神东煤炭集团公司煤矿辅助运输实践与发展

神东煤炭集团公司煤矿辅助运输实践与发展

高文才

摘要：在煤矿生产中煤矿辅助运输是重要的组成部分，然而我国目前的煤矿辅助运输发展情况与世界先进的煤矿开采国家还有着较大的差距。因此，加速我国煤矿辅助运输的发展，是提高煤炭开采效益的必然要求。本文对煤矿开采辅助运输工作的重要性进行了叙述，以神东煤炭集团公司开发的防爆无轨胶轮车、防爆电动车为例，探讨了煤矿辅助运输发展的注意事项与发展方向，对我国煤矿辅助运输的发展有着重要的参考价值。

关键词：煤炭；辅助运输；实践；无轨胶轮车

引言

随着社会的不断发展，人们对于能源的需要越来越高，即使是在新能源不断发展的今天，煤炭仍然是工业使用的重要能源。然而由于煤层一般与地表处于较远的距离，因此在煤炭开采上大部分都是采用地下开采的方式。在煤矿井下环境恶劣、巷道狭窄起伏是普遍存在的问题，这些问题给煤矿辅助运输带来了非常巨大的挑战。

煤矿辅助运输系统主要是对除煤矿以外的运输，主要包括人员、设备、材料等。辅助运输系统是煤矿生产中不可获取的重要系统，辅助运输耗费的劳动量要占煤矿生产总劳动量的50%以上。自20世纪中期以来，美国、德国等西方国家就开始对于煤矿辅助运输系统的机械化程度进行提高，到了20世纪80年代，西方国家的辅助运输系统就已经有了较高的现代化程度，我国在同一时期，我国建成了大批的现代化煤矿，煤矿开采技术也得到了巨大的发展，然而在煤矿辅助运输系统上却仍然处于较为落后的状态，虽然相关的研究工作在不断开展，并相继推出了柴油机单轨吊、绳牵引卡轨车、柴油机胶套齿轮轨卡轨车等产品，然而这部分产品没有稳定的质量、品种少、成本也相对较高。导致我国煤炭辅助运输系统仍然是煤矿生产中成为最薄弱的环节，且发展速度较为缓慢。后来随着千万吨煤矿的出现，辅助运输与开采挖掘之间的矛盾越来越尖锐，辅助运输系统的落后严重制约了煤矿生产的效率和效益。

1.神东煤炭集团煤矿辅助运输发展历程

神东公司是我国最早提出采用无轨胶轮车做为矿井辅助运输工具的公司，也是我国首家成功使用无轨胶轮车运输系统作为矿井辅助运输系统的矿区。早在20世纪50年代，北美的金矿就开始使用无轨胶轮车，1959年英国首先使用防爆无轨胶轮车进行矿井作业。目前世界上较多的国家都采用了无轨胶轮车来进行煤矿开采的辅助运输，相比于传统的小绞车、小蓄电池机车等方式，无轨胶轮车具有运输效率高、性能可靠的优势，能够对煤矿开采的安全高效和经济效益提高保障。

目前神东矿区辅助运输全部实现无轨化。无轨防爆胶轮车中采煤机搬运车搬运重量达到了130吨，支架搬运车达到到80吨。工程车达到10吨，防爆运人车最多30座。辅助运输无轨胶轮化的成功运行，更新了矿井传统设计观念，改变了矿井生产组织和搬家倒面工艺，提高了矿井辅助运输效率，降低了作业人员工作强度，有力推进矿区高产高效的建设。

（一）工业性试验阶段。

2000年前，神东公司矿井辅助运输主要依靠农用车；2000后开始使用庆铃公司生产的轻型卡车改造成的低污染矿用车，同时开始引进进口防爆车主要是南非引进的防爆吉普车和5吨工程车；由于进口车的造价高维护和检修难度大很难推广使用，2003年开始，山西天地煤机装备有限责任公司和常州科研试制中心有限公司在借鉴进口防爆车技术的基础上研发了3吨防爆工程车在神东公司保德矿试用，并在保德矿实现了矿井胶轮车防爆化取缔了普通胶轮车；这期间防爆车以改装为主，采用传统的机械传动系统，刹车系统采用气顶油的干式制动，发动机启动采用气马达启动，这一阶段的防爆车整体性能较差。

（二）发展成熟阶段。2006—2010年，这期间以提升防爆车的可靠性为主。防爆车的设计引入了系统匹配和系统设计，如山西天地煤机装备有限公司的系统设计开发的骏马系列防爆车，常州科研试制中心有限公司开发的3吨—10吨系列工程车，整车性能有大幅提升。防爆工程车大部分使用液力机械传动和湿式制动，启动方式由电马达启动改为气马达启动，保护系统多采用电子保护系统（带有液晶汉写功能），这期间随着国产胶轮车生产技术的成熟和可靠性的提高，神东公司按照国家监管部门和行业的要求在此期间大量采购防爆胶轮车替代低污染车，这期间有50%的低污染车替换成了防爆车。

