三元福达煤矿无轨辅助运输系统方案.docx
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三元福达煤矿无轨辅助运输系统方案
三元福达煤矿无轨辅助运输系统方案
一、矿井概况
山西三元福达煤业有限公司井田位于山西省武乡县东北部的墨镫乡以北1km处的墨镫村与常青村一带，行政区划属墨镫乡管辖。
其地理坐标为：
北纬：
36°56′30″─36°58′34″，
东经：
113°16′24″─113°18′56″。
其井田北部以常青村北0.7km为界，南到东西向的墨镫乡、河神烟为界；西以常青村往西1.6km为界，东至由北向南依次排列的南岭、河神烟村一线。
依据山西省国土资源厅2009年12月15日颁发的C140000************8124号《采矿许可证》，批准山西三元福达煤业有限公司开采8号—15号煤层，其井田范围由下列15个坐标点连线圈定而成（1980西安坐标系）：
井 田 范 围 表表1-1
1980年西安坐标系
1954年北京坐标系
点号
X坐标
Y坐标
点号
X坐标
Y坐标
1
4096301.75
19703831.29
1
4096350
19703900
2
4096201.75
19704881.30
2
4096250
19704950
3
4095501.75
19704931.30
3
4095550
19705000
4
4095521.75
19705431.30
4
4095570
19705500
5
4094641.74
19705436.31
5
4094690
19705505
6
4094451.75
19706170.31
6
4094500
19706239
7
4094086.74
19706181.32
7
4094135
19706250
8
4093911.74
19706071.32
8
4093960
19706140
9
4093891.74
19705881.31
9
4093940
19705950
10
4093491.74
19705961.32
10
4093540
19706030
11
4093057.73
19705830.32
11
4093106
19705899
12
4092521.73
19705481.32
12
4092570
19705550
13
4092516.73
19704864.31
13
4092565
19704933
14
4092911.73
19704506.31
14
4092960
19704575
15
4094346.73
19702421.29
15
4094395
19702490
井田东西长3.76km，南北宽3.68km，面积8.1482km2。
井田南西距长治市85km，西南距武乡县41km，矿区位于武乡县墨镫乡与左权县温城镇交接处，武（乡）墨（镫）铁路从太（原）——焦（作）铁路武乡站起轨，途经武乡县古县镇、监漳镇、蟠龙镇、洪水镇，至于墨镫乡煤炭集运站，为武乡老区东部煤炭外运的主要铁路枢纽。
此外，二（连）广（州）高速公路太（原）——长（治）段和长（治）——太（原）S102公路分别从武乡县城东、西部通过，在武乡县镜内与武（乡）墨（镫）铁路蜿蜒并行的沁（源）——武（乡）——温（城）S322公路，向西与武乡县城西部S102公路相接；向东与左权县温城镇与南北向通过的207国道相连，向北直通左权县、太原；往南可达长治市黎城县接长（治）——邯（郸）高速公路，井田内现有沥青公路，与沁（源）——武（乡）——温（城）S322公路武相接，相距1.5km，距最近的武（乡）墨（镫）铁路煤炭集运站墨镫乡站2.5km，山西三元福达煤业有限公司生产的煤炭通过上述铁路、公路通往全国各地，交通便利（附交通位置图）。
