矿井辅助运输无轨化关键技术

2020/1/281矿井辅助运输无轨化关键技术2020/1/282主要内容一、煤矿新型辅助运输应用概述二、无轨胶轮车的选型及配置三、无轨胶轮车辅助运输巷道规划四、基于WiFi的井下辐射漏泄综合移动通信2020/1/283一、煤矿新型辅助运输应用概述煤矿辅助运输是指煤矿井下除煤炭以外，人员、材料、设备和矸石等的运输。煤矿井下辅助运输可分为轨道辅助运输和无轨辅助运输两种。煤矿辅助运输在过去一般是在主要大巷里采用轨道电机车，上下山斜巷采用绞车，其他地点多采用小绞车或人工运输。2020/1/284新型辅助运输的主要形式有单轨吊车、胶套轮机车、卡轨车、齿轨车和无轨胶轮车运输等。新型辅助运输车辆的特点：运输能力大、可在起伏不平的巷道中实现连续运输，有一定的爬坡能力，能实现自动化控制及集装化运输。2020/1/285单轨吊车以特殊的工字钢为轨道，悬吊运行。连续运行，机动灵活，爬坡能力较强。最大的优点是与巷道底板状态无关，可以在起伏不平的巷道中运行。但对巷道断面大小、支护稳定性及支架强度有严格要求。用于倾斜巷道运输时，机车牵引单轨吊车，坡度要小于或等于18°，最佳使用坡度为12°以下，国外最大达40°。绳牵引单轨吊车坡度要小于或等于25°，国外最大达45°。根据牵引动力不同，分为钢丝绳绞车牵引、柴油机牵引和蓄电池电机牵引三种单轨吊车。需要进行多点直达运输的矿井应选择柴油机或蓄电池电机牵引的单轨吊系统。由于是自牵引，其运距不受限制，并可利用手动或气动导轨道岔，实现多分支线运输。生产效率高，事故少，经济效益好。1.1单轨吊车2020/1/286胶套轮机车系统是在使用普通钢轨的基础上，将机车的钢轮套上橡胶(或聚氨脂)圈套作轮缘踏面。同时，在机车制动系统中加装新型制动闸，以有效地加大机车牵引力和制动力。胶套轮机车可在5º～7°以下的坡度运行。当采用液压方法强制把车轮压在铁轨上时，机车的爬坡能力可达到8°，当坡度达到7°以上时，一般可采用齿轨机车。胶套轮机车借自重与胶轮的粘着力牵引和制动的，只能适用于在5º以下轨道上运行，用于沿煤巷掘进的起伏不定的巷道，也可以作为大巷和上下山齿轨机车系统的接力延伸系统。1.2胶套轮机车2020/1/287卡轨车除行走的垂直车轮外，还在车架两侧下部装有为防止车轮脱轨的水平滑轮，牵引方式有钢丝绳、柴油机和蓄电池等。安全可靠，弯道半径小，对巷道起伏变化适应性强，巷道交叉点工程量小，机械化程度高，机械硐室小，不受巷道支护条件的影响，不增加巷道支架负载，载重量大(为单轨吊的3倍)；钢丝绳牵引时爬坡能力强(可达45°)，适用于复杂巷道断面内的物料和人员运输，以及生产能力大的采区，要求巷道没有很大底鼓。由于车体活动节点多，检修和维护工作量较大。卡轨车防爆柴油机卡轨车适应巷道坡度不大于8°，具有承载量大、机动灵活、可进入多条分支巷道运送物料、易于实现由大巷至工作面顺槽直达运输的优点。1.3卡轨机车2020/1/288在普通钢轨中间加装一根顺长的牙条作为齿轨，在机车上增加1-2套驱动齿轮及制动装置，通过齿轮与机车内的驱动机构带动传动齿轮而运行，坡度可达14°。以防爆型柴油机为动力，采用机械或液压传动，分为齿轨机车、齿轨卡轨机车和胶套轮齿轨卡轨机车，具有载重量大、机动灵活、运距不限等优点，易于实现由车场大巷或斜井平硐至工作面的直达运输。但重量较大，造价较高，对巷道底板岩性有较高要求，有底鼓、遇水泥化和膨胀或泥水多的巷道不宜选用。轨道系统增设齿轨的齿轨机车，适应巷道坡度不大于8°；改造轮系，轨道系统增设卡轨或护轨的齿轨卡轨机车，适应巷道坡度8～12°。1.4齿轨机车2020/1/289无轨胶轮车又称无轨运输车，是一种以柴油机、蓄电池为动力，不需专门轨道使用胶轮在道路上自动行驶的车辆。英美称之为“自由驾驶车”，俄罗斯则称之为“自行矿车”。许多世界先进采煤国家大量生产和使用无轨胶轮车。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。