国内外无轨胶轮车的运用现状及发展趋势设计专题报告

国内外无轨胶轮车的运用现状及发展趋势摘要：地下无轨运输设备是一种经济、高效的无轨运输车辆，它的运用对简化采矿工艺、提高矿山生产能力和地下开采安全性有极为重要的作用，同时也有噪音大、污染大、故障率高等缺点。文章通过对目前国内外无轨胶轮车的运用情况的介绍，分析这种无轨运输方式的优点及存在的问题，并展望无轨运输设备的发展趋势。关键字：无轨运输设备；性能；运用现状；发展趋势ABSTRACT: Underground trackless transportation equipment is an economic and efficient trackless transport vehicle, the use of it to simplify the process, improve the mine mining production ability and underground mining safety has an extremely important role, at the same time also have noise, pollution, failure rate higher shortcomings. This article, on the trackless rubber_tyred car at home and abroad and the application of introduction, analyses the trackless of means of transport advantage and existing problems and prospects the development trend of the trackless transportation equipment.KEY WORDS: Trackless transport equipment; Performance;Using the present situation; Development trend1 矿井辅助运输1.1 矿井辅助运输在煤矿行业，煤炭运输称为主运输，人员、设备、材料以及矸石运输称为辅助运输。也就是指除煤炭运输之外的各种运输，主要包括：把工作面采掘下来的矸石运到地面；把支架、设备、材料及充填材料从地面运到工作面，待修理(或待回收)的支架、设备从工作面运到地面以及部分材料、设备在井下周转使用；此外，还包括人员从地面(或井底)运送到工作地点或从工作面运送到地面(或井底)。随着地下开采规模的不断扩大和工作面长度的增加，运输上、下井的材料、设备和人员增多，运输在整个工作时间中所占比例也在增大，相对开采时间减少。特别是综采综掘技术的飞速发展，采掘工作面大量应用了重型设备，生产效率高，对辅助运输提出了较高要求。因此如何使矿井的辅助运输装备水平同重型、大功率及高产高效的综采综掘设备装备水平相适应，如何保证高产高效工作面连续生产，就成了非常重要而又亟待解决的问题。2.2 矿井辅助运输的现状根据井田煤层赋存条件和矿井开拓特点，国内外的各种辅助运输主要分为以下几种形式：小绞车，电机车，单轨吊，卡轨车，卡轨胶套轮车，齿轨车，齿轨胶套轮车，无轨胶轮车等。现在矿井开采巷道多为煤巷布置，上(下)山巷道居多，巷道起伏多，坡度大。这就使沿底板或煤层巷道出现了线路起伏变化的现象，限制了普通架线电机车的使用。若采用绞车接力提升，则有些地方倾角不具备矿车下放条件，而且绞车提升系统复杂，摘挂钩频繁，自动化程度低，设备台数多，给管理带来很大困难，系统效率很难提高。另外，提升绞车由于防爆和空间限制，井下的大功率绞车发展很难。单轨吊运输容易受采动影响，支架发生变形，巷道的维护成本增加，另外单轨吊运行的最大速度一般不超过2 m/s，运送液压支架时速度更慢，一般为0.7 m/s，因此效率低，难以推广。卡轨车与单轨吊相比，速度高，运载单重大；与普通绞车牵引相比，运输距离长，安全性好，不易掉道，可适应倾角20以下的倾斜巷道(柴油机卡轨车适应巷道倾角8以下，加齿轨时可达1819)。