井下煤矿的运输是一个复杂且高度系统化的过程,可以比作煤矿的“血液循环系统”。它并非单一方式,而是由多种运输方式组成的接力链条,根据煤流的路径(从采掘工作面到地面)和矿井条件的不同而采用不同的设备。
第一阶段:采煤工作面运输
煤炭从采煤机(或掘进机)上被刨削下来后,第一个接收点就是工作面的运输设备。
主要设备:刮板输送机
是什么: 这是一种沿工作面全长铺设的、由刮板链牵引在槽体内运送物料的输送机。它不仅是运输工具,同时也是采煤机的运行轨道和液压支架的推移支点。
工作原理: 电机通过减速器带动刮板链循环转动,固定在链条上的刮板就将槽体内的煤炭刮运到工作面的出口端。
特点: 坚固耐用,能适应工作面恶劣的环境(潮湿、粉尘、泥泞),并能承受液压支架的推移力。它是现代化综采工作面的核心设备之一。
第二阶段:巷道运输
煤炭从工作面运出后,进入相对固定的巷道网络,这里根据矿井的设计(主要是井筒类型),主要采用两种方式:
1. 连续运输:带式输送机(主流方式)
这是目前绝大多数大中型煤矿主运输巷道的首选,也是现代化、高效生产的标志。
是什么: 就是井下版本的传送带。它由胶带、托辊、驱动滚筒、张紧装置等组成。
工作原理: 电机驱动滚筒,依靠摩擦力带动胶带连续运转,将煤炭从一端运送到另一端。多条皮带可以首尾相接,形成长达数公里甚至十几公里的连续运输线。
优点:
连续运输: 运量大、效率高、速度快,易于实现自动化控制。
能耗低: 相比轨道运输,吨煤运输能耗更低。
可靠性高: 设备成熟,故障率相对较低。
应用: 主要用于主运输大巷,将煤炭从各个工作面的集运点一直运送到井底煤仓或直接提升到地面(斜井)。
2. 循环运输:轨道运输(矿车)
这是一种传统但依然重要的运输方式,常用于辅助运输或一些特定条件的主运输。
是什么: 在井下铺设的轨道上,由电机车或绞车牵引着一列列矿车(也称“罐车”)运行。
工作原理:
电机车牵引: 电机车(类似小火车头,分蓄电池式和架线式)牵引着多个矿车在水平或近水平巷道中运行。
绞车牵引: 在上下坡道(斜巷)中,通过绞车钢丝绳的收放来牵引矿车。
矿车类型:
固定式矿车: 车体与底盘固定,需要翻车机将煤卸出。
底卸式/侧卸式矿车: 车底或侧门可以打开,在特定卸载点自动卸煤,效率更高。
优点:
灵活: 不仅可以运煤,还可以运输矸石、材料、设备人员等(此时称为辅助运输),功能多样。
适应性强: 对巷道坡度、弯曲的适应性比皮带更强。
缺点:
间歇运输: 运输是间断性的,效率不如连续运输的皮带。
环节多: 需要装车、编组、牵引、卸车等环节,系统更复杂。
应用: 现在更多用于辅助运输(运人、运料),或在一些中小型煤矿、以及作为带式输送系统的补充(例如将煤炭从某个工作面短途转运到主皮带上)中使用。
第三阶段:井筒提升
这是煤炭从井下到地面的最后一道关口,也是最关键、安全性要求最高的环节。提升方式完全取决于井筒的布置形式。
1. 立井提升
主要设备:箕斗
是什么: 专门用于提升煤炭的大型容器,固定在钢丝绳上,由地面提升机滚筒牵引。
工作原理: 井底煤仓的煤通过定量装载设备装入停在井底的箕斗中,地面的提升机开动,将装满煤的箕斗提上地面,同时将空箕斗放下到井底。在地面,箕斗中的煤被自动卸入地面煤仓。
特点: 提升速度极快,能力巨大,自动化程度极高,是深立井提升煤炭的最高效方式。
2. 斜井提升
方式一:带式输送机(主流)
直接通过一条强大的钢丝绳芯胶带输送机穿越斜井,将煤炭从井底连续不断地运送到地面。这是最理想的斜井提升方式,效率高且易于自动化。
方式二:轨道提升(串车提升)
在斜井中铺设轨道,用提升绞车牵引一串矿车(称为“串车”)上下往返运行。这种方式能力有限,多在老矿井或小型矿井中使用。
井下煤矿运输是一个融合了机械、电气、自动化控制的复杂系统工程,其设计直接关系到整个矿井的生产能力和安全水平。
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