矿井轨道运输技术

矿井轨道运输技术

轨道运输是矿山中使用很广泛的一种运输方式。轨道运输的基本设备是轨道、矿车及牵引设备。运输时用牵引设备牵引矿车在轨道上往返运输矿石(煤)矸石、材料、设备及人员

按照牵引力不同,轨道运输分为人力运输及机械运输。人力运输主要用于一些小矿及运输量很小的临时巷道。机械运输又可分为钢丝绳运输和机车运输两类。

一、轨道

井下巷道中铺设的轨道通常是窄轨。它除轨距窄、钢轨轻外与地面标准轨没有什么区别。轨道的结构如图17-5所示,钢轨2用道钉5钉在枕木3上,枕木下面铺有道碴6。道碴厚度在枕木以下不小于100~150毫米。铺好的道碴和枕木叫做道床。道床的作用是分解钢轨传来的集中压力,缓和车辆行驶的冲击以及保持轨面平整。目前许多矿井已利用混凝土轨枕代替枕木以节约木材。利用鱼尾板和螺栓将钢轨联结起来,按一定轨距固定在道床上就铺成轨道。

两条钢轨轨头内侧的距离叫做轨距。根据车辆运行速度,流量及载重量选用不同重量的钢轨和不同尺寸的轨距,我国小型矿井的主要运输巷道用600毫米轨距和11~18公斤/米的钢轨;大中型矿井的主要运输巷道常用900毫米轨距和18~24公斤/米的钢轨。

根据运输量的大小,巷道内可铺设单轨或双轨线路。在双轨线路中,每一条线路规定有定的行车方向。一般条件下,机车运行的轨道应有3~5%的坡度,使重车下坡运行,以减小重车运行时消耗的能量,并有利于排除井下流水。

轨道的错车处以及交叉和分支的地方需要设置道岔,道岔有单开道岔、对称道岔渡线道岔三种类别,各类道岔的形式见图17-6所示。根据轨距轨型和容许的最小曲率半径选择道岔型号。

任何线路系统都是由直线和连接直线的连接部分组成,连接部分是由曲线或曲线与道岔的组合。矿井轨道线路中采用的曲线都是圆曲线,其曲率半径的确定与车辆运行速度和车辆的轴距有关,井下常用的曲率半径有6、9、12、15、20、

25米等几种。

二、矿车

轨道运输的矿车由车箱、车架、车轮、车轴和连接器组成。按照卸载方式不同,分为固定车箱式矿车、V型翻斗车、前倾式矿车和底卸式矿车,各类矿车如图17-7所示。固定车箱式矿车,坚固耐用,自重轻,载重量为1.1米3、1.7米3、3.3米3三种,是井下应用最广泛的一种矿车。它的缺点是卸载时要通过翻车机来进行,因此,只能在固定地点卸载。V型翻斗车卸载方便,可在卸载线任一点卸载。缺点是行驶不够稳定,载重量小,容积为0.6米3。前倾式矿车容积一般都很小,载重为一吨左右,主要用于小型矿井人力运输。底卸式矿车的车底端是活动的,在卸载处车底一端的滑轮经过一段下凹的曲轨使车底打开卸载。这种矿车卸载方便,清扫车箱容易、容积有1.1米5.5米两种。

除了运载煤炭和矸石的矿车外,还有专门运送材料和设备的材料车,平板车以及运送人员的人车。

图17-7各式矿车

a一固定车箱式矿车;b一V型翻斗车;

c一前卸式矿车;d一底卸式矿车;

1一车箱;

2-活动车底;

3一卸载曲轨

三、钢丝绳运输

钢丝绳运输是利用绞车通过钢丝绳牵引矿车在水平或倾斜轨道上运行。一次牵引的矿数可以是单个的,也可以是几个矿车编成一组(串车)

钢丝绳运输有周期动作式和连续动作式两类。周期动作式也称甲一甲为有极绳运输,即钢丝绳的一端固定在绞车上,另一端利用绳钩挂在矿车上,依靠滚筒转动时缠绕或放松钢丝绳带动矿车在轨道上运行常用的有极绳运输有单绳运输和双绳运输。单绳运输如图17-8a所示,由一台单滚筒绞车向上牵引矿车,而靠矿车自重下放。双绳运输如图17-8b所示,由一台双滚筒绞车牵引两个车组在轨道上相对行a单绳运输驶。两种方式都需要巷道有5以上的坡度,以便矿车借自重下滑。

