改动工程不大。这种机车在平道和5.7以下坡道上可用胶套轮高速运行。在大于5.7和小于18（一般以不超过15使用为宜）的坡道上用齿轨低速运行。它可直接进入上下山斜巷及工作面运输巷和回风巷，实现大巷→上下山→采区巷道一条龙运输。若为平峒或斜井开拓时，可实现从地面至采区工作面不经转载的直达运输。这种机车对巷道支护无特殊要求，但底鼓或积水较多的巷道不宜使用。 蓄电池电机车的优点是无排气污染，运转热量小，噪音低。缺点是受蓄电池能重比的限制，功率偏小，自重较大，每千瓦功率重量相当于柴油机的2．5倍，不利于重载爬坡；每工作3～4h需更换蓄电池充电；造价较高；近年来，国外研制出高能量的CSM电池，但近期内仍难以达到柴油机的能重比指标。所以蓄电池电机车多用于巷道平缓，载荷较小的短途运输。对于巷道坡度大、运输距离长、作业频繁、载荷较大的运输，最好采用柴油机车。由于蓄电池的能力较小，效率较低，充放电管理复杂，维修费用较高，所以蓄电池机车的推广应用受到限制。 4 无轨胶轮车 这是一种用于井下的在巷道底板上运行的胶轮运输车，它由牵引车和承载车组成，前部为牵引车，后部为承载车，前后车铰接，主要以柴油机或蓄电池为动力，也有少数拖电缆的胶轮车（梭车），它们所占无轨胶轮车的比重大约分别为85、10和5。按其用途可分运输类车辆与铲运类车辆。运输类车辆包括运人车、运货车和客货两用车，主要用于长距离的人员、材料和中小型设备的运输。这类车辆约占无轨胶轮车的75上。铲运类车辆包括铲斗、铲叉多用式装载车和支架搬运车，主要用于液压支架和大型设备的铲装运输。这类车辆较少，约占无轨胶轮车的5。其余为工具车等专用车辆。无轨胶轮车运行灵活，装卸方便，水平转弯半径小（4～6m左右）；爬坡能力强（最大可达14）；运行速度快（重载支架车可达1～3m/s，运料车和运人车可达2～8m/s，蓄电池为动力的车速较慢，一般为1.5～2.5m/s）；载重能力大，可以整体搬运液压支架等重型设备。并实现从地面（平峒或斜井开拓时）直至采区工作面不经转载的直达运输。但要求巷道断面宽度较大（一般不小于3.6m）和无柱支护（如锚杆、锚网、锚喷或砌石旋等）；对巷道底板的硬度和不平度都有较高的要求，底板抗压强度应不小于10～25N/cm2，最好是砂岩或砂质页岩等较完整的底板条件。若底板较软或破碎时，需铲平清理，甚至需铺混凝土路面进行硬化处理或加垫板，路面平整度应在150mm以内。要求巷道有较大的垂直弯道半径（R50mm）。该设备多用于赋存较浅、倾角不大的近水平煤层矿井中。也可用于顶底板条件较好的竖井开拓方式的矿井。在美、澳、南非和英国用得较多。在我国神东公司和济三煤矿用得较好。目前我国其它一些煤矿正在推广使用 柴油机无轨胶轮车是由英国于1959年首次用于煤矿井下。70年代初美国也开始在煤矿井下使用柴油机无轨胶轮车，后来美国又研制成功了蓄电池无轨胶轮车和蓄电池支架搬运车。与此同时英国也研制出多种型号的柴油机支架搬运车和拖电缆的无轨胶轮车。 我国煤矿的无轨胶轮车运输起步较晚。直至1988年才开始从英国、澳大利亚、南非和美国等国家引进无轨胶轮车等设备。据统计，到目前为止大约有一百多台的外国柴油机、蓄电池无轨胶轮车已进入我国市场。 在引进吸收国外先进技术的基础上，上世纪80年代末我国开始自行研制矿用无轨胶轮车。河北煤炭研究所首先研制出DZY-16型柴油机支架搬运车和WY-20型柴油机无轨胶轮车，分别用于潞安漳村煤矿和山西雁北地区乡镇煤矿。接着煤炭科学研究总院太原分院和常州科研试制中心，先后研制成功了多种柴油机无轨胶轮车及其配套设备。改变了完全依赖进口的局面，但无论数量和品种都不能满足我国煤矿生产的需要。