二、采用无轨辅助运输的必要性
目前，我国煤矿辅助运输技术发展很不平衡。
随着综采、综掘等现代化煤机装备的快速发展，辅助运输的滞后已经严重制约部分大型煤矿的生产，成为煤炭生产的薄弱环节。
而无轨辅助运输系统的逐渐成熟为新型现代化矿井的辅助运输提供了一套解决方案。
无轨辅助运输系统在国内的一些大型矿井如神东、宁煤矿区等已经成功的应用，在降低事故发生率、减人增效等方面取得了良好的经济和社会效益。
三元福达煤矿采用斜井开拓方式，地质条件适合胶轮车的使用，无轨辅助运输系统的推行必将取得良好的效果。
1.采用无轨辅助运输必将大大提高福达煤矿辅助运输的安全性。
1）减少辅助运输人员。
无轨辅助运输相对于传统的电机车、无极绳车、绞车运输工艺所需人员将大幅减少，必将提高辅助运输的安全性。
2）降低劳动强度。
无轨辅助运输车辆品种多，可将井下各种复杂而繁重的工作全部实现机械化。
运人车可将人员从地面直接运输到工作点。
运料车在地面装载后无需转载可直接运输到工作点，并带自卸功能。
防爆铲运机可铲运、装载大型的机电设备、散料等。
支架搬运车可实现工作面的快速搬迁。
采用无轨辅助运输避免了人员在井下长距离行走、物料的多次换装、散料的扛运、大型设备的周转困难等难题，在降低劳动强度的同时，提高了安全性。
3）避免轨道运输的掉道、跑车等事故。
胶轮车无轨道限制，单台行驶，制动效果良好，出现特殊情况时可紧急制动，不会出现轨道运输常出的掉道、跑车、断绳、矿车挤人等事故。
据统计，全国煤矿中机电事故约占事故总数的60～75%，其中，综采工作面约占30%，综掘工作面约占30%，辅助运输约占40%。
辅助运输事故约占井下工伤事故总数的30%，仅次于顶板事故，而且呈上升趋势。
据不完全统计，全国使用无轨辅助运输的矿井总数130多个，占全国煤矿矿井总数不到1%，产量却占到全国总产量的30%左右，而死亡率却基本为零，显然无轨辅助运输安全性要高得多。
2.采用无轨辅助运输将大大提高福达煤矿辅助运输效率
采用无轨辅助运输避免了人员在井下长距离行走、物料的多次换装、散料的扛运、大型设备的周转困难等难题，降低了工人的劳动强度，最重要的是大大的节省了辅助运输的时间。
3.采用无轨辅助运输将大大降低福达煤矿辅助运输成本。
相对于轨道辅助运输，无轨辅助运输安全性高、运输效率高、运输成本低，据不完全统计，采用轨道辅助运输系统，平均吨煤辅助运输成本为10～20元，而无轨胶轮车在大柳塔矿使用时，吨煤辅助运输成本不足5元。
三、无轨辅助运输系统的适用条件
无轨胶轮车主要用于运输井下机电设备、人员和巷道支护材料等，必须满足井下设备的体积和重量的要求。
因此使用胶轮车的巷道宽度、高度及底板的抗压强度必须满足它的正常运行条件。
矿井的无轨辅助运输系统适用条件主要包括对巷道、各种车辆硐室（检修、存放、加油、换装等）、通风等的要求。
对巷道的要求：
1.巷道宽度应满足车辆安全行驶的需要。
车辆单向行驶的巷道，巷道宽度应满足车辆两侧至巷道壁或排水沟的间距不少于300mm，车辆最高点至巷道顶板或顶部管道、电缆线的间距不少于300mm。
2.车辆双向行驶的巷道，巷道宽度应满足两车错车间距不低于300mm，或设置必要的车辆躲避硐室，且巷道中每隔300m应设置一个人员躲避硐室，并相应的设置提示性标志。
3.大巷的平均坡度一般不大于7°,长度不大于2000m，坡度较长的巷道可以适当增加缓冲路段,每1500m增加150m的水平缓冲段。
局部坡度不大于10°,坡度长度不大于50m。
4.顶板支护必须牢固，底板硬度一般f≥4并保持干燥，路面应平整，不得有大的凸起物和凹坑。