但卡轨车检修维护量大，运营费用高，尤其当巷道压力大，有底鼓时不宜使用。齿轨车可根据巷道坡度变化情况，采用粘着牵引或齿轨牵引，两种方式互相转换，灵活方便。载重能力大，可运送液压支架。但需要长距离铺设齿轨，不仅费用高，维护难，而且机车在齿轨上运行速度很慢；由于起伏多，难免积水，齿轨车在泥泞条件下齿条啮合运行困难；齿轨车只能到工作面附近，工作面各种大型设备、器材，经常用的大宗材料仍需转运到工作面，耗费大量人力、时间和设备。无轨胶轮车克服了上述各种形式的缺点，能够快速直达运输。无轨胶轮车运输线路简捷，系统简单，转载环节少，效率高，适应性强。但无轨胶轮车也存在一定的问题和局限性，这在以后的生产中可以逐渐得到解决。近年来，我国煤矿开采技术有了很大的发展，采掘机械化已接近世界先进水平，无论是矿山总产还是工作面单产，都与采煤技术先进国家不相上下，工作面回采率与英国、德国等高产综采工作面也基本相当。然而，我国的矿山全员效率却依然很低，只相当于国外同规模矿山的1/5，究其原因，辅助运输设备落后时一个重要因素。我国煤矿无轨辅助运输机械化起步较晚，大部分煤矿的辅助运输系统仍然相当落后，基本上仍停留在20世纪五六十年代水平，很多还在延用无极绳、小绞车、小蓄电池机车等多段分散的传统辅助运输方式。这种传统的运输方式存在着“三多一低”的问题，即运输环节多、用人多、事故多和运输效率低。由地下车场至采区工作面，需经多次中转编列，一条顺槽就需设置多台调度绞车，占用大量的设备和劳力。据统计，我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上，有些矿甚至达到50%。如综采工作面搬家，国外一般仅需12周即可完成，用工200500人。而我国煤矿使用传统方式需要2545天。而我国煤矿使用传统方式需要5000人以上，用工量相当于先进国家的十几倍。这种状况与我国煤矿生产中的综采综掘等现代化系统很不相称，它已经成为我国煤炭生产的一个薄弱环节，严重制约了我国煤炭生产的发展。因此，加快实现我国煤矿地下辅助运输设备现代化是我国煤矿工业乃至机械工业所面临的一项重要任务2 无轨胶轮车概述作为现代物料搬运工具，运输车在现代化工业生产中占据极其重要的地位。防爆无轨胶轮车是现代物料运输设备的一种，主要应用于煤矿行业。防爆无轨胶轮运输车在矿用辅助运输中占据非常重要的地位。随着市场需求的不断增大，近年来，我国煤炭年产量逐年提高。然而我国矿用辅助运输采用机械化的设备起步很晚，自从上世纪八十年代某些煤矿才开始引进矿用机械辅助运输设备，导致我国矿用机械化运输水平与世界上其他先进国家有着较大的差距，这对我国煤炭工业快速向前发展产生了不可忽略的制约作用。防爆无轨胶轮运输车的发展水平决定了我国煤矿行业的发展前景，而煤矿业的发展速度在一定程度上影响着一个国家的经济发展水平，因此对防爆无轨胶轮车的研究亟不可待。2.1 性能特点无轨胶轮车一般采用铰接车身，前部为牵引车，后部为承载车。可在很小曲率半径（36米左右）转弯，机身较低，一般不超过1.5米，矮的不超过1米，使用重型充气或泡沫塑料轮胎，有可靠地制动系统，可载重爬坡1216。行驶速度上，蓄电池一般不超过2.5 m/s，柴油机最大可达46 m/s，重型无轨胶轮车可整体运输1827t的液压支架，轻型的可运材料或人员，最多一车可运2540人。无轨胶轮车具有运输效率高、适用范围广、机动灵活、牵引力大、爬坡能力强、适用性好、安全性好以及可以完成直达运输等特点，与传统轨道运输系统相比，辅助人员可减少70%，效率可提高5倍以上。这种车一般采用铰接车身，运行机动灵活，拆卸方便，运行速度快，爬坡能力强，可以整体运输液压支架，工作面的快速搬家，也可实现从地面直至工作面不经转载的直达运输。无轨胶轮车可一机多用，利用快速更换装置，司机位在12分钟内即可迅速更换各种用途的工作机构，这种机构已有40多种模式可供选择。2.2 无轨胶轮机车的分类无轨胶轮机车按用途来分，有运输类车辆和铲运类车辆。运输类车辆主要完成远距离的人员、材料和中小型设备的运输，它主要包括运人车、多用途运货车和客货两用车，这类车辆占无轨胶轮机车的75%；铲运类车辆主要完成材料和设备的装卸、支架和大型设备的铲装运输，它包括铲斗和铲叉多用式装载和铲板式支架搬运车，这类车辆占无轨胶轮车的25%。