矿山运输之轨道、矿车及机车

矿山运输主讲：徐侃2011.3概论1、矿山运输的定义2、矿山运输的特点3、矿山运输的分类概论矿山运输：将地下采出的有用矿物由采掘工作面运往地面转载站、选矿厂，将废石运到废石堆，或将人员、材料、设备及其它物料运入、运出的各种运输作业。因此，它是矿山生产的重要环节。矿山运输的特点：运量大、品种多、巷道狭窄、运距长短不一、线路复杂、可见距离短。因而，作业复杂、维护检修困难、安全要求高。概论矿山运输的分类：一、按运输设备划分有：1、有轨运输（如矿井机车运输、钢丝绳运输）；2、无轨运输（如矿用输送机运输、水力运输和架空索道运输）。概论矿山运输的分类：二、按运输空间划分有：1、矿石地下运输：指回采工作面到出矿溜井或采区矿仓之间的运输。矿石在阶段运输巷道装车并组成列车，由电机车牵引送到出矿溜井，或由输送机运输。2、矿石地面运输：采用电机车、架空索道、铁路火车或汽车将矿石运往选矿厂或用户，废石送往废石场。概论矿山运输的主要方式：1.轨道运输2.机车运输3.公路运输4.胶带运输机运输5.架空索道运输概论矿山运输的主要方式：1.轨道运输轨道运输是地下开采矿山主要的运输方式，轨道运输的主要设备有轨道、矿车、牵引设备和辅助机械设备等。矿车按用途分为：运货矿车、人车和专用矿车（如炸药车、水车）。运输的矿车主要有：固定车箱式、翻斗式、侧卸式、底卸式等。牵引设备：在斜巷（斜坡）主要是用绞车（卷扬机）通过钢丝绳牵引（提升）车辆（箕斗、串车）；在平巷和坡度很小的坡道主要是机车。辅助机械设备：主要有翻车机、推车机、爬车机、阻车器等。概论矿山运输的主要方式：1.轨道运输轨道运输的优点是用途广；生产量大，（由机车数量而定）；运距不受限制，经济性好，调度灵活，能沿分叉线路分别运输多种矿石。其缺点是运送是间断性的，生产效率依赖于工作组织水平；适用的巷道坡度有局限性（一般为3～5‰），线路坡度过大时难以保证运输安全。概论矿山运输的主要方式：2.机车运输机车运输是用机车牵引着一列矿车在轨道上运行。它是水平巷道长距离运输的主要方式。机车运输的主要设备是轨道、矿车和电机车。机车运输具有运量大、用途广泛、维修简单等优点，中国冶金矿山地下矿运输中以机车运输为主。矿用机车按使用动力不同，分为电机车和内燃机车两种。绝大多数矿山使用的是电机车，矿山井下使用的内燃机车，排放的废气必须经过净化处理，符合排放标准。概论矿山运输的主要方式：3.地下无轨运输地下采矿用无轨运输始于20世纪60年代初。美国和瑞典等国首先在地下采场采用胶轮柴油驱动的铲运机运输。70年代，欧美国家在一些矿山的阶段运输中采用自卸汽车运输。70年代，中国地下矿开始采用胶轮柴油驱动的铲运机，后又相继在阶段水平中采用自卸汽车运输。铲运机在中、短距离内使用较经济，通常用于采场搬运和短距离运输，当运距长时，运输能力将显著下降。地下汽车运输主要用于阶段运输矿石或直接采用斜坡道运至地面，并可兼作其他辅助运输。概论矿山运输的主要方式：4.胶带运输机运输胶带运输机：是一种连续运输的运输设备，具有很高的生产能力。组成：由机头、机尾和机身三部分组成。机头即传动装置，包括电动机、减速箱和带动胶带旋转的主动滚筒；机尾即拉紧装置，由拉紧滚筒和拉紧装置组成；机身包括胶带，托滚和托架。特点：胶带由托滚支托着，绕过主动滚筒和拉紧滚筒，用胶带卡子把两端连接起来，形成一个环形带。当主动滚筒旋转时，就带动胶带连续运转。目前井下应用的胶带运输机，每台长度为100～300米，胶带宽度300～1500毫米。概论矿山运输的主要方式：4.胶带运输机运输优缺点：运输能力大(可达3万t／h)、适用范围广(可运矿石、废石和各种粉状物料，在特定条件下也可运送人员)、安全可靠、自动化程度高、爬坡能力大(可达16º)和经营费用低等特点，但投资较高。分类：常用的有钢绳芯带式输送机和钢丝绳牵引带式输送机两种。钢绳芯带式输送机可作水平运输、倾斜向上(16º)和向下(12º)运输，也可转弯运输，单机运距可达15km。概论矿山运输的主要方式：5.