在辅助运输大巷、综采工作面搬家通道最好采用C30铺设300mm厚的混凝土路面，采区主要准备巷道，可采用C20混凝土铺设150-200mm厚。
5.转弯处倒角足够大，一般外转弯半径在15m以上，最小不得低于10m，以不妨碍车辆转弯为宜。
6.在巷道弯道或驾驶员视线受阻的区段，应设限速、鸣笛和反光条等标志，巷道内还应有里程碑标志。
对各种车辆硐室的要求：
1.加水口、压缩空气加气口配置，建议依据井口与工作面距离设置加水点和加气点，用于补充车辆冷却水和车辆充气，并相应的设置提示性标志。
2.应设置车辆存放库，特别是冬天，保证车辆处于通风干燥处，温度应不小于5℃，以防止发动机冷却水结冰，损坏发动机。
3.在地面设置车辆检修车场，用于车辆的日常维护和修理，车场内应配置桥式起重机，起重机以下高度不小于4m，车场应设检修地沟，地沟中心应设集油坑。
4.在地面设置车辆加油站，加油站必须符合国家相关法规要求。
5.在地面设置材料和综采设备的换装站和换装设备。
路面必须硬化、平整、干燥、无坡度，支护良好，另外应配有桥式起重机等起吊设备。
对通风和瓦斯的要求:
1.行驶车辆的巷道，应按同时运行的最多车辆数增加巷道配风，配风量应不小于4m3/min·kW。
2.瓦斯浓度高于1.0%安全保护装置报警，高于1.5%胶轮车将自动停机。
（报警和停机的瓦斯浓度范围可依据矿方要求调整）
四、设备的初步选型
为了高效安全的完成物料运输及综采工作面设备的安装与回撤，根据综采工作面配套的设备及实际的巷道条件,来确定配置车辆的类型、数量。
据采煤工作面设备配置，液压支架为130架，按搬家时间7天考虑，每天3班作业，每班每台支架车可运输支架2架，2台车每日可运输12架，可完成20天的搬家任务。
（期间包括其他物料的搬运）因此需要配置2台WC50Y（A）型支架搬运车。
其它车辆的选择：
为解决支架近距离搬运、安装及回撤，搬运移变、中部槽、刮板机机头机尾、皮带机机头、破碎机等设备，并协助WC50Y（A）型支架搬运车搬运重型设备，需配备WC40E型铲板式搬运车。
为了方便小型设备额的快速倒运、长材运输、管线检修，根据生产区域分布，选用具有铲、叉、吊、运及清理巷道底板、架设电缆、水管及搬运电缆、皮带、移变等功能的车型，可选择WJ-7FB防爆柴油铲运机1辆。
配置胶轮车的类型、数量（仅供参考）
型号
数量
备注
WC40E
1
支架铲送、安装
WC50Y（A）
2
完成支架的搬家倒面
WJ-7FB
1
回撤刮板等
总计
4
产品主要特点及参数：
WC40E铲板式搬运车
技术特点：
1.主要用于搬运综采及高档普采工作面40t以下的支架，是综采工作面搬家倒面的主要设备；
2.可作为多功能公共运输车使用，用来搬运皮带、移变，做到一车多用，是煤矿井下辅助运输的理想设备；
3.采用前后机架铰接，液压油缸转向；
4.前后桥四轮驱动，前后桥带防滑自锁差速器，液压油强制冷却驱动桥轮边制动器；
5.废气处理箱采用加压补水方式。
产品参数：
序号
名称
技术指标
1
型号
WC40E
2
整车外型尺寸（mm）
10030×2630×1905
3
额定载重量（kg）
40000
4
整车整备质量（kg）
40000
5
轴距（mm）
3600
6
前轮距/后轮距（mm）
2014
7
绞车牵引力（t）
18
8
平路各档速度（km/h）（空载/满载）
Ⅰ档0～3.4；Ⅱ档0～7.1；Ⅲ档0～12.1；
Ⅳ档0～20.2
9
最大爬坡度（°）
纵向14/横向7.5
10
转弯半径（内/外）（m）
3.7/6.8
11
水平干硬路面最大制动距离（m）
≤8
12
最小离地间隙（mm）
300
13
对巷道最小尺寸要求W×H（mm）
3200×2360
14
轮胎类型
聚氨酯填充轮胎
15
满载对地比压（MPa）
0.4
16
