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【摘要】立井管道运输是我国矿井管道运输所遇到新问题，在鄂尔多斯及神东地区，随着埋藏煤层的深度加深，逐渐建造了多对井深400m以下的大型矿井，由于副井提升由平硐或斜井改为立井，这就造成了管道运输成了制约罐笼系统运输的难题。内蒙古鄂尔多斯永煤矿业投资有限公司与江阴市卡利格机械有限公司共同研发一种煤矿用运管车，能整体装运6m长标准管道，且能直接进入罐笼，不经转载直达工作面的长管道及其他不规则材料的运输解决方案，来解决立井管道运输低效率的瓶颈问题。
【关键词】立井提升；罐笼；管道；运输；瓶颈
一、研发背景
立井管道运输是我国矿井管道运输所遇到新问题，鄂尔多斯永煤矿业投资有限公司马泰壕煤矿是一对已进入基建三期的矿井，周围没有在罐笼条件下实现不经转载到工作面的管道运输的经验可以借鉴，管道运输成了制约马泰壕煤矿罐笼系统运输的难题。基于国内目前没有成熟的车种，研发小组对进口山特维克ED7多功能车进行了调研，并通过ED7多功能车牵引平板车能实现矿井管道运输，但是，设备采购成本高，配件供应周期长，运输效率不高，维护复杂，运营成本太高。在这种情况下，研发小组汇集国内防爆胶轮车专业厂家，经过反复对黄玉川煤矿、察哈素煤矿和马泰壕煤矿三对立井运输环境的论证，急需研发适用于立井提升运输管道的车辆。
二、研究内容
1.防爆发动机系统的设计、试验；
2.安全监控保护系统的设计、试验；
3.整体式运管车在煤矿的使用环境适应，尤其是符合副立井大罐笼的运输尺寸；
4.整体式运管车在井下大巷、工作面顺槽使用的转弯半径、对巷道内电缆、管路、设备的碰撞、装卸车方便性；
5.整体式运管车运输时，是否省工省人。
三、设计方案
设计车型是根据矿用常见的压风管、消防洒水管及排水管的尺寸以及井下巷道的实际情况设计的，通过安装防爆柴油机、防爆离合器、防爆湿式制动器、防爆电气等系统，适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿井下使用。
设计车辆结构为整体车身、防爆柴油机、气马达启动、气压式安全保护、防爆机械传动、后双轮驱动、液压助力式偏转前轮转向、钢板弹簧悬挂、带差速器驱动桥、边梁式车架、前后轮湿式制动、可拆卸式驾驶室、平板三开式车厢。整车在发动机、离合器、制动器、电气系统等方面采取了防爆措施，符合规程中有关防爆的规定。
根据马泰壕煤矿现场管路型号和重量，计算出车辆牵引力，选择合适的防爆发动机，结合目前矿山无轨运输车辆发动机应用情况，本项目的发动机选择了卡利格-一拖发动机，发动机排量为5.9L，最大功率75kW，最大扭矩，390N.m，发动机的汽缸数是6个，空气滤清器采用带空气预虑的二层过滤。
车桥部分采用徐州亮羽生产的CJS 1250型车桥，传动比为14.36，负荷达12000kg，另外，前桥和后桥的悬挂采用了常见的钢板弹簧悬挂；
研制车辆的传动变速方式采用了良宇公司3D系列的档位无级变速，输入功率75kW，输入扭矩2800N.m；
制动方式采用了两种方式，一种是工作制动，采用的是多盘湿式制动器，制动型式为弹簧制动；另一种是紧急制动，制动器也采用了多盘湿式制动器。
四、研究内容的方案认证
1.防爆发动机系统的设计、试验
该车设计主要由防爆柴油机及进排气装置、传动装置、制动系统、气动及安全保护系统、防爆电气系统、驾驶室、车厢等部分组成。
设计车辆选用的柴油机，采用闭式水冷却循环系统和气压启动方式，安装有空气压缩机、风冷型散热器、气控熄火装置及附属装置。
进气由防爆栅栏和气控阻风门装置组成。排气系统由排气防爆栅栏、水冷却排气管及废气处理箱组成，排气管采用水冷却方式，对排气管、废气处理箱及其防爆栅栏进行了特殊设计制造，使尾气净化，尾气排放温度下降到70℃以下，满足防爆要求。
传动系由防爆离合器、机械变速箱、传动轴及差速驱动桥组成。按防爆要求对飞轮壳和离合器中的外壳防爆面、拨叉轴孔及透气散热孔均按防爆要求进行了设计。
制动系统采用双管路气顶液制动系统，主要由气罐、双管路制动阀、加力器、湿式多盘制动器及制动管路组成。系统保证一个回路失效后，另一个回路仍能正常制动，制动器为全封闭防爆型湿式多盘制动器，整个系统符合《煤矿用防爆柴油机无轨胶轮车技术检验规范》中的防爆要求，制动灵敏、安全可靠。