按动力装置分，有柴油机无轨胶轮机车、蓄电池无轨胶轮机车和拖曳电缆无轨胶轮机车，它们多占无轨胶轮机车的比例分别为85%、10%和5%。2.3 适用条件（1）地质条件无轨胶轮车运输不仅适用于水平煤层和赋存较浅、倾角8以下的近水平煤层以及15以下缓倾斜煤层矿井中，也适用于顶板和底板条件均较好的立井开拓方式的矿井。（2）巷道断面基本尺寸无轨胶轮车运输最好采用采用矩形断面巷道。巷道最小宽度应以多功能车和支架搬运车的宽度为准，每侧最小加宽300 mm；巷道宽度一般为4.55.5 m。巷道最小高度应以支架搬运车的高度为准，再加高300 mm；巷道高度一般3.2 m。巷道转弯半径710 m。（3）巷道坡度无轨胶轮车适宜的运行坡度应在6以下，横向坡度35；以6坡运行的最大连续坡长在1200 m以下，局部纵向最大坡度14。如果巷道壁板坚硬、光滑而又淋水时，则还应降低使用坡度。（4）巷道底板无轨胶轮车对巷道底板的硬度和不平度都有较高的要求。无轨辅助运输车对巷道底板的压强较大，一般为0.250.7 MPa，所以对底板质量要求较高，不适合在软岩底板及巷道涌水量较大的环境下使用，最好是砂岩或砂质页岩等较完整的底板条件。前苏联规定，巷道底板岩石坚硬度普氏系数f4，黏着系数0.35.辅助运输大巷和综采工作面搬家通道最好采用C18以上的混凝土来硬化路面，并沿底板开掘并修排水沟和集水坑。其他巷道若底板较软或破碎时，则需铲平清理，加垫板或铺设砂卵石，路面平整度应在150 mm以内。（5）井下空气和配风无轨胶轮车运行的煤矿井下应有足够的通风量，其环境空气成分应符合煤矿安全规程中第100条的规定。行驶车辆的巷道，应按同时运行的最多车辆增加巷道配风，配风量应不小于4 m3/minkW.（6）硐室运行无轨胶轮车的煤矿井下应配置井下应配置人员躲避硐室、检修硐室和加油硐室等。行驶车辆的巷道中每隔300 m应设置一个人员躲避硐室。井下应设置检修硐室，长度30 m、宽度10 m，高度4 m（天车以下高度），断面成矩形。检修硐室不应有滴水，应配备静压水、压风管道和独立的通风系统，其地面应平整，并设检修地沟，地沟中心应设集中坑。井下应设置加油硐室，长度、宽度一般10 m、高度4 m，应设置足够数量的灭火器材。2.3 无轨胶轮车代表车型2.3.1 国产型号20世纪80年代以前，国内无轨辅助运输研究还是空白，直至90年代初才开始引进无轨胶轮辅运设备，在实际使用中，对提高辅助运输和矿井全员生产效率效果十分明显。乘此良机，国内的科研制造单位和大型局矿共同合作，在消化吸收国外先进技术的基础上，根据国内煤矿的生产实际，开始开发实用性强、成本低廉的无轨辅助运输设备。煤炭科学研究总院太原分院从1992年开始，先后研制和开发了两大类型8种无轨辅助运输车辆，如：TY6/20 FB型井下防爆低污染客货两用胶轮车；TY 3061 FB型汽车改装型自卸胶轮车；W 8型井下悬挂式胶轮车等。兖州煤矿集团常州科研所在2000年研制出了2台WCQ3型轻型载货胶轮车，2002年改型研制出了2台3 t级载货胶轮车，同年又开始进行汽车改装型胶轮车的研制。国内生产无轨辅运车辆的单位及主要产品见表1。在引进国外先进的无轨胶轮车的同时，具有独立知识产权、我国自主开发的多种无轨辅助运输车辆也已少量投入到煤矿生产建设中，运人、运货和客货国内生产的无轨辅助运输车辆使用情况见表2。两用运输车辆已经能够适应各种条件的矿井需要，可以与国外同类产品相媲美。表1国内无轨辅运车辆主要生产单位及产品型号性能参数WqC2J双排及单排加长型WCQ-3铰接式WqC3J单排平板及自卸型WqC4J单排平板及自卸型WrC20/2J单排平板封闭客箱动力形式柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机型号1104c-44FBFB40151006-6FB1006-6FB1006-6FB功率/Kw4850656565启动方式气压式电启动气压式气压式气压式传动方式机械机械机械机械机械驱动方式后双轮驱动四轮驱动后双轮驱动后双轮驱动后双轮驱动车架偏移式铰接式