最大不可拆卸件尺寸（mm）
4800×2630×1500
17
最大不可拆卸件重量（t）
14（后机架）
18
柴油发动机规格型号
TY6V132ZLQFB（C）
19
额定功率/转速（kW/r/min）
230/2200
20
最大扭矩（N·m）
1490
21
平均燃油消耗率（g/kWh）
240
22
噪音（dB）
≤90
23
排放指标
CO≤0.1%；NOx≤0.08%
24
启动、安全保护方式
气启动、电保护
25
安全保护指标
排气温度≤70℃；发动机水温≤98℃；
发动机表面温度≤150℃；发动机油压低于0.15Mpa；废气处理箱低于设定水位；瓦斯浓度超标
26
适应环境温度范围（℃）
-20～40
27
质保期
1年
WC50Y（A）大坡度支架搬运车
技术特点：
1、主要用于长距离搬运50吨以下液压支架；
2、最大爬坡度可达±19°；
3、双增压发动机，全液压六轮驱动。
产品参数：
序号
项目名称
技术指标
1
型号
WC50Y（A）大坡度支架搬运车
2
额定承载能力（kg）
50000
3
空载重量（kg）
30000
4
整车外型尺寸（L×W×H）（mm）
9450×3500×1750
5
最大牵引力（kN）
≧280
7
满载各档速度（km/h）
空载——0～20满载——0～13
8
最大爬坡度（°）（纵向/横向）
16-19
9
最小转弯半径（mm）（内/外）
内径—3100外径—7800
10
满载对地比压（MPa）
0.6
11
安全间隙（mm）
侧向500；顶部300
12
最大不可拆卸尺寸（L×W×H）（mm）
4124×2156×1299
13
排放指标
CO≤0.1%；NOx≤0.08%
14
安全保护指标
排气温度≤70℃；发动机水温≤98℃；
发动机表面温度≤150℃；发动机油压低于设定值；废气处理箱缺水；发动机转速超出规定值；瓦斯浓度超标
15
启动方式
气启动
16
安全保护停车方式
电控式断油、断气
17
适应环境温度范围（°C）
-20～40
WJ-7FB防爆柴油铲运机
技术特点：
性能可靠，较窄的车身使其具有机动灵活、适应性强的特点；
工作机构前端采用快速更换装置,装载机构有翻斗式（可侧卸）和推板式两种；
可用于叉运7吨以下设备、清理巷道、平台升降、卷收皮带等多种作业。
产品参数：
序号
名称
技术指标
1
型号
WJ-7FB
2
整车外型尺寸（mm）
8830×1800×1960
3
额定载重量（kg）
10000
4
整车整备质量（kg）
18500
5
轴距（mm）
3000
6
前轮距/后轮距（mm）
1470
7
最大牵引力（kN）
165
8
平路各档速度（km/h）（空载/满载）
1档0～4.5；2档0～9
3档0～14.9；4档0～24
9
最大爬坡度（°）
纵向14/横向7
10
转弯半径（内/外）（m）
3.0/5.8
11
水平干硬路面最大制动距离（m）
≤8（车速20km/h）
12
最小离地间隙（mm）
280
13
对巷道最小尺寸要求W×H（mm）
2800×2200
14
轮胎类型
聚氨酯填充轮胎
15
满载最大对地比压（MPa）
0.53
16
最大不可拆卸件尺寸（mm）
4492×1800×1177
17
最大不可拆卸件重量（t）
9.3
18
柴油发动机规格型号
TY6114ZLQFB
19
点火顺序
1-5-3-6-2-4
20
额定功率/转速（kW/r/min）
130/2200
21
最大扭矩（N·m）
680
22
平均燃油消耗率（g/kWh）
230
23
噪音（dB）
≤90
24
排放指标
CO≤0.1%；NOx≤0.08%
25
启动、安全保护方式
气启动、电保护
26
安全保护指标