气动及安全保护系统由空压机、气马达、气罐、安全阀、单向阀、拨动阀、机油先导阀、传感器、气缸及仪表等组成。气动元件采用气介质停车保护装置，当出现下列情况之一时，车辆自行熄火停车，实现安全保护功能。（1）排气温度超过70℃；（2）发动机油压低于0.15MPa；（3）发动机水温超过98℃；（4）系统气压低于0.2MPa；（5）空压机温度超过160℃；（6）防爆水箱缺水保护。
2.安全监控保护系统的设计、试验
设计运管车的监控系统设计主要装有监控仪主机、水温传感器、表温传感器、排气温度传感、水位传感器、机油压力传感器、转速传感器及车载式瓦斯报警仪等，这些仪器仪表对柴油机的表温、水温、排温、机油压力、补水水位、转速及瓦斯浓度等进行实时监控，超标声光报警并自动关机；符合矿用无轨胶轮车监控系统要求，同时也适合在矿井井下使用。
3.整体式运管车在煤矿的使用环境适应，尤其是符合副立井大罐笼的运输尺寸
无轨胶轮车的外形尺寸较大，机体重，所以要求巷道断面宽度较大（一般不小于3.3m），最好采用锚喷、锚杆或砌碹等无支柱支护形式；巷道最小宽度应比无轨胶轮车的宽度加宽600-1000mm，巷道最小高度应比无轨胶轮车的高度加高300mm以上；巷道底板硬度一般为f大于等于4，在辅助运输大巷、综采工作面搬家通道最好采用混凝土路面，其它巷道应严格沿底板开掘，并修排水沟和集水窝；大巷及工作面巷道纵向坡度不大于6度，横向坡度不大于3-5度，局部纵向最大坡度不大于14度；巷道转弯外半径为7-8m；巷道通风量不小于500m3/min；路面不平度不大于150mm。
另外，黄玉川煤矿、察哈素煤矿和马泰壕煤矿三对副井大罐笼长度均为7700mm，而本项目设计的无轨运管车的整车长度为7600mm，同时罐笼的宽度3800mm也远大于运管车的宽度1950mm；因此，运管车可以自如的进出罐笼，而且罐笼也可以正常的上升与下放。
4.整体式运管车在井下大巷、工作面顺槽使用的转弯半径、对巷道内电缆、管路、设备的碰撞、装卸车方便性
马泰壕煤矿井下巷道的宽度6000mm和高度4000mm远远大于运管车的宽度与高度，而且大巷的路面已经用混凝土硬化，底板强度也符合要求。因此，只要排出认得因素即司机按照运管车的操作规程进行操作，车辆不会挤压巷道内的电缆和管路，也不会碰撞井下设备，造成损坏。
运管车的装料车厢的长度与排水压风管路的长度基本相同，而且在车厢的两侧各有几根高约500mm的立柱，立柱采用插入式，当需要装卸管路时可将立柱拔出，待管路装卸完毕后将立柱插上，这样一来就不需要使用绳索对管路进行固定，在装卸过程中就省略一道工序，省人省时；同时由于立柱的固定作用，在运输过程中管路也不会因为车辆的震动而落下，安全可靠。
5.整体式运管车运输时，是否省工省人
目前，国内立井运输管道的车辆一般主要有两种，一种是运平板车（无驱动），这种运输车需要在立井上、下各放置一台专门的驱动车辆，且每次都要与平板车进行连接和卸载；另一种是无轨胶轮运输车，这种车辆驱动部位较长，车厢较短，无法整体下放和运输6m长管路。
本项目研发的整体式运管车，实现了6m管道整体下放，以运输Φ108×6m管路为例，新研制的整体式运管车一次可运输20-25根，若使用一般防爆车辆运输则需要4辆车，故运输一次节约原有车辆3辆。这样不仅减少了中间环节的人员搬运及安全隐患的不安全因素，同时也为节能减排解决了不必要消耗，大大地提升了井下管路运输的工作效率。
目前，内蒙古鄂尔多斯永煤矿业投资有限公司共有整体式运管车2辆，截止2014年1月1日，已使用近18个月，且应用效果非常好，很好的解决了矿井运输管路的问题，为公司每年节省人工和车辆维护保养费合计约39.6万元。
整体式运管车的研发与应用，克服了立井提升的瓶颈限制，对立井提升来说，管路不经转载，就可以直接下放运输到井下工作面，节省了很多的人力、物力和财力，同时极大地降低了矿井无轨运输的不安全因素。因此，整体式运管车运输的发展及普及是势在必行，日后必将被煤炭行业所青睐。
作者简介：郑海平（1985—），男，河南周口人，助理工程师，现供职于内蒙古鄂尔多斯永煤矿业投资有限公司，主要从事于矿山电气及机械专业的技术工作。