立井开拓矿井无轨胶轮车运输7.2m大采高支架方案选型 2013-11-01 陈留耀
摘要：分析无轨胶轮车在立井开拓矿井的巷道要求，针对王庄煤矿后备区的实际巷道情况，对无轨胶轮车运送大采高支架的方案进行选择比较，经过比较得出了无轨、有轨并存运输，集中换装的大采高支架运输方案。
关键词：支架搬运车、大采高支架、换装
1、辅助运输发展概况：
随着采掘工作面装备的机械化程度提高，设备吨位增大，特别是大采高采煤工艺推行，辅助运输成为制约矿井效率提高的重要环节。因此，寻求一种适合煤矿巷道布置条件、有利于高产高效矿井生产的辅助运输系统迫在眉睫。大型无轨胶轮车的应用，全面解决了重型综采设备运输方案，给现代化矿井快速辅助运输带来了巨大的方便和可观的经济效益。
2、矿井概述：
+540后备区为王庄煤矿的接替区，3#煤层总资源储量为213097kt，为主要可采煤层， 3#煤层位于二叠系下统山西组中下部，厚度大，全区稳定可采，煤层厚度5.72～7.79 m，平均6.74 m。顶板为泥岩、细砂岩，顶板类型属中硬-坚硬型。地板为泥岩、中粒砂岩，泥岩为易软化岩石，砂岩为中硬型。该矿7105工作面采用大采高采煤工艺，支架选定为ZY15000/33/72型两柱掩护式支架，支架中心距2050mm，最小高度3300mm，最大高度7200mm，重约68T，支架运输采用太原煤科院的WC80Y型支架搬运车进行整体支架运输。
3、无轨胶轮车对运输线路的要求：
WC80Y型支架搬运车为后备区使用的胶轮车中外型尺寸最大的车辆，长×宽×高=10590mm×3970mm×2192mm，因此，巷道断面及曲线均以支架搬运车能安全通过为依据。
3.1、巷道要求：
3.1.1、巷道宽度B计算（不设人行道）：B=A+2b=4600+2*500=5600mm；其中：B—巷道宽度mm；A—行车道宽度mm；b—行车道边缘至巷道壁的最小距离，可取300～500mm；行车道宽度A与车速有关，可利用以下经验公式计算：A=d+1.6δ+12v=3970+1.6*δ+1.2*12=4600mm。式中：d—无轨胶轮车的宽度mm；δ—轮胎宽度mm（根据车辆实际提供的轮胎宽度）；v—行车速度km/h；行车道拐弯处应根据曲线半径和胶轮车的结构参数，对巷道进行加宽ΔB：ΔB=（R1-R2）-d=（9200-4800）-3970=430mm；式中:ΔB—巷道加宽宽度mm；R1，R2—设备转弯时的最大外半径与最小内半径mm；d—无轨胶轮车宽度mm；在加宽ΔB的基础上，为保证安全应再加宽300mm，则巷道曲线段宽度应为6460mm，高速运行时应取6760mm。
3.1.2、巷道高度计算：H=c+c1+c2+（600～700）=3300+400+200+600=4500mm；式中：H—巷道高度mm；c—支架高度mm；c1—支架车抬升高度mm；c2—底板硬化高度mm；因后备区井底车场和机车大巷已完成巷道工程，其断面为宽度为5000mm，新掘巷道按6000mm宽度掘进，巷道掘进情况和支架运输线路如下图所示，支架搬运车通行模式采用单道单行。
3.2、无轨胶轮车道路要求:对胶轮车运行线路地面必须硬化，硬化厚度不小于200mm，无轨、有轨并存的运输线路需将硬化层与钢轨表面硬化齐平，且道岔处应采取必要的防护措施，防止尖轨刺伤无轨胶轮车轮胎。轨胶轮车运行线路坡度均不得超过支架搬运车的爬坡能力要求，后备区胶轮车运输线路坡度均小于8°。
4、大采高支架运输方式选择
