鲍店煤矿辅助运输集装箱换装模式的实践应用

王方洲

（兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿，山东 邹城 273500）

我国煤矿开采技术及单产量都有了非常大的进步，已同国际先进水平靠近，但是煤矿辅助运输方式同国外发达国家有着较大的差距，影响煤矿生产效率。煤矿辅助运输是实现煤矿人员、设备、物资、矸石的运输，煤矿井下换装站是辅助运输中的中转环节，是保证煤矿辅助运输过程井然有序的关键。鲍店煤矿以往换装站换装工作分为散料换装和大件起吊换装两种类型，换装过程混乱，工作效率低下。针对这一情况，进行了集装箱换装模式的设计与实践[1-6]，确保换装过程合理、稳定、高效。

1 工程概况

兖矿能源集团鲍店煤矿核定年生产能力600 万t，主要大巷位于3 层煤中，水平布置有中部大巷和北部大巷。井下辅助运输主要是单轨吊与胶轮车运输方式，其中采掘工作面轻型物料采用胶轮车进行运输，需要在井下换装站进行换装。以往井下辅助运输换装工作分为散料换装和大件的起吊换装两种类型。井上的沙石等散料采用散料换装的方式进行辅助运输，采用人工装卸至胶轮车，而电气设备、物件等大型设备采用起吊换装的方式进行辅助运输，起吊装备吊出后再装卸至胶轮车，如图1。

图1 起吊换装示意图

从以往的生产实践来看，散料换装时各环节均需要大量工作人员现场操作及监督，导致井下辅助运输空间不足，辅助运输效率不高；散料换装和起吊两种不同换装方式混合，管理困难，易造成换装站的拥堵，已成为影响煤矿安全高效开采的重要因素，必须对换装方式进行优化调整。

2 换装方案与优化设计

2.1 “集装箱换装辅助运输模式”设计

井下辅助运输大巷在南翼轨道大巷设计有胶轮车换装站，平面布置如图2。换装站由换装硐室和起重机组成，硐室长25 m、宽7 m、高6 m，铺设有双股30 kg/m 车场，用于换装串车使用。

图2 换装站平面布置示意图

2.2 “集装箱换装模式”的换装流程

井下无轨胶轮车辅助运输的换装流程如图3。以往，井上沙石等物料采用散料换装，支护物件、电气设备等大型设备采用起吊换装，人工换装环节较多，劳动强度大，效率低下。

图3 换装作业流程示意图

为了更高效率、更加安全地完成换装工作，设计了“集装箱换装模式”。在井上将所有入井物料都装入集装箱中，在井上井下通过不同型号的防爆起重机来对集装箱进行装卸工作。井上集装箱装箱时，主要通过运输铲车、传送装置来实现散料的快速装箱作业，提高工作效率；当集装箱到达换装站时打开集装箱侧边即可进行散料卸载。

3 运输设备及优化改造

为实现 “集装箱换装辅助运输模式”，根据井下现场的工况条件，选定和设计了“集装箱换装辅助运输模式”运输设备，并根据应用情况进行相应的优化改造。

3.1 集装箱

井下运输材料和设备主要有锚杆、锚索、塑料网、钢筋网、水泥、工具箱、管路、电缆等，这些材料和设备的种类繁多、尺寸大小各不相同。针对这一情况设计了井下辅助运输专用敞篷式集装箱，在箱体上部安设有吊装环，箱体底部设有固定螺栓孔。集装箱结构如图4，

图4 专用敞篷式集装箱外结构示意图

敞篷式集装箱在井上装好材料和设备后，通过底部的高强度螺栓将集装箱固定在MPC15(20)-6 平板车上。敞篷式集装箱采用电动单梁桥式防爆起重机进行起吊工作，将集装箱运送至胶轮车换装站后，采用无轨胶轮车将集装箱运输至采掘工作面，将材料和设备卸载后，再将集装箱运回至井上。

3.2 无轨胶轮车

采用WC5J 无轨胶轮车，在车底板上制作了若干螺栓孔，保障运输时的安全性和可靠性，如图5。

图5 WC5J 无轨胶轮车改造前后结构示意图

4 效果及效益分析

4.1 效果分析

2021 年5 月，鲍店煤矿完成了集装箱换装辅助运输模式的升级改造，并投入到了实践应用中。集装箱换装辅助运输模式应用后，在煤矿井下将所有物料装入集装箱，将集装箱从副井运送到地下，装无轨胶轮车运输至各个中转站，经中转站运输到所需要的采煤区域，大幅度提高了辅助运输的工作效率。

4.2 效益分析

对集装箱换装辅助运输模式与以往辅助运输方式传统材料消耗对比可知：MGC1.7-6 矿车每个装载量为1.5 t，罐笼运行速度为4 m/s，罐笼单次循环时间为2.5 min，需用电20 kW·h，电费12 元；集装箱在罐笼运行速度、罐笼单次循环时间、用电量和用电费用上与矿车基本一致，但是集装箱每个装载量为4.5 t，其运输量为传统矿车的3 倍，极大地提高了辅助运输的效率。经计算每年可节约电费约12 万元。

对集装箱换装辅助运输模式与以往辅助运输方式作业效率对比可知：同样重量物料的装载，集装箱量为传统矿车的1/3，换装时间集装箱为传统矿车的1/3，起吊次数集装箱为传统矿车的1/3。因此，采用集装箱换装辅助运输模式在换装效率上为以往矿车换装方式的3 倍，降低了起重机的工作次数，能耗大幅度降低。同时，集装箱换装辅助运输模式中减少了人工站，减少了作业环节，工作人员数量减少，劳动强度和危险性降低，安全效益显著。全年可节约人工、设备维修等费用约24 万元。

5 结论

针对以往辅助运输系统换装环节存在工人多、劳动强度大、管理混乱、工作效率低等问题，构建了集装箱换装辅助运输系统，并投入到实践应用。从对比分析可知，集装箱换装模式的应用可有效提高换装效率，进而提高运输效率和生产效率，减少了很多起吊环节，运输作业的安全性大幅度提高，是实现煤矿高产高效安全开采的基础。