（三）性能提升阶段。2010年以后，以神东煤炭集团为代表的各煤炭公司纷纷提出适应于矿井生产的各种矿用防爆车型需求，各防爆车生产厂家开始逐步完善防爆车的研制细节。如增加转向灯、刹车灯、暖风功能等；提高了防爆车的使用寿命；在研发设计时有了节能环保的理念，逐步开始引入涡轮增压防爆发动机。同时，逐步有专业汽车生产厂家介入防爆车的研制工作，如东风汽车股份有限公司的防爆指挥车，庆铃汽车股份有限公司的防爆材料车和防爆工程车，这期间神东公司13个矿井中5个矿井实现了胶轮车防爆化，其余矿井防爆车占到60%以上，预计2年内彻底淘汰非防爆车。

（四）矿用防爆车的发展方向。针对矿用防爆车尾气超标的严重缺陷，神东公司从2010年开始提出矿用蓄电池防爆车使用需求。目前深圳市德塔电动汽车科技有限公司生产的2座及8座防爆电动车在哈拉沟矿、航天三江集团生产的5吨防爆电动车工程车及20座运人车在大柳塔矿成功使用。

2.目前辅助运输用存在问题

（一）防爆车故障率高：2003年国内企业开始涉及防爆车加工制造领域，目前车辆设计和制造过程中存在较多缺陷，故障率较高，现场维护量较大，车辆的整体性能有待提高。从神东多年使用情况统计来看，出车率一般在70%左右。

（二）车辆购置成本和运行成本：防爆车总体价格较高，同类型车辆相比，防爆车的价格大约是非防爆车的3倍；防爆车辆油耗高，是非防爆车的2倍以上。根据使用情况，防爆车每2年（6万公里）需大修1次，大修费用约占原购车费用的33%左右。防爆车辆备件价格高，消耗量大，是非防爆车的3倍以上。

（三）防爆车油耗大导致尾气排放超标：与同等运载能力的非防爆车比较，防爆车由于增加了防火栅栏、水洗箱等防爆处理，导致排气背压增大，有效功率下降，造成了油耗大幅度上升，其百公里油耗是非防爆车的2倍以上，对应的尾气排放量至少是同等运载能力的低污染车的2倍以上。（行业尾气排放指标规定：一氧化碳不超过1000ppm，氮氧化合物不超过800ppm，目前新到货的防爆车尾气排放指标基本符合行业要求，使用半年以后尾气超标率达到40%以上）。造成车辆作业地点巷道内尾气超标。由于煤矿井中的巷道比较狭窄，会造成尾气的留存，对于工作人员的健康带来较大的危害。

（四）防爆车的噪音较大：由于防爆车的发动机经过防爆处理，且发动机仓的隔音效果有限，造成发动机工作时噪音较大，一般情况下驾驶室噪音超过了95dB,最高达到了110dB。（行业标准规定：在无轨胶轮车噪声应小于90dB）。大量的噪声声波会在巷道中来回反射，导致矿井中出现较大的环境噪声污染。

（五）防爆车部分部件和零配件故障较高：防爆车的专用防爆部件生产厂家少，部件选型余地不大，造成部分部件质量较差，如：发动机、变速箱、变矩器和车桥等部件，发电机、电启动马达、调节器、排气歧管、排气波纹管、中央制动器、湿式的轮边制动器等配件易损坏。

（六）防爆车操控性和驾乘舒适性设计较差：部分车辆驾驶盲区较大，倒车视线差，如：10吨工程车WC10E、8吨工程车WC8E；部分车辆驾驶室未封闭，驾驶室空间小，驾驶员操控受限，如：8吨工程自卸车和10吨工程自卸车；各类工程车减震效果差。

3.煤矿辅助运输设备发展的注意事项

在发展煤矿辅助运输的时候要从实际出发，根据煤矿的具体情况对运输设备进行改进，同时由于煤矿井下的情况较为复杂，因此在进行对运输设备的改进的时候要对其能力和使用范围留下一定的空间。为了能够尽量的节省投资，要对目前现有的系统和运输设备加以利用和改造，在经过技术对比之后，尽量能够利用最少的投资达到安全、高效、经济的目标。在辅助运输发展的时候要注意全面规划，保证整个系统的完整性，如车库、油库、充电站等辅助设备要具有配套性，否则很难使新运输设备的作用完全发挥出来。

要建立完善的辅助运输设备实验场和检测中心，根据国家标准制定相应的技术规范，为辅助运输的发展提供良好的条件，保证运输设备的良好运行。要对现有的运输设备的质量进行提高，对已经取得的成果进行巩固，并大胆的采用先进技术加快辅助运输系统的发展。根据不同的煤矿类型和生产条件，将煤矿开采区内的巷道、环境等条件充分考虑进去，开发多品种、多系列的运输设备，从而使其能够根据不同矿井或开采区的不同情况选择相应的设备。