1.5无轨胶轮车神华集团神东矿区以高起点、高技术、高质量、高效率、高效益为建矿方针，实现了采掘工作面生产集中化、主运输系统胶带化、辅助运输无轨胶轮化、井巷支护锚喷化、安全监测监视自动化。神东矿区是我国第一家成功地将无轨胶轮车作为煤矿井下辅助运输设备的矿区。实践证明，矿井辅运系统采用无轨胶轮车运输，是高产高效矿井建设必不可少的一个子系统。2020/1/2810无轨胶轮车适用条件如下：①适用于储层较浅、倾角不大的近水平煤层的矿井，最理想的是采用12º左右的副斜井，用这种运输车从地面到采区直接运送人员、材料、设备和矸石。②由于采用铰接车身，前部为牵引车，后部为承载车，可以在很小的曲率半径(3～6m左右)转弯，能够在起伏不平的巷道底板上自由驾驶，可整运液压支架，一车最多可运40人，运煤矸在20s内自卸完毕。③一般车体较宽(1.5～3m)，行驶巷道两侧需要有不小于220~300mm的间隙，因而需要巷道尺寸较宽，且最好是无棚腿支护，如锚杆支护、锚喷支护或砌碹巷道。底板抗压强度应不小于10~25N／cm²。2020/1/2811优点：能减少转载环节；使用灵活，通过能力大，机动性强，一机多用，安全可靠，运输能力大，初期投资少。特别是铲运车(LHD)，不仅可以用于煤炭运输和巷道掘进，而且还可以用来运送人员和材料，以及进行其他维修服务工作。可直接在较硬的巷道底板上运行，适合近水平煤层开采时工作面搬家运输，以及与连续采煤机配合使用，一般以蓄电池或柴油机作为动力，重载爬坡能力达到12°，空载达30°，可大大提高全矿效率，显著降低运输费用，采区内不设车场及相关硐室，特别适用于沿煤层开采的多分支巷道辅助运输，是矿井辅助运输的发展方向。缺点：对巷道要求条件较高，巷道断面尺寸要求较大；轮胎是无轨辅助运输车辆的易损件,井下胶轮车宜采用充填轮胎。2020/1/281220吨井下自卸胶轮车均配备水冷低污染柴油机和铂金干式尾气净化装置井下柴油机铲运胶轮车2020/1/281320吨井下自卸胶轮车井下防爆柴油机运人胶轮车MH-40柴油机支架搬运胶轮车2020/1/2814防爆柴油机无轨胶轮洒水车防爆柴油机双向行驶无轨胶轮车2020/1/2815二、无轨胶轮车的选型及配置2.1基本选型原则和依据①煤矿的开采形式；②巷道的具体条件；③运输对象的种类、数量、特点和服务范围等；④采用立井开采形式，车辆选型必须根据罐笼的尺寸、提升能力来确定最大外形尺寸（或最大解体尺寸）及整机质量（或最大解体质量）；⑤无轨胶轮车运行的巷道坡度一般不应超过14°。2020/1/2816车型选型应根据运输对象的特点和作业要求来确定。专用人车或指挥车——运人；自卸式材料车——运散料；固定式平板材料车——运小型设备；支架搬运车——运支架；多功能铲运车或防爆装载机——清理巷道、装载等。矿井视需要可配备洒水车、救护车、混凝土搅拌车、火药车、加油车、维修车和履带式采煤机搬运车等特种车辆。2020/1/2817总体结构型式选型无轨胶轮车总体结构型式有铰接式和整体式两种。铰接式车辆的转弯半径相对较小，对巷道的适应性比整体式车辆好；整体式车辆用于载重较小、巷道条件较好的场合。无轨胶轮车总体结构型式的选择，应根据运输对象的特点和要求、载重、巷道条件（如巷道断面大小、底板条件、坡度及最小转弯半径等）来选择。2020/1/2818驱动方式选型①坡度不大的硬化路面，运输车辆可选用4×2型驱动方式。②底板条件较差的情况下，运输车辆应选用4×4型驱动方式。③顺槽运输时，车辆应选用4×4型驱动方式。④重型车辆均应选用4×4型驱动方式。⑤一般巷道坡度在7°以下时可选用4×2型驱动方式；但道距离长，坡度大于7°时，应选用4×4型全轮驱动的车辆。2020/1/2819制动形式选型无轨胶轮车应设置工作制动、停车制动和紧急制动。紧急制动和停车制动可为一套系统，但与工作制动应是各自独立控制的两套机构。工作制动装置应尽可能采用湿式多盘制动器并尽可能布置在轮边；停车制动、紧急制动应尽可能采用失效安全型制动器。