车集煤矿辅助运输系统优化改造
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摘要：车集煤矿副井提升系统主要担负着矿井提矸、下料、提人以及井下次煤提升任务，副井下料、提人及次煤提升的增多，必然制约提矸工作量，同样辅助运输的其他线路也将受到限制。因此，辅助运输系统的改造必须对部分运输对象的运输线路进行改变，以给矿井出矸提供更大空间。
中图分类号：TD525 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0115-02
1 研究背景、内容及现状
1.1 研究背景
近年来，随着车集煤矿不同采区出现瓦斯涌出量大的情况后，矿井底板抽放巷工程增加，而矿井辅助运输系统对生产的制约越来越明显，主要表现在：（1）副井提升工作量增大；（2）井下掘进头、工作面等物料运输车辆供求紧张；（3）地面矸石山翻矸系统工作量增大。
1.2 研究内容
针对上述状况，提出了本课题的主要研究内容：
（1）对井下大巷轨道运输系统、副井提升系统、地面矸石山翻矸系统运输、提升能力进行核定和技术评估。在保证原有提升能力的基础上，现有运输能力是否能满足要求。
（2）对辅助运输系统主要运输对象、运输对象来源、运输方式进行合理性分析。
（3）自主研究与设计一套翻车系统，实现主井提升的目的。
1.3 研究现状
车集煤矿运输基本情况为：矿井分南、北翼开采，其煤流运输系统为南翼顺槽运输至采区集中皮带进入南翼采区煤仓，大巷运输采用12t蓄电瓶电机车牵引1.3t矿车运输物料；26采区其煤流运输系统为顺槽运输至26集中运输皮带，进入井底煤仓。由煤仓下口给煤机给入箕斗提升。
2 改造方案
2.1 在副井底安装一套翻车系统可行性研究
制约矿井辅助运输系统的关键是副井提升系统。车集煤矿副井提升系统主要担负着矿井提矸、提料、提人以及井下次煤提升任务，副井提料、提人及次煤提升的增多，必然牵制提矸量的提升。同样辅助运输的其他线路也受到限制，因此，辅助运输系统的改造就必须对部分运输对象的运输线路进行改变，给矿井出矸提供更大运输空间。
2.1.1 副井提升对象的研究。
煤流系统：采掘工作面原煤经运输机、溜子及皮带运输至主井煤仓，经主井提升。
出矸系统：25采区、27采区、23采区、26采区岩巷掘进工作面出矸系统，工作面均利用皮带或溜子出矸，经主运输皮带，转载至采区矸仓，经矸仓缓存后，利用矸仓放矸系统放至轨道矿车内，利用矿车运输，经副井提升。
部分煤巷掘进、巷修及水仓清淤的“次煤”，经矿车运输至副井底，经副井提升。上、下人员和物料均由副井
提升。
2.1.2 矿井次煤运输线路的改变就成为辅助运输系统改造的关键点。
（1）矿井次煤主要包括：因现场条件限制无法进入煤流系统的掘进巷道煤、主井底的撒煤等。
（2）次煤运输现状：井下开采的煤炭资源主要采用皮带运输，通过煤流系统运输至主井煤仓，经主井提升，运输至洗煤厂。而井下生产过程中因各种原因产生的次煤因条件限制，在作业地点不能直接采用皮带运输，不能进入煤流系统，故一直采用矿车运输，经电机车拉运，从副井提升运至矸石山。
（3）次煤运输路线自身存在的贬值问题：原煤经主井提升至洗煤厂后，平均出售价格约485元/t；而经副井提升拉运至矸石山的次煤，煤质基本与原煤一样，但在市场上却真正以“次”煤价格出售，每吨145元，由此看来，煤质与原煤相差不大的次煤，因“行走路线”的不同造成自身贬值显著。
2.2 辅助运输系统改造采取的措施
改变矿井次煤运输路线。矿井主井主要提煤，通过在井底设计安装一套翻煤系统，使矿井次煤进入井下煤流系统，让次煤从主井提升，最终减轻副井提升量。
2.3 副井底安装翻煤系统方案的设计和实施
设计方案为：井下次煤在不同地点经矿车装运后，集中运输至副井底清撒煤斜巷上平台车场，经翻煤系统卸车，转运至南翼辅助进风巷一部皮带，流入主井煤仓，最终经主井提升。