质量也还需要提高。某些车辆和关键元部件仍需从国外进口。要加快国产化的速度。我们仍需继续努力开发和生产更多品种和数量的无轨胶轮车及其配套设备。加速实现我国煤矿辅助运输的现代化。 5 无极绳连续牵引车 这是我国科技工作者首创的一种新型高效的煤矿辅助运输设备。它吸取了绳牵引卡轨车和无极绳绞车的优点，克服了它们的缺点，特别适合我国国情。它主要由无极绳绞车、张紧装置、梭车、尾轮、压绳轮、托绳轮和人车等组成。可直接利用井下现有的轨道系统，不需对轨道及巷道进行改造。 绞车是整个系统的动力源，由电动机驱动。通过滚筒旋转，借助钢丝绳与滚筒之间的摩擦力达到传送重物之目的。梭车用来牵引矿车、平板车、材料车和人车等车列，并有固定钢丝绳和储存钢丝绳等功能。可带或不带紧急制动，根据用户需要配置。梭车前后两端是碰头，通过碰头与牵引车连接，可实现顶车或拉车两种运输方式。 无极绳连续牵引车采用机械传动方式，结构紧凑，操作简单，维修方便，可靠性高。它可取代多台小绞车的接力运输，实现工作面巷道设备、材料和人员不经转载的连续运输，节省了中途摘挂钩的时间。实践证明，使用无极绳连续牵引车可简化运输环节，减少辅助人员，改善工人劳动条件。运行安全可靠，操作和维修都比较方便，经济和社会效益明显。该设备的售价也不高，一般中小煤矿都买得起，特别适合我国煤矿的需要，是一种比较经济实惠的煤矿辅助运输设备，很值得推广应用，基本上可取代目前运输巷的调度绞车接力运输。 煤矿井下的辅助运输机械化问题，主要集中在采区，因为采区的条件恶劣，难度最大，而运输巷的辅助运输则是采区辅助运输的一个最薄弱的环节。坡道起伏变化，而且坡度较大，一般均在2～15，普通无极绳绞车无法适应。许多煤矿都采用调度绞车接力运输。用人多、速度慢、效率低，且常出现掉道、脱轨等安全事故，是煤矿辅助运输亟待解决的一个问题。针对这种情况，无极绳连续牵引车的研制成功和推广使用，较好地解决了这个问题。 6 复式能源电机车 这是一种架线蓄电池两用机车。这种机车在有架空线巷道运行区段，将集电弓升起，从架线获取电能向电机供电，同时向车载蓄电池充电以备用。当机车到无架空线区段运行时，将集电弓降下，自动转换成由蓄电池供电。这就免除了到井下充电峒室充电的环节，因而，节省了充电设备和充电时间，也省去了更换蓄电池电源箱的繁重体力劳动。 在复式能源电机车中，除集电弓与架空线接触处防爆问题未解决外，其它各电气部件皆是防爆的，因此该机车可用于大巷和采区牵引矿车或编组列车，完成井下煤炭、矸石、材料、设备及人员等的运输任务。 复式能源电机车上世纪80年代始于英国，90年代初德国也研制成功了。复式能源电机车克服了架线电机车和蓄电池机车的缺点，保留了它们的优点，运行安全可靠，机动灵活，没有排气污染，运转热量小，噪音低，是环保型的机车。该机车的运行成本较低。在有架空线区段运行时机车自动充电，节省了充电时间和繁杂的充电管理程序。可利用井下现有的轨道系统，不需作任何改造。机车的使用范围大大拓宽了。不仅能在大巷运行，也可在采区运行。可实现从井底车场，甚至从地面（当平峒或斜井开拓时）直至采掘工作面端头不经转载的直达运输。从而大大减少了运输环节，提高了运输效率。 复式能源电机车这种新型高效的煤矿辅助运输设备，把机械工程和电子工程的最新成果有机地结合起来，〖JP2〗成了新一代的矿用机车。在英国和德国的煤矿、隧道等工程中得到了成功的应用。它也能适用我国许多煤矿的条件。它可使我国煤矿井下现有的辅助运输系统大大简化，可节省大量的辅助运输人员，对提高煤矿的全员效率，增加煤炭生产，减轻工人的体力劳动和提高安全生产程度等起重要作用。