2020/1/2820外形尺寸选型①车辆外形宽度应根据煤矿井下巷道宽度具体考虑，车辆宽度＜巷道通过宽度－1000mm，如考虑会车，则两车辆宽度之和＜巷道通过宽度－1200mm；②车辆高度＜巷道通过高度－300mm，如果是自卸式或装载、铲运类车辆，还应考虑货厢升起和铲斗举起的高度；③车辆长度的选择应根据运输对象的特点和巷道的通过性能而定，巷道转弯外半径≥7~8m。2020/1/28212.2基于运输对象的选型及配置人员运输无轨胶轮车的主要运输对象有：人员、设备、材料、矸石及散物料、支架等几种。根据运输对象的不同，无轨胶轮车的选型原则有以下几种情况：人员运输设备运输材料运输矸石及散装料运输支架运输2020/1/2822人员运输人员运输是一种间断、集中性的运输，要求车辆运行快速、安全可靠，人员出入方便，乘坐舒适。《矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件》（MT/T989-2006）规定：运人车辆限速为25km/h。①运输工况：煤矿井下现行工作制一般为三班制，这样需要接送人员共6次。车辆行驶路程按单程算要12次。人员运输2020/1/2823②选型原则a）根据煤矿设计产量来确定运人车的数量一般是按每百万吨产量配置2.2辆运人车，如年产500万t原煤的矿井，500万tX2.2辆/万t＝11辆运人车，其中专项运人车可选其50%，剩余的50%车辆用客货两用式或其它车辆来替代。人员运输2020/1/2824b）根据巷道断面尺寸确定车辆的规格、品种和结构型式一般运人车辆宽度按巷道断面宽度不大于40%来确定，以便于会车；运人车的最大高度按不大于通过巷道的最高尺寸减去0.3m来选择。一般情况下，年产200万t以上的矿井可选用一部分专门运人车，200万t以下的矿井可优先考虑客货两用车。运人车辆一般选用整体式、4X2型驱动方式的无轨胶轮车，制动装置采用2套各自独立的控制机构。人员运输2020/1/2825设备运输井下的采掘设备、综采设备、刮板和胶带运输设备以及辅助生产使用的设备运输，也是辅助运输中的关键环节，其工作特点是需要运输的设备种类多、质量大、尺寸也较大，而且车辆一般不能用后翻式工作装置来卸载，需要运输类和铲装类设备配合使用。人员运输2020/1/2826①运输工况设备运输是在井下运输量基本平均时的一种运输方式。平时，需要运输设备的备件、胶带以及易损件等；在设备安装阶段和工作面搬家阶段，运输工作任务量较为繁重，这时，需要运输车辆、铲装车辆或特种车辆大类来配合运输，运距一般在8km以下，一般需要进出工作面顺槽，纵向坡度、横向坡度均较大，而且多为松软路面，运输条件相对较差。人员运输2020/1/2827②选型原则a）根据煤矿规划设计产量确定设备运输车辆的数量及品种在矿井开采初期，一般是按每百万吨产量配置3台运输设备车辆，随着采煤工作面的延伸，一般还需少量增补。车辆的吨位级可按1、2、3、5、8、25、40、50t来选用。其中，运输车辆可占选型车辆的75%，铲运类车辆占25%。设备运输的车辆一般选用整体式、4×2或4×4型驱动方式的无轨胶轮车，重型车辆均应选用4×4型驱动方式。巷道转弯半径较小时选用铰接式，车辆的制动装置采用2套各自独立的控制机构，尽量采用盘式制动器。人员运输2020/1/2828b）参考巷道尺寸来选型30t以上的车辆的宽度可按小于巷道宽度1m来选用，其它车辆应尽量按不大于巷道通过宽度的0.4倍来选择。车辆高度宜是整车高度离巷道可用的高度减去0.3m。人员运输2020/1/2829材料运输井下材料主要包括锚喷材料、支护材料及其它材料，例如金属网、树脂、锚杆以及局部轨道运输的轨道和枕木等。其特点是种类较多，并需要运输车辆有自卸功能。①运输工况材料运输也基本属于均量运输的一种方式，是根据井下生产和巷道开拓的需要来进行生产补给的一种运输。此时，纵向坡度、横向坡度不大，运输质量较小，尺寸也不大，运输条件一般。人员