偏移式偏移式偏移式最大速度(km/h)3030303030最小离地间隙/mm185215220220220最小转弯半径（内/外）/mm/60003500/6000-/7500-/7500-/7500最大爬坡能力/纵15横7综14横7纵15横7纵15横7纵15横7载重量/t233420人机长/mm4850/6110612556806075/58006065机宽/mm18801900195020761950机高/mm21401800219021802100整机质量（空载）/t350070004050/41504150/41204620国别太原分院常州科试太原分院太原分院太原分院表1（续） 国内无轨辅运车辆主要生产单位及产品型号性能参数WC5前后铰接自卸式TY6/20FB前后铰接U形框架式WC8型前后铰接自卸式WC2顺槽车WC40Y前后铰接U形框架式动力形式柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机型号1006-6FB1006-6FB6121FB1104c-44FB6121FB涡轮增压功率/Kw65658548170启动方式气压式气压式气压式气压式气压式传动方式液力-机械液力-机械液力-机械液压-机械液力-机械驱动方式42前轮驱动42前轮驱动43前轮驱动66全轮驱动64后轮驱动车架铰接式铰接式铰接式原地滑移转向铰接式最大速度(km/h)3030301424最小离地间隙/mm275270330172310最小转弯半径（内/外）/mm2845/5466-/61003800/6350-/23502580/6770最大爬坡能力/纵15横7.5纵15横7.5纵15横7.51212载重量/t58820004机长/mm70608280780046507715机宽/mm20252542237017002320机高/mm16851660185019751750整机质量（空载）/t83501120012250680024270国别太原分院太原分院太原分院太原分院太原分院表2国内生产的无轨辅助运输车辆使用情况研制单位产品名称使用矿井煤炭科学研究总院太原分院TY6/20 FB型井下防爆低污染中型客货车神东活鸡兔矿3台TY7 FB型井下防爆低污染自卸胶轮车兖矿济三煤矿2台W 8型井下防爆低污染悬挂式胶轮车兖矿济三煤矿4台TY3061 FB型井下防爆低污染轻型自卸胶轮车神东补连塔矿WC 2.5型井下防爆低污染轻型胶轮车晋城寺河矿2台WqC 3 J轻型防爆胶轮车神东孙家沟矿2台WqC 4 J轻型防爆胶轮车晋城寺河矿WqC15J轻型防爆胶轮车神东康家滩矿2台兖矿集团常州科研所WCQ3轻型载货胶轮车兖矿济三矿2台改型3 t级载重胶轮车兖矿济三矿2台2.3.2 引进型号从1988年开始，英国、澳大利亚、南非和美国等国的6个公司的无轨辅助运输胶轮车陆续进入我国市场。1988年、1992年大同煤矿集团先后引进了20 t级和25 t级支架搬运车各1台。1994年潞安矿业集团公司漳村矿引进了EIMCO 880型胶轮车4台。1993年至今，神华集团神东矿区、兖矿集团济三矿、晋城寺河矿先后成套引进了4个国家的共计15个以上品种的胶轮车，主要有客货两用车、多功能铲运车、支架搬运车、工具车等车型。据统计，到目前为止，大约有110台的柴油机、蓄电池无轨胶轮车进入我国市场。表3引进的主要无轨胶轮车型号及基本参数型号性能参数支架搬运车人车工具车EIMCO 912XLSC-350PLADVT-630EIMCO3 30座MYNE.TAXI4BIRD动力形式柴油机柴油机蓄电池柴油机柴油机柴油机型号Cat 3306Cat 