4.未来神东煤炭集团公司辅助运输车辆发展方向

根据2016年新煤矿安全规程的第三百九十二条规定，严禁非防爆、不完好无轨胶轮车下井运行；第一百三十八条规定，使用煤矿用防爆型柴油动力装置机车运输的矿井，行驶车辆巷道的供风量还应当按同时运行的最多车辆数增加巷道配风量，配风量不小于4m3/min•kW。结合当前神东公司辅助运输存在的问题，无轨辅助运输技术未来的发展方向必须具备“四性”，即先进性、安全性、可靠性和机动灵活性。在保证“四性”的前提下，要发展自主研发技术，如安全保护、制动、温控等技术，同时要精心研发关键的元部件，如驱动桥、变矩器、变速箱等，实现无轨辅助运输技术的完全国产化，这样可以很大程度上降低辅助运输生产成本。

随新能源车的快速发展，蓄电池技术的突破，电动车续航里程将不断增加，煤矿辅助运输采用蓄电池做动力已成为可能。将无轨胶轮车实现纯电动化具有非常大的现实意义，防爆电动车具有零排放、低能耗、低噪音、易维护等优势，能够很好解决现有矿用防爆柴油车高污染、高油耗、高噪音、低寿命、等问题，防爆电动车运行时不会消耗矿井下的氧气，井下发生险情时，可以在缺氧情况下可以驾驶蓄电池防爆车快速逃生。

防爆电动车设计要求：（1）车辆整体以及零部件要满足煤矿爆炸性环境的安监要求，要采用安全性能较高的锂离子蓄电池、并使用软包装或者塑料壳体材料，蓄电池还要进行温度试验、热冲击试验等检验。（2）车辆的最高速度与最大爬坡度要满足矿井的需要，对于车辆的加速时间也有着一定的要求。在计算驾驶里程的时候也需要考虑到在正式投产前的运输巷的路面一般只进行了简单处理，路面较为泥泞，对于车辆的动力与续驶有一定的要求。（3）由于需要进行防爆处理，因此车辆的自重会非常大，因此就需要在保证安全的基础上尽量减轻车辆的重量，在设计时去掉不必要的设备，不能过于注重防爆而忽视了车辆的续驶能力。（4）由于车辆的驱动电动机虽然在防爆性能上较为可靠，但在对电气设备的电磁干扰的方面可能会有着一定的隐患存在，因此在进行设计的时候就需要对于电动机运行时对其他电气设备造成的电磁干扰采取相应的措施。（5）在进行车辆设计的时候要对所有设备的可维护性和可靠性进行重视，尽量降低车辆、零件的故障率，保证零件的通用性以及收购渠道广，从而降低维修成本。（6）由于车辆在矿井下的运行时间长，因此要对车辆的驾驶舒适性、操控性、驾驶盲区进行改良，保证工作人员在长时间的运行中能够保持良好的驾驶状态，从而保证工作安全与效率。

为改善井下作业环境，以人为本，实现绿色开采，神东公司近年一直持续关注国家新能源电动车发展方向，并积极推动防爆电动车在矿井的研发及应用工作。从2010年10月份开始专注于电动防爆车研制开发，先后与航天三江集团、深圳市德塔电动汽车科技有限公司、常州科研试制中心有限公司、三一重工等多研制单位，进行二十多次技术交流，推动电动防爆车的研制进程。期间，配合研制单位主要技术人员200多人次，深入到矿井一线实地调研防爆车存在问题及运行工况，提出电动防爆车性能参数需求。神华集团有限责任公司与中国航天科工集团公司于2014年6月签署了战略框架合作协议。双方以矿用特种车辆、煤矿安全产品等领域的合作为切入点，开展广泛合作，实现产业联合和产品升级。神东煤炭集团公司与航天科工下属的中国航天科工集团第四研究院，对矿用防爆电动无轨胶轮车系列项目联合创新攻关，并取得重大进展和突破。从2016年开始，公司先后在大柳塔矿试、哈拉沟矿成功试用了5吨、19人座、8人座及2人座4种车型16台防爆电动车。

防爆电动车在矿井的成功试用，不仅践行了绿色发展理念，给煤层深处注入了零污染绿色开采元素，也掀起了煤炭井下辅助运输车辆绿色智能、安全高效的革命，同时，标志着国内煤矿领域新能源车辆研制运行驶入了快车道。神东煤炭集团将会加大防爆电动车的推广力度，为神华集团创建世界一流的清洁能源供应商及推动煤矿行业辅助运输发展的变革做出更加积极的贡献！

结语

综上所述，在我国的能源结构中，煤炭所占的比例非常大，煤矿事业的发展对于我国经济社会的发展有着巨大的推动力。辅助运输作用煤矿生产工作中最重要的环节之一，对于保障煤矿安全高效生产有着至关重要的作用，神东煤炭公司通过不断地创新攻坚，在煤矿辅助运输方面不断地的发展，取得了巨大的成果，其大力开发的防爆电动车对于我国的煤矿辅助运输的发展是一个巨大的进步，针对原有的防爆无轨胶轮车的故障率高、噪音大、油耗高、成本高，舒适性差等问题进行了改进，具有先进性、安全性、可靠性和机动灵活性，降低了辅助运输生产成本，为煤矿开采的效率提高产生了非常大的推动作用。

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