排气温度≤70℃；发动机水温≤98℃；
发动机表面温度≤150℃；发动机油压低于0.15Mpa；废气处理箱低于设定水位；瓦斯浓度超标
27
适应环境温度范围（℃）
-20～40
28
质保期
1年
五、改造方案（参照下图）
福达矿如将采用无轨胶轮车来运输物料及设备等，在前期改造方案中，我院建议先使用1台WC40E铲板式搬运车和2台WC50Y（A）大坡度支架搬运车搬运支架再配一台WJ-7FB防爆柴油铲运机。
后期的相关改造方案如下：
1、参照上图标示详解如下：
（1）推荐联络巷宽度为4.5米，转弯处设4x4m的倒角；
（2）在15102运输顺槽距离工作面200米处设一会车硐室，长宽为15x8m,硐室两边设4x4m的倒角；（3）在15102运输顺槽坡度较大处设一绞车房，长宽为5x6m（绞车拉力为140KN）；（4）推荐在15102运输顺槽与切眼连接处设一调头硐室长宽为6x5m,转弯处设4x4m的倒角；（5）在工作面切眼刀把形状处位置（如图所示）设两个绞车房长宽为5x6m（绞车拉力均为140KN）；
2.使用防爆胶轮车的运输大巷全部硬化，硬化厚度不小于200mm，坡度较大处可在硬化时采用波纹路面，以防止车辆在使用中打滑。
3.运输大巷巷道较窄处或其他行车巷道每隔300m应设置一个人员躲避硐室，尺寸为2×2×2m。
4、设置加水口和加气口，在15101联络巷附近、胶轮车能够到达的最远工作面附近。
5.设置井下检修硐室（和组装硐室共用），硐室位置建议设在变电所附近，硐室长度一般不小于20m、宽度为8m、高度不小于4m，断面成矩形。
6.设置车辆加油硐室，硐室位置建议设在井底车场与变电所附近，加油硐室必须单独设置，使用不燃性材料可靠支护，长度一般不小于5m、宽度不小于5m、高度不小于4m。
7.根据矿方条件，在15101回风顺槽巷至15102运输顺槽巷打一条斜巷，便于物料与支架的运输，建议位置在1054（H6）~1062（H3）之间，具体情况按照矿方实际布局设定。
六、运输路线及工艺简介
煤矿辅助运输是指除运输煤炭以外的所有运输，主要运输对象包括人员、矸石、设备、材料及充填物等，主要运输线路为地面到工作面、工作面到地面、工作面或采区之间的周转等。
无轨辅助运输系统就是将全矿井或部分采区的人员、材料、矸石、设备等采用无轨胶轮车实现统一调度和运输。
由于各矿的地质条件、开拓方式、巷道条件、通风情况等的不同导致运输工艺也有较大的区别，以下运输路线及工艺仅供参考。
1、综采工作面设备及材料运输：
（参照上图）
15101工作面停采线200m15101与15102工作面之间联络巷70m左右15102工作面运输顺槽1200m左右15102工作面切眼（需2-3部小绞车接力运输）200m左右进入15102工作面
2、综采工作面搬家工艺
1、使用多功能车辆运输中部槽、平整底板等。
2、使用支架搬运车先回撤一部分液压支架，具体过程：
首先用回柱绞车把支架拉出并摆放至合适支架车挂钩的位置，其次在支架车行驶至顺槽大坡度路面时需采用绞车拉拽，中间可以采用会车硐室进行会车；之后在进入工作面切眼处时要利用调头硐室进行调头，最后采用后退式行走把支架运输到指定位置。
（期间在坡度较大时同样采用安装在工作面的两部绞车进行拉拽）
3、拆除采煤机左滚筒--左摇臂--本体--行走部--右摇臂--右滚筒后，逐个使用铲板式支架搬运车运至工作面。
（运输方式与2相同）
4、依次采用相同的方法把剩余的支架和其他物料进行搬运。
综上，无轨辅助运输系统的成功实施，将为三元福达煤矿建设高产高效的现代化矿井提供有力的支持。
中国煤炭科工集团太原研究院
2014.05.21
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