3306MWMD916-4PERKINS1004-4功率/Kw11211237.37448.545启动方式液压式液压式气压式气压式液压式传动方式液力-机械液力-机械液力-机械驱动方式四轮驱动四轮驱动四轮驱动二轮驱动车架铰接式铰接式铰接式铰接式整体式整体式最大速度(km/h)1520.35.8253231最小离地间隙/mm322300-279270最小转弯半径（内/外）/mm2800/57772568/64633700/68002850/54201923/53586100最大爬坡能力/14.514.51514.51515载重量/t2.53.5330人9人1200机长/mm945692009900820058955060机宽/mm212634502400200021801950机高/mm188016801600190017001700整机质量（空载）/t2.622.95-71002900国别英国澳大利亚美国英国澳大利亚南非表3（续）引进的主要无轨胶轮车型号及基本参数型号性能参数客货两用车多功能铲车铲运车MYNE TRUK4MK3-STRONCBIRDMYNE-PET6EIMCO 912EMYNE-LOADERPAUS PFL45S动力形式柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机型号MWMD916-4PERKINS1004-6MWMD916-6Cat3306MWMD916-6Cat3126B功率/Kw88.27411274187启动方式气压式气压式气压式液压式气压式电启动传动方式液力-机械液力-机械液力-机械液力-机械液力-机械液力-机械驱动方式二轮驱动二轮驱动二轮驱动二轮驱动四轮驱动四轮驱动车架铰接式铰接式整体式铰接式铰接式铰接式最大速度-24-18.222最小离地间隙/mm220315220300370360最小转弯半径/mm2350/55405144/8370/80002845/54662510/52103200/6100最大爬坡能力/151515151514.5载重量/t57.56838机长/mm878282187044841077159400机宽/mm230025332200170023202260机高/mm170020001644176817501900整机质/t8000104609675-1124522000国别澳大利亚南非澳大利亚英国澳大利亚德国4 无轨胶轮车与其他辅助运输设备的比较4.1 无轨运输与轨道运输的比较与有轨辅助运输相比，无轨辅助运输主要有以下几方面的优势：（1）可实现直达运输，中间无需转载，从而大为简化了辅助运输系统，显著减少了辅助运输的井下工作人员。据国内近几年一些菜用传统辅助运输方式的大中型煤矿统计，从事辅助运输的工人约占井下全部辅助工人总数的50%70%，平均日产万吨原煤约需8001200人。而德国威斯特伐伦煤矿日产1.5 t原煤，用于辅助运输的人与那不到100人，折合日产万吨仅为70人。劳动成本下降，安全性大大的提高。（2）可实现一机多用，可实现集铲装、运输、卸载功能于一体，尤其在倒面搬家时，对工作面设备的搬迁安装能做到拆除、铲装、运输、自卸并调整安装就位一条龙完成，大大提高了生产效率。例如一套重型综采设备的搬家，用传统的绞车、葫芦等办法，拆、运、装总工作量高达40006000工，一般安排4060天甚至更长。而美国吉姆沃尔特煤矿7#矿井一工作面搬家时，用二台支架搬运车，共147架的自重20多吨的液压支架，在5天时间里，拆、运、搬、装全部工序完毕。我国神东集团榆家梁煤矿综采面搬家倒面也仅用9天时间，大柳塔矿从井口到工作面开切眼7 km运距，重达4000 t的综采设备和其他物资仅用18天就全部运送、安装到位。（3）机动灵活、操作简单、安全性高，特别适合于沿煤层开采的多分支巷道辅助运输，减少了中间转载环节，摘钩倒车甚至人推肩扛等，最大程度上减少事故的高发环节。总之，无轨胶轮运输设备确实为当前最为先进的辅助运输方式，从源头上克服了传统辅助运输方式存在的用人多、占用设备多、效率低、费用高、安全性差等弊端，为高产、高效矿井生产提供了强有力的运输保障。4.2 无轨胶轮车，与其他无轨运输设备的比较无轨胶轮车的优点是灵活、高效、省人、省钱和安全。下面以大柳塔矿为例， 结合神东公司在选择辅助运输方式、设备时，对单轨吊、卡轨车、齿轨车等几种无轨辅助运输方式的比较，具体说明无轨胶轮车与其他无轨运输设备相比较具有的优越性。大柳塔矿从国外共引进了13台无轨胶轮车，分别是澳大利亚多米诺公司的客货两用车6台（载人17座，载重51吨）、多功能车1台（铲斗容积1.75 m，叉车重量3 t，车速18 km/h）、英国艾姆科公司的支架搬运车2台（载重25 t，车速15 km/h，爬坡能力14.5），大型人车2台（30座，车速15 km/h，爬坡15）。