方案一：支架在地面解体后下井后，进入支架组装硐室进行组装，之后由蓄电池电机车整体将支架牵引到机车大巷与胶轮车运输大巷交叉口，换装到WC80Y支架搬运车上，由支架搬运车直接驶入工作面进行安装。
方案二：本方案与方案一的区别是大采高支架不在井底组装硐室内组装，直接由蓄电池电机车牵引解体的部件到机车大巷中的换装站进行组装。
方案三：支架下井后由蓄电池电机车将支架牵引至主井底组装硐室内，由蓄电池车负责整个井底车场的支架调度和组装、换装，支架组装完毕后由支架搬运车运输至工作面。
方案比选：方案三中支架在井底组装硐室内即可完成组装及换装，基本上整个运输支架过程由支架搬运车完成，环节少，效率高，是最好的运输方案，但是需要大规模修整巷道，故舍弃本方案。方案一与方案二本质无区别，仅在于大采高液压支架在何处组装的区别。由于大采高液压支架重量大，组装后必然在巷道内运行较慢，且组装硐室也需要重新安装支架组装设备，方案一中不需要对井底车场和机车大巷扩巷，无轨胶轮车相关辅助硐室可以布置在胶轮车大巷中，围岩稳定，利于布置较大硐室；因此在充分利用现有巷道条件，7105工作面建设工期要求比较紧张的情况下，选择方案一。
5、结 语：
大采高支架的运输方案，从筛选、比较、完善，以至实施，探索出了一条适合立井开拓的无轨辅助运输系统。为了完善后备区无轨辅助运输系统，王庄煤矿与国内设计单位、生产厂家合作，已经研制开发高效、安全的辅助运输设备，在可行性规划的指导下，矿井辅助运输系统将逐步过渡为全无轨化，为实现减人提效、建设高产、高效矿井，无轨辅助运输系统必将发挥重要作用。
参考文献：
[1]雷煌；无轨胶轮辅助运输在井下综采工作面搬家作业中的应用[J]煤矿机械;2008年01期
[2]郝长春；支架搬运车的应用及发展趋势[J];煤矿机械;2010年08期
[3]李昕；无轨辅助运输在传统煤矿的应用[J];煤矿机械;2011年07期
关键词：支架搬运车、大采高支架、换装
1、辅助运输发展概况：
随着采掘工作面装备的机械化程度提高，设备吨位增大，特别是大采高采煤工艺推行，辅助运输成为制约矿井效率提高的重要环节。因此，寻求一种适合煤矿巷道布置条件、有利于高产高效矿井生产的辅助运输系统迫在眉睫。大型无轨胶轮车的应用，全面解决了重型综采设备运输方案，给现代化矿井快速辅助运输带来了巨大的方便和可观的经济效益。
2、矿井概述：
+540后备区为王庄煤矿的接替区，3#煤层总资源储量为213097kt，为主要可采煤层， 3#煤层位于二叠系下统山西组中下部，厚度大，全区稳定可采，煤层厚度5.72～7.79 m，平均6.74 m。顶板为泥岩、细砂岩，顶板类型属中硬-坚硬型。地板为泥岩、中粒砂岩，泥岩为易软化岩石，砂岩为中硬型。该矿7105工作面采用大采高采煤工艺，支架选定为ZY15000/33/72型两柱掩护式支架，支架中心距2050mm，最小高度3300mm，最大高度7200mm，重约68T，支架运输采用太原煤科院的WC80Y型支架搬运车进行整体支架运输。
3、无轨胶轮车对运输线路的要求：
WC80Y型支架搬运车为后备区使用的胶轮车中外型尺寸最大的车辆，长×宽×高=10590mm×3970mm×2192mm，因此，巷道断面及曲线均以支架搬运车能安全通过为依据。
3.1、巷道要求：