2.3.1 翻煤系统工作原理。矿车集中运输至翻煤车场后，由绞车司机控制车场内JD-1绞车调度一列车辆，逐辆进入翻罐笼内。另一名绞车司机摘掉矿车三链环，打上罐笼内矿车阻车器，开动翻车机，实现翻车。次煤经翻车机落入提前开机的40t刮板输送机内，经40t刮板输送机转载至南翼辅助进风巷主运输皮带，进入主井煤仓。一次翻车结束后，开动JD-1调度绞车，让列车顶出罐笼内空车，即进入下一次翻车。
2.3.2 主要结构、性能和特点。
主要结构组成：
（1）翻矸装置：由旋转体、挡车杆、立架和销轴组成。旋转体：采用框式结构，由11#矿用工字钢制作而成，其大小以正好容纳一辆矿车为尺度。旋转体下部设有挂耳，由此穿入钢丝绳带动旋转体旋转。旋转体设计工作角度为120°，极限旋转角度为150°，可以干净彻底地将大块矸石倒出。
（2）挡车杆：采用Φ40圆钢制作，共两个，一个永久固定，一个可以上下抬放。
立架、销轴：采用11#矿用工字钢制作，在工字钢上部使用Φ57注浆管镶嵌，穿入Φ40销轴，将立架和旋转体连接在一起。
（3）滑轮组和钢丝绳：滑轮组共设有3组滑轮，钢丝绳直径为Φ12.5mm。使用滑轮组可将驱动装置提供的驱动力进行变向，优化系统配置，拉动翻矸装置顺利完成翻矸作业。
（4）滑轮组固定支架：滑轮组固定支架用于固定滑轮组，主体采用11#矿用工字钢，采用50×5mm角钢进行加固。整个支架设计合理，稳定可靠。
（5）驱动装置：驱动装置采用JH-5回柱绞车进行驱动，速度平稳，易于控制。
2.3.3 翻矸系统启动与停止的操作程序。
（1）抬起挡车杆，将矿车推入翻矸装置，然后放下挡车杆，并穿入插销，将挡车杆固定牢固（因挡车杆上装有挡块，矿车不能在翻矸装置内水平移动）。
合上断路器QF，QJZ-80N真空电磁启动器得电，将QJZ-80N的隔离开关Q打到合位，启动器内变压器得电。
（2）按下按钮盒内“向前”按钮，此时回柱绞车正转，翻矸装置处于提升状态。当翻矸装置导杆触及限位开关时，使限位开关动作，受电继电器K3失电，电机停转，翻矸装置停到所需角度，矸石被翻出。
（3）按下按钮盒内“向后”按钮，回柱绞车反转，翻矸装置开始下放。
（4）当翻矸装置下放到水平位置时，按下按钮盒内“停止”按钮，此时电动机停止转动。
（5）拔掉插销，打开活动挡车杆，推出矿车。
2.3.4 翻车系统特点。
（1）翻车系统采用由电动机和绞车组成的驱动系统进行驱动，由限位开关实现限位功能，速度平稳、控制
可靠。
（2）系统整体造型美观大方，和谐宜人，电控集中，操作方便。
（3）翻矸效率高，节省人力。一次翻矸全部过程3min，整个翻车操作只需两人，且操作安全，操作人员完全可以站在硐室内操作翻车机。
（4）对矿车无任何损坏，有效地保护了矿车。
3 效果评价和效益分析
（1）车集煤矿辅助运输系统改造后，运输压力大大减小，尤其是副井提升压力的减小非常明显。井下所有次煤均由主井提升，次煤量按60车/天计算，在副井底翻运后，同时产生60辆空车，即副井每天可减轻120辆车的提升
压力。
（2）辅助运输系统压力减小，给矸车运输提供较大空间，有力保证了底板岩巷进尺的完成，保证矿井安全
生产。
（3）创新设计的翻车机设备简单，易于操作，整个翻车过程仅需要2人，机械化水平高。翻车机平均3min翻一辆车，每班翻车数量可达120车，翻车效率高。
（4）辅助运输系统改造带来矿井次煤增值效益非常
可观。
次煤经矿车拉运至地面矸石山后，出售价格145元/t，而经主井提升运至洗煤厂后，平均价格为485元/t，次煤经主井提升运至洗煤厂和运至矸石山相比，每吨净增利润约340元，矿井每天次煤量按60车计算，每辆矿车装煤1.2t，则年度利润为：
P=60车×1.2t×365天×340元/t≈893.52万元
作者简介：郭激光（1981—），男，河南杞县人，河南龙宇能源股份有限公司车集煤矿助理工程师，研究方向：矿井机电运输管理。