架空索道运输架空索道就是通过架设在空中的钢丝绳悬挂矿斗，随着牵引钢丝绳的运动，矿斗也随着运动的一种运输方式。优点：可以直接跨越较大的河流和沟谷，翻越陡峭的高山，因而可以缩短两点间的运输距离，减少土石方工程量；并且无需构筑桥梁涵洞。适用条件：对于地处山区、产量不大的矿山，是一种比较有效的地表运输方法。概论矿山运输的主要方式：6.无极绳运输无极绳运输是利用钢丝绳循环往复，牵引固定在钢丝绳上的车辆或其他装备前进，从而解决矿井辅助运输问题。无极绞车是以钢丝绳牵引的普通轨道运输设备，适用于煤矿和金属矿山井下巷道长距离、多变坡、大吨位等的工作条件，如工作面巷道、采区上下山和集中轨道巷运输材料设备，运输线路内不经转载可直达运输地点。6.无极绳运输优点是：（1）运输能力不受运输距离的影响，可适应较长的运输线路，可实现双向运输；（2）煤炭和辅助运输可以合用同一运输系统，减少了运输设备；（3）运输适应性强，能在巷道弯曲，坡度变化条件下运输，还可以在运输中途摘挂车，并可根据需要，延长或缩短运输距离；（4）设备简单，价格低廉，安装不复杂，电控也简单；（5）对轨道和道岔等铺设要求不高，一般使用12kg/m～15kg/m钢轨即可；（6）能适用于坡度在14°以下的各种运输坡度，因此，有可能水平大巷和斜井联起来用一条无极绳运输，简化运输环节；（7）无极绳绞车电动机功率较小，防爆设备容易解决，适合于高瓦斯或有瓦斯突出危险的矿井中使用；（8）无极绳绞车安装位置比较灵活。如用平硐开拓或斜井倾角不大于14°，无极绳绞车可以设在地面；（9）为了减少摘挂车次数或增加运输能力，当坡度不大时，也可以采用每次挂两辆矿车的办法。无极绳运输的缺点是：（1）运行速度低，车与车之间必须保持一定距离，因此运量有限，只适合于中、小型矿井的井下运输；（2）大巷运输中，如果运输距离较长，一部绞车满足不了要求，需要多部绞车接力，增加转载环节，增加摘、挂钩人员；（3）需在运行中摘、挂钩，安全性差。工人劳动强度大，每处车场都需有固定的摘、挂人员，运输距离较长时，途中还需设专人紧钩，占用人员多；（4）无极绳运输系统不能运送人员；（5）钢丝绳和地滚等设施易磨损，维修工作量较大。矿山运输——有轨运输主要内容：第1章矿井轨道第2章矿用车辆第3章轨道运输的辅助机械设备第4章机车运输第5章井底车场运输第1章轨道运输轨道运输一般是指机车运输，是目前我国金属矿山井下长距离运输的主要方式，担负的基本任务是运送矿石、废石、材料、设备和人员等。它是矿井提升系统的重要组成部分，同时也是决定矿山生产能力的主要因素之一。优点：轨道运输的运距不受限制，运输成本低，便于矿石分类运输。缺点：轨道运输是不连续的，生产效率取决于调度及管理水平。适用条件：适用的巷道坡度不能太大（一般为3‰～5‰），线路坡度太大时运输安全难以保证。轨道运输的主要设备：有轨道、矿车、牵引设备和辅助机械设备等，其中牵引设备绝大多数矿山都以电机车尤其以架线式电机车为主。第1章轨道运输1.1轨道结构轨道的作用：是把车轮的集中载荷传播、分散到巷道的底板上，使列车沿轨道平稳、高速运行。架线式电机车的轨道不仅是电机车、矿车的运行轨迹，同时也是回电电流的导体，是架线电机车供电牵引网络的重要组成部分。铺设轨道是为了减小车辆运行的阻力。轨道铺设应牢固而平稳，并具有一定的弹性，以缓和车辆运行的冲击，延长轨道和车辆的使用年限。第1章轨道运输1.1轨道结构轨道铺设的质量是列车能否正常行驶的关键。因此，轨道线路应力求平直，在拐弯的地方，在可能的情况下尽可能采用较大的曲线半径，减少列车运行阻力，同时避免过多的线路起伏，以免增加列车运输的困难。矿井轨道：是由上部建筑和下部建筑所组成的。上部建筑包括钢轨、轨枕、道床和连接零件；下部建筑就是巷道底板。第1章轨道运输1.1轨道结构井下巷道中铺设的轨道通常是窄轨轨道。它除了轨距窄、钢轨轻以外，与地面铁道没有什么区别。轨道主要由道轨（钢轨）、轨枕、道渣和联接件组成，如图1-1所示。