中煤华晋集团有限公司 王家岭矿 山西省河津市042100
摘要：长平矿矿针对因无轨胶轮车传统制动器自动化水平低、制动效果差、无法实现系统自动紧急制动等技术难题而导致煤矿辅助运输事故频繁发生的现状，通过技术研究，在矿用隔爆无轨胶轮车上安装了一套失控防护装置。通过实际应用效果来看，该装置具有动作保护灵敏、制动效果好等优点，大大降低了无轨辅助运输事故率，取得了显著的应用成效。
关键词：无轨胶轮车；运输方式；方案对比
引言
随着煤矿生产技术水平的提高，无轨胶轮车已被广泛应用于中大型煤矿中，无轨胶轮车是煤矿重要的辅助运输设备之一，它具有运输速度快、实用性强、安全性好、运输效率高等优点。目前我国多数无轨胶轮车采用人工制动方式，但是在井下辅助运输过程中，受巷道坡度、巷道地基以及无轨胶轮车操作维护水平等影响，经常出现胶轮车制动失灵现象，导致发生煤矿重大辅助运输事故，威胁着煤矿辅助运输安全。
1概况
长平矿重型放顶煤工作面位于山头村东部。该工作面在回采至1066m处布置有第二切眼，长96m，第二停采线距第二切眼156m。工作面所采煤层为3号煤，位于二叠系下统山西组。
工作面3号煤最大厚度5.93m，平均厚度为5.6m，工作面整体东高西低，南北中高部低，工作面向南倾斜，向斜南翼工作面煤层走向56°、倾向326°，倾角1°～9°；向斜北翼工作面煤层走向56°、倾向146°，倾角1°～9°。
2无轨胶轮车失控防护装置结构与工作原理
2.1装置结构
无轨胶轮车失控防护装置主要安装的设备主要安装在轮胎上、巷道及指挥大厅。巷道内安装监控制器能够通过总线将监测到的数据传递给电脑，每个摄像仪都通过光纤将影像信号传递到指挥大厅的录像机上。胶轮车上安装的控制器能够与巷道安装的控制器进行无线通讯，胶轮车的底部安装有一套尾钩机构和控制器。巷道内设备的安装地点需根据现场的地质条件决定，防止被车辆撞坏。选择巷道的重要地点安装摄像头来对车辆进行视频监控。
1）轮胎上安装的设备主要由以下部件组成：报警器、测试仪、控制器、电磁铁、尾钩机构及脱钩传感器。这部分设备的主要作用是用来测量车辆行驶的速度、测量车辆是否超速、对超速的时长进行分析、对超速的车辆进行报警、对车辆实施脱钩控制、监测车辆是否脱钩、与巷道内安装的设备进行通信联络。
2）巷道内安装的设备主要由以下部件组成：视频显示器、摄像头、报警装置、电磁铁、跳绳机构、控制器、吸能装置。这部分设备的主要作用是用来与胶轮车上安装的设备进行通信联络，采集车辆的速度信息，识别车辆的代码，及时启动跳绳机构来对超速的车辆进行拦截，实时显示车辆信息，采集巷道内的视频数据传递给指挥大厅。
2.2装置工作原理
1）胶轮车上安装的控制器能够实时发出车辆的编码信号及实际速度。车辆在通电后，测速机构开始供电，在车辆行驶中测速机构能够将车辆的实际速度、编码、运行状态等数据通过无线通信发出；当胶轮车行驶到巷道内安装控制器的接受范围后，巷道控制器会及时接收到车辆的相关信息，并将这些信息显示在巷道控制器的显示屏上，司机及附近的工作人员可以查看到车辆的信息，此外，指挥大厅的电脑也会接收到这些信息，并通过显示屏将车辆的位置及车辆显示在调度大屏上，调度员可以通过调度大屏观察车辆的运行状态。
2）当车辆的行驶速度大于控制器内的设定值后，车辆上的控制器会自动发出报警信号来提醒驾驶人员车辆超速。如车辆的刹车系统失效，驾驶人员可以按脱钩按钮来发出信号，脱钩机构的尾钩落下，脱钩传感器还能够检测脱钩机构是否动作，同时发出脱钩跳绳信号，巷道的控制器在接收到信号后实施跳绳。
当车辆的行驶速度大于控制器内的设定值后，车辆的控制器自动控制车辆尾钩机构落下，安装在巷道内的控制器接收到车辆发出的跳绳信号后，及时发出跳绳指令并控制跳绳机构动作，车辆下方的所有跳绳机构弹起钢丝绳。