3.1.1、巷道宽度B计算（不设人行道）：B=A+2b=4600+2*500=5600mm；其中：B—巷道宽度mm；A—行车道宽度mm；b—行车道边缘至巷道壁的最小距离，可取300～500mm；行车道宽度A与车速有关，可利用以下经验公式计算：A=d+1.6δ+12v=3970+1.6*δ+1.2*12=4600mm。式中：d—无轨胶轮车的宽度mm；δ—轮胎宽度mm（根据车辆实际提供的轮胎宽度）；v—行车速度km/h；行车道拐弯处应根据曲线半径和胶轮车的结构参数，对巷道进行加宽ΔB：ΔB=（R1-R2）-d=（9200-4800）-3970=430mm；式中:ΔB—巷道加宽宽度mm；R1，R2—设备转弯时的最大外半径与最小内半径mm；d—无轨胶轮车宽度mm；在加宽ΔB的基础上，为保证安全应再加宽300mm，则巷道曲线段宽度应为6460mm，高速运行时应取6760mm。
3.1.2、巷道高度计算：H=c+c1+c2+（600～700）=3300+400+200+600=4500mm；式中：H—巷道高度mm；c—支架高度mm；c1—支架车抬升高度mm；c2—底板硬化高度mm；因后备区井底车场和机车大巷已完成巷道工程，其断面为宽度为5000mm，新掘巷道按6000mm宽度掘进，巷道掘进情况和支架运输线路如下图所示，支架搬运车通行模式采用单道单行。
3.2、无轨胶轮车道路要求:对胶轮车运行线路地面必须硬化，硬化厚度不小于200mm，无轨、有轨并存的运输线路需将硬化层与钢轨表面硬化齐平，且道岔处应采取必要的防护措施，防止尖轨刺伤无轨胶轮车轮胎。轨胶轮车运行线路坡度均不得超过支架搬运车的爬坡能力要求，后备区胶轮车运输线路坡度均小于8°。
4、大采高支架运输方式选择
方案一：支架在地面解体后下井后，进入支架组装硐室进行组装，之后由蓄电池电机车整体将支架牵引到机车大巷与胶轮车运输大巷交叉口，换装到WC80Y支架搬运车上，由支架搬运车直接驶入工作面进行安装。
方案二：本方案与方案一的区别是大采高支架不在井底组装硐室内组装，直接由蓄电池电机车牵引解体的部件到机车大巷中的换装站进行组装。
方案三：支架下井后由蓄电池电机车将支架牵引至主井底组装硐室内，由蓄电池车负责整个井底车场的支架调度和组装、换装，支架组装完毕后由支架搬运车运输至工作面。
方案比选：方案三中支架在井底组装硐室内即可完成组装及换装，基本上整个运输支架过程由支架搬运车完成，环节少，效率高，是最好的运输方案，但是需要大规模修整巷道，故舍弃本方案。方案一与方案二本质无区别，仅在于大采高液压支架在何处组装的区别。由于大采高液压支架重量大，组装后必然在巷道内运行较慢，且组装硐室也需要重新安装支架组装设备，方案一中不需要对井底车场和机车大巷扩巷，无轨胶轮车相关辅助硐室可以布置在胶轮车大巷中，围岩稳定，利于布置较大硐室；因此在充分利用现有巷道条件，7105工作面建设工期要求比较紧张的情况下，选择方案一。
5、结 语：
大采高支架的运输方案，从筛选、比较、完善，以至实施，探索出了一条适合立井开拓的无轨辅助运输系统。为了完善后备区无轨辅助运输系统，王庄煤矿与国内设计单位、生产厂家合作，已经研制开发高效、安全的辅助运输设备，在可行性规划的指导下，矿井辅助运输系统将逐步过渡为全无轨化，为实现减人提效、建设高产、高效矿井，无轨辅助运输系统必将发挥重要作用。
参考文献：
[1]雷煌；无轨胶轮辅助运输在井下综采工作面搬家作业中的应用[J]煤矿机械;2008年01期
[2]郝长春；支架搬运车的应用及发展趋势[J];煤矿机械;2010年08期
[3]李昕；无轨辅助运输在传统煤矿的应用[J];煤矿机械;2011年07期
□ 山西省长治潞安集团 王庄煤矿 陈留耀