图17-8 有级绳运输

a-单绳运输;b-双绳运输

双绳运输比单绳运输不仅生产率大,而且由于两端都有矿车起平衡作用,所以电动机功率消耗少,只是轨道线路比单绳运输复杂, 且多水平运输时调度较困难。

连续动作式也称无极绳运输,如图17-9所示。这种运输方式是钢绳绕过无极绳绞车的主动轮和尾轮连接在一起,电动机带动主动轮转动,通过摩擦力传递使钢丝绳绕主动轮和尾轮不停地转动。空车和重车利用挂车装置分别挂在往返的两条钢丝绳上,即可进行运输。无极运输多用于水平巷道或坡度不大的倾斜巷道中。

图17-9 无极绳运输

1一主动轮;2一尾轮;3—钢丝绳;4—矿车

四、电机车运输

电机车运输在矿井中应用很广。矿井地面平峒和井下主要平巷多采用电机车运输。在些矿井的采区平巷,条件合适时也可采用小型电机车运输

我国目前采用的电机车都为直流电机车根据情况不同,可分为架线式电机车和蓄电池式电机车。架线式电机车如图17-10所示,由架在巷道顶部的裸导线和轨道作为供电回路,电机车可以在所到地点随时取得电能。蓄电池电机车则由自身所携带的蓄电池组来供电,不需要在整个线路上都设置供电装置。当蓄电池组的电能不足时换上新充好电的蓄电池组,将用过的蓄电池组在井下充电站重新充电。

图17-10架线式电机车

电机车的牵引力取决于电机车的自重吨数,井下常用的架线式电机车有7、10、14吨三种,蓄电池电机车有8、12吨二种架线式电机车与蓄电池式电机车比较,具有运输能力强;运输成本低;工作人员少;工作组织简单;故障少等一系列优点。但是,架线式电机车在集电器和架空线之间,由于机车运行不稳定而接触不良和机械冲击等原因,易产生火花。在有瓦斯和

煤尘爆炸危险的矿井中有可能引起瓦斯、煤尘爆炸。所以架线式电机车一般用于低瓦斯矿井中的主要运输巷道,而在高瓦斯矿井则采用蓄电池式电机车。

五、单轨吊车运输

单轨吊车是用一根悬挂在巷道上方的钢轨作为导向装置。吊车挂在导轨下方,用电机车或钢丝绳牵引沿轨道移动(图17-11) 单轨吊车适用于运送材料,人员和设备,可以在水平巷道,也可以在倾斜巷道(≤30°)中使用。拐弯灵活,可以在两条互相垂直的巷道内连续运输,操作方便。但安装技术较为复杂。

图17 11 单轨吊车示意图

六、矿井轨道运输的辅助设备

矿井轨道运输中,除电机车、矿车、运输绞车等主要设备外, 还有翻车机、推车机、阻车器和爬车器等辅助机械设备。这些设备多用于装车站、井底车场及采区车场等处。在地面轨道中也常应用这些设备。

1、翻车机

翻车机是固定车箱式矿车的卸载设备,当巷道中用固定车箱式矿车运输,而井筒中采用箕斗运输时,此时井底车场必须设置翻车机。当井筒用罐笼提升时,在地面卸载处也要设置翻车机。

矿车卸载时,将矿车推入翻车机,翻车机旋转一周即将货载卸至下部煤仓,然后以重车将空车顶出继续翻转卸载。如果矿车使用旋轴联接器,则列车不必解体,这时调度绞车或推车机将矿车连续推入翻车机进行卸载。

2、推车机和阻车器

在水平轨道可用推车机将矿车推入翻车机或罐笼。推车机可用电力或压气作为动力。

阻车器是在坡度较大的轨道上阻止矿车自动滑行的设备，阻车器有单式阻车器和复式阻车器两种,前者是一对阻车爪,后者有两对阻车爪,两对阻车爪之间间隔一定距离。复式阻车器又叫限车阻车器,它能限制开启一次阻车器时通过的矿车数。

3、爬车机

爬车机是用来在短距离内将矿车沿轨道送到较高的轨面上去的设备。它能单个而且连续地运送矿车。在矿车自溜运输线路上,可以用它使矿车补偿因自溜运行而失去的高度。使用时应尽量将它设置在空车线上。