3矿井辅助运输方案的对比与选择
3.1方案设计
（1）方案①无轨胶轮车运输方式。地面物料由3t、5t无轨胶轮车承载，由大罐装车上下井，人员与物料设备分开提升；液压支架及其他重型设备由胶轮平板车承载，牵引车将其推进大罐，平板车到位固定后，牵引车脱钩离开，大罐开始提升，到底后牵引车将重型胶轮平板车牵引出大罐。
（2）方案②轨道+无轨胶轮车。为减小副立井断面，降低井筒投资，设计地面、井筒及井底车场采用窄轨运输。井下材料及设备的地面运输是通过场内窄轨铁路及矿车运输完成的。根据需要，窄轨铁路布置由副井井口房引出，环绕机修场区，并在机修场区院内围绕龙门吊形成环形轨道。设备材料装矿车或平板车后由蓄电池机车牵引进入大罐、小罐上下，人员与物料设备分开提升。交通罐用于提升零散人员和材料。矿车及平板车由防爆柴油普轨机车牵引进入换装硐室，由吊钩桥式起重机换装到各型无轨胶轮车上，由无轨胶轮车完成井下辅助运输。
（3）方案③轨道+单轨吊。方案③与方案②相比，地面至换装硐室工艺相同，不同的是在井下换装硐室由单轨吊起吊梁承担换装任务，由单轨吊完成井下辅助运输。井下材料及设备的地面运输是通过场内窄轨铁路及矿车运输完成的。根据需要，窄轨铁路布置由副井井口房引出，环绕机修场区，并在机修场区院内围绕龙门吊形成环形轨道。设备材料装矿车或平板车后由蓄电池机车牵引进入大罐、小罐上下，人员与物料设备分开提升；液压支架等放在重型平板车上，进大罐提升。交通罐用于提升零散人员和材料。矿车及平板车由防爆柴油普轨机车牵引进入换装硐室，在换装硐室内由单轨吊自带的起吊梁承担换装任务，由单轨吊完成井下辅助运输。
3.2方案对比
3.2.1方案①无轨胶轮车运输方式
优点：全矿井采用单一辅助运输方式，无需中间换装，无转载环节，运输效率高，管理简洁；无轨胶轮车以内燃机为基础，爬坡和连续运输间长，具有快速、高效安全等优点；巷道无需设置轨道，减少运输环节，可灵活运用于多种辅助作业中；可解决人员、物料等全部辅助运输任务。
缺点：井筒断面大，投资高；辅助运输巷道所需断面大且底板需硬化，基础投资高；辅助运输初期投资较高，运营费用较高；无轨胶轮车尾气污染大；相比后续方案，罐锤系统较罐罐系统提升能力小。
3.2.2方案②轨道+无轨胶轮车
优点：相较方案①，副立井井筒直径减小了0.5m，井筒投资低；地面及井筒轨道运输投资适宜，井下换装一次即直达采掘地点，转载环节少，效率高；无轨胶轮车以内燃机为动力，单车载重量大，爬坡能力强，连续运输时间长，具有运输速度快、效率高、安全可靠等优点；实现从井底到工作面的直接运输，减少中间环节，安全可靠；可解决人员、物料等全部辅助运输任务；低噪音、无污染、牵引力稳定、环保节能。
缺点：辅助运输巷道所需断面大且底板需硬化，基础投资高；采用轨道和无轨胶轮车2种方式，管理较方案①复杂，占用人员多；无轨胶轮车初期投资高，运营成本较高。
结语
长平矿应用无轨胶轮车方式由于井筒断面扩大投资多277.8万元，但是能够节省井下巷道工程1493.7万元。实际应用效果表明，无轨胶轮车运输方式灵活方便、运行高效的优势逐步体现，无轨胶轮车在运输方面比轨道机车提高了180%左右。
参考文献
[1]黄健.一种新型无轨胶轮车速度失控保护装置[J].机械管理开发，2019（8）：34-35.
[2]于杰.煤矿无轨胶轮车速度失控保护装置研究[J].能源与节能，2019（6）：76-77.
[3]刘海龙.无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的设计研究[J].煤矿机械，2018，39（12）：124-125，255.