该矿无轨胶轮车对只有34人，但却负责使用和维修无轨胶轮车13台，并兼管地面运输车辆13台（五十铃车）。从神东的实践证明，无轨胶轮车比其他无轨辅助运输具有以下优点。（1）用人少。由于无轨胶轮车从地面车库到采掘工作面无需任何转载环节，而且运量大、车速快，因此可节省大量的辅助运输工人。据神华公司测算，用单轨吊方案该矿需用约360人，卡轨齿轨车方案需用280人，而用无轨胶轮车方案只需上述两种方案用人的1/101/8。（2）效率高。无轨胶轮车比其他辅助运输方法的效率要高出好几倍。以综采工作面设备运输安装为例，大柳塔矿201高产高效工作面设备总重约4000 t，从井口到工作面的距离为7.5 km。如果采用其他运输方式，由于运输转载环节多，支架又需要多台绞车就位安装，因此一般需要4560天时间，50006000个工日。而采用支架搬运车，除了可以自装自卸和运行速度高外，设备和支架运到工作面还可直接安装就位。整个工作面综采设备的搬运与安装只用了18天，用人不到1000个工日，节省了大量工时。矿井投产后，支架搬运车可以减少搬家刀面时停产天数，增加采煤时间，具有更大的经济效益。（3）运营费用很低：据调查，其他辅助系统的运营费用大约占吨煤成本15%25%左右，在1020元之间。而无轨胶轮车在大柳塔的辅助运输费用，吨煤成本仅为4元左右，大大低于其他辅助运输系统。（4）安全状况好。由于无轨胶轮车性能良好，机动灵活，操作简易，装卸方便，因此可大大减轻工人的劳动强度，并显著地改善辅助运输的安全状况。煤矿的辅助运输系统是煤矿的第三大事故来源，而采用无轨胶轮车后其面貌就会大为改观。5 无轨胶轮车的运用现状5.1 国内无轨胶轮车的运用5.1.1 神东公司的运用情况1994年以来，神东分公司先后引进了多种类型的辅助运输无轨胶轮车，可实现从井上到工作面辅助运输一条龙服务，不再倒装倒运，在生产上取得了很好的成效。神东分公司的井工煤矿，各种防爆无轨胶轮车926辆，主要使用的是进口重型特种无轨胶轮车以及太原煤科院、常州科试中心厂家试制的防爆无轨胶轮车，有既可运送货物、也可运送人员的客货胶轮车等，无轨胶轮车作为矿井辅助运输设备在神东矿区使用较早，由于无轨胶轮车不需铺设轨道，具有运输机动灵活，及时快速，具有较大的爬坡能力，安全高效，可实现从地面直至工作面不经转载的直达运输。无轨胶轮车最为突出的特点是可整体运送和安装支架，做到拆除、铲装、运输、卸载和调整就位，一个机车即可完成。既减轻了工人的劳动强度，又大幅度提高了生产效率和安全性。综采工作面搬迁时，用传统的轨道运输方式，拆、装、运需用40006000个工，大约4060 d，而采用无轨支架搬运车仅需一周时间，最短时间是3.1 d(运输总重量达5500 t)。神东公司是我国目前使用无轨胶轮车最多的矿区。辅助运输实现无轨胶轮化后大大地降低了工人的劳动强度，极大地提高了矿井的生产能力和运输效率。(1)材料的运输井下所需各种材料，按照材料的形状，一般要求集装化运输，对于小型的或一次需用量较少的散装材料，一般利用WqC3J(A)胶轮车运输，如采掘工作面用的锚杆、网子、水泥、沙子、木材、管材以及所用工具等。该车一次运量可达3 t，能够满足井下各工作地点日常材料的供应。对于一些用量大、体积大的材料运输，用WC5、W8车来完成，WC5型车一次所载货物可达5 t；W8型车一次所载货物可达8 t。(2)设备的运输对于重3t以下综采工作面顺槽中所需运输的物料及小型设备，且外形尺寸不超过5250 mm18mm2000 mm，均可利用WC2顺槽车或轻型车直接运输，解决我国煤矿长期以来顺槽中物料及小型设备运输的困难，减轻了工人的劳动强度。对于特重型设备，比如采煤机，可以利用CJB-100型采煤机搬运车从地面到工作地点的直达运输。按照胶轮车的载重能力，40t以下的支架或设备均可用WCAOY框架式支架搬运车和WC25型铲板式支架搬运车运输，极大地节省了矿井搬家倒面的时间。（3）人员的运输工人在上下班的过程中把大量体力和时间消耗在路途中，这种损失是无形的。