图1-1轨道结构1-钢轨；2-轨枕；3-垫板；4-道钉；5-道渣；6-水沟第1章轨道运输1.1轨道结构1)道轨也叫钢轨，作用是承托和引导运行的车辆。钢轨的类型是以单位长度的重量“公斤／米”来表示的，矿用钢轨有轻型和重型两种，前者有8、1l、15、18和24公斤／米，后者有33和38公斤／米。钢轨越重，强度越大，稳固性越好。（书表1-1矿用标准钢轨的规格）钢轨类型的选择：与阶段的生产能力，机车重量、矿车容积、使用地点、行车次数和行车速度有关。例如生产能力小的矿山，采用1.5吨的电机车，可选用l1～15公斤／米的钢轨；若产量大，采用l4吨的电机车，则可选用24～38公斤／米的钢轨。（如书表1-2）钢轨的断面一般是工字形，钢轨由轨头、轨腰和轨底组成。（如书上图1-2）。第1章轨道运输1.1轨道结构1)道轨也叫钢轨，钢轨的断面一般是工字形，钢轨由轨头、轨腰和轨底组成。（如书上图1-2）。钢轨高度；轨底；轨头宽度；轨腰厚度表1-1矿用标准钢轨的规格钢轨型号(kg/m)断面尺寸(mm)断面面积(mm2)理论质量(kg/m)标准长度(m)高底宽顶宽腰宽轻轨8655425710768.425~101180.566327143111.206~10159176377188014.726~101890804010230718.067~1224107925110.9312424.467~12重轨381341146813495038.73312.5431401147014.5570044.65312.5,25表1-2运输量与机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系运输量(万t/a)机车质量(t)矿车容积(m3)轨距(mm)钢轨型号(kg/m)＜81.50.5~0.660088~151.5~30.6~1.26008~1115~303~70.7~1.260011~1530~607~101.2~2.060015~1860~10010~142.0~4.0600,76218~24100~20014,10、20双机车牵引4.0~6.0762,90024~38＞20014,10、20双机车牵引＞6.0762,90038第1章轨道运输1.1轨道结构2)轨枕轨枕的作用是承受钢轨传来的载荷，并将它传递到大面积的道渣上；固定钢轨，缓冲行车的震动，保证车辆平稳而安全地运行。轨枕分：有木质的、金属的和钢筋混凝土的等，目前我国地下矿山主要使用木质轨枕，即枕木；近年来已开始使用混凝土轨枕。金属轨枕价格较高，一般不用。第1章轨道运输1.1轨道结构2)轨枕木轨枕能很好地保证轨道的稳定性，加工制作方便，具有足够的强度和弹性，钢轨在枕木上的固定简单。但，木轨枕容易腐朽。所以，通常应进行防腐处理，以延长它的使用年限。（木轨枕的规格见书表1-3）轨枕间距一般小于0.8米。表1-3木轨枕规格轨距(mm)轨型(kg/m)长度(m)宽度(mm)高度(mm)上宽下宽60015、1812001200150120150150120120241200120016013016016014014076215、1815001500150120150150120120241500150016013016016014014090015、18160016001501201501501201202416001600160130160160140140允许偏差±20-10-10±10第1章轨道运输1.1轨道结构2)轨枕钢筋混凝土轨枕：使用寿命长，维修费用少；抗压强度高；抗腐蚀性能好；取材和制造方便。但，重量大，导电；增大轨道的整体刚度；铺设及修理的劳动强度大。为节省宝贵的木材资源，主要运输巷道尽可能用钢筋混凝土轨枕，为了减少钢筋混凝土的导电性，可在垫板和轨枕之间放置绝缘板，例如橡胶、压缩木板和夹布胶木等制成的绝缘垫。（钢筋混凝土轨枕主要规格见书表1-4）表1-4钢筋混凝士轨枕主要规格轨型(kg/m)轨枕厚度(mm)顶面宽度(mm)底面宽度(mm)长度(mm)轨距600轨距7