随着井型和开拓范围的不断扩大，运输距离越来越长，这个问题会更加突出。用W-20/2J型防爆胶轮车运输人员，配置20人座的乘人车厢，实测运人平均时速20km，乘车站设在等候室，既可以增加人员的安全性和舒适性，又可以提高工人的工作效率。用胶轮车运送人员不仅避免工人远距离行走消耗体力，而且速度快、舒适性高，减少了现场交接班时间，同时也提高了工人上班时的工作效率。5.1.2 济三矿的运用情况兖矿集团济三煤矿现有无轨胶轮运输车辆28台，其中进口车辆18台，国产车辆10台。随着济三煤矿生产能力的大幅度跃升，辅助运输任务日益繁重，无轨胶轮车的需求量也大大增加，第一批国外进口的15台胶轮车已远远不能满足生产的需要，作为矿井无轨辅助运输系统的接续设备，国产胶轮车在济三煤矿应用的成功与否对矿井的生产起着至关重要的作用。现在济三矿主要装备国产无轨胶轮车。表4 济三矿装备的进口无轨胶轮车型号及其基本参数型号EIMC0912X型EIMC0800D-60型MK-3S型DOMINO型功能支架搬运车运输车多用途车多功能铲运车负载能力/t258铲斗1.75m3速度(km/h)15/529.7/18.618/1719.3/18爬坡/14.5/7.514/7.915/7.514.5/14.5转弯半径/m2.8/5.773.85/8.552.5/5.21d=4.65,回转360功率/kw112747445耗油量(L/km)269.611.2455.8台数/台3624产地英国英国澳大利亚澳大利亚(1)880-60D型3 t小型多用途车。英国EIMCO公司生产，负载能力3 t，功率45 kw，装载后可直接进出副井大罐笼，实现提升、运输一条龙直达运输方式。当在井下需要运人时，可换上12人座车厢用作人员运输和急救。为了满足3 t小型车进罐笼的需要，在副井井口与井底设计了臂长为2.3 m的大摇台，既适合有轨也适合无轨，为气动操纵。从实际使用看，该车出车率最高。（2）MK-3S型8 t多用途车。澳大利亚Boart-Longyear公司生产，负载能力8t，机头与车厢分开，司机1人，可自行更换各种不同用途的车厢，主要用于人员、材料、设备、矸石等运输以及消防洒水、救护等。由于车体尺寸较大一般不上井，只在井下运输，但车厢可以放在有轨平板车上进罐笼升降；目前常用的车厢有17人座、21人座人车厢。槽形车厢、平板车厢、洒水车厢（罐）等，该车速度快，运输效率高，平时运送人员、大于3t小于8t的集装物料、设备和矸石，在工作面搬家时，能很好的与支架搬运车配合，运送搬家货物。（3）912X型25t重型支架搬运车英国EIMCO公司生产，可搬运25t重型液压支架等大型设备，允许最大负荷力矩46tm，主要用于采掘工作面设备搬迁与安装，从采掘工作面到井底车场之间大于8 t小于25 t的重型设备运输，该车自带拉力为12 t的液压绞车，产办可上下调整高度，就工作面拆除时不仅能将设备拖拽移位，而且能实现自行铲运和运输，在新工作面安装时，可装运来的设备并自卸调整就位，当需要搬运长度很长或重要大于25 t的物料可双车同时搬运，如采煤机地盘长宽高=780014101220 mm，重17 t，就是用2台支架搬运车同时搬运到工作面的。大大减少了转载环节和减轻工人的劳动强度，实现了一机多用和运输的高效率。（4）多功能铲车。澳大利亚Domino公司生产，陪1.75 m铲斗和铲叉，负载能力8 t，装载升举能力3 t，可用于整修道路、装卸载，生产装运及矸石处理等其工作头可快速更换，2台该车出车率不高，其作用和功能尚待进一步发挥济三矿后续陆续采购了国产的无轨胶轮车，主要有以下几种型号：（1）WCQ-3小型运输车。该车是济三矿于1999年月常州科研所联合开发的，2008年8月试制成功，10月份在济三矿投入工业性实验。该车载重3 t，动力系统采用进口防爆低污染柴油发动机，功率73.5 kW，四轮驱动，主要用于惊吓各采掘迎头支护材料和备品备件的运输，它可直接进出副井提升罐笼，实现地面到井下迎头的直达运输。（2）TYTFB运矸车。该车是太原煤科分院针对济三矿部分迎头出矸的需求专门研制开发的7t自卸车，该车车厢容积为3m，最大举升角度为55，轮胎为充气耐切割轮胎，可很到的吸收地面的振动力，是济三矿排矸的主力车型。（3）WCQ-3A型车。该车是2001年常州科研所研制开发的WCQ-3型车的改进，在WCQ-3型车的基础上进行了优化设计，使发动机与传动系统的匹配更加合理，车辆外形尺寸更加紧凑，加装了前后桥减振系统，改善了车辆的操作性和舒适性。（4）W8型悬挂自卸车。该车是太原煤科分院在消化吸收国外同型车辆技术的基础上开发研制的最新车型，该车载重8 t，发动机功率为110.25 kw，前后配有液压悬挂系统，操作性和舒适性大大提高，运行速度快，具有自卸功能，可承担井下人员运送、材料运转、迎头排矸、综采设备运输等多项辅助运输任务5.1.3 寺河矿的运用情况山西晋城无烟煤集团寺河矿于2001年引进了包括人员、设备、材料运输在内的全套无轨胶轮运输设备。包括：人员运输车MT_一16C 型、吊臂车U 一4C型、升降平台车SL_一2型及润滑车UN一2C型等共计9台；铲运机S1 35S型4台；FBL一15型支架牵引车2台；支架搬运车和平板车FBL一40型、CH 一50型各2台。寺河矿是沿煤层开拓的高瓦斯矿井，是国内首家在高瓦斯矿井采用无轨辅助运输的煤矿。在现场，EIMC0912X型、FB卜一40型支架搬运车用于搬运2540 t重型液压支架或其它大型设备，重点为采煤工作面安装、拆除服务。MK一3S型、M个一16C型多用途车在交接班时作为人车运送上下班工人，交接班后更换不同用途车厢为机电、掘进等队组提供输送服务，换上自卸车厢后还可用于矸石运输。800D-60型运输车由于外型尺寸小，可直接进出副井罐笼，所以可实现一次装载后自井上到工作面或工作面至井上的直达输送、机掘服务、运送非集中时间的人员及材料、小型设备等。ST_35S、DOMINO 型多功能铲运车主要用于道路整修，装、运、卸以及协助综采工作面安装与搬迁等。寺河矿使用的设备是世界上最大型的设备，寺河矿引进车辆的最大特点是FBL_40型可以铲装最大为50 t的重量，很好地解决了5.5 m采高支架及2.75 m大滚筒采煤机等大型设备搬运的问题。神东大柳塔矿的平硐无轨胶轮车辅运系统、兖州煤矿集团济三矿的立井无轨胶轮车辅运系统和晋城寺河矿的斜井无轨辅运系统的成功使用，为我国煤矿在各种条件下推广和使用无轨辅助运输设备提供了有益的经验。5.1.4 影响原因从以上事例可以看出，我国煤矿地下无轨辅助运输设备近10年来已有较大的发展。但我们还应该清醒地看到:除上述少数几个矿山外，我国绝大多数煤矿还尚未实现从地面或从地下车场直至采区工作面端头的直达运输。特别是采区的辅助运输机械化程度还相当低，并且多年变化不大，分析原因主要有以下几个方面:（1）20世纪90年代至21世纪初，我国煤炭行业不景气，不少煤矿处于停产半停产状态，有限的资金只能用于采掘支护和煤炭运输设备的购买和维修，很难顾及到辅助运输机械的现代化，繁重的辅助运输只有靠多用人力来解决；（2）国产辅助运输设备还不很完善。产品质量还不稳定，可靠性差，平均无故障时间一般要比国外产品低1倍以上。此外，因为地下煤矿对设备有严格的防爆要求，研制难度大于金属矿设备。因此研制单位少，起步也比金属矿晚，研制的产品不多，因而可供煤矿选择的机型也少；（3）国外引进的产品又存在价格昂贵、备件短缺、维修困难、售后服务跟不上、一般煤矿承受不起的问题。此外，某些进口产品的技术性能也不完全适合我国的煤矿条件；（4）早年投产的一些老矿井，因为巷道断面小、底板起伏大、转弯半径小、支护强度低，而且限制了大型现代化辅助运输设备的应用。有些新建或经过技术改造的矿井，虽然巷道断面加大了，支护情况也有所改善，但受地质条件如底鼓严重、断层多的影响，仍然不能采用新型的无轨辅助运输系统。5.2 国外无轨胶轮车的运用据不完全统计，1998年美国煤矿井下使用了约5000台柴油机胶轮车；英国南威尔士的塔沃矿、发过普罗旺斯的莫兰特矿、德国鲁尔矿区的瓦尔朱姆矿的菲尔德井已大量使用了客货两用、铲运和支架搬运等成套的无轨胶轮化辅助运输设备，使矿井全员效率达到50 t/工以上。到90年代初，国外已有65%以上的煤矿采用了先进的无轨胶轮化辅助运输，在美国、英国、德国、南非、澳大利亚、加拿大这些采煤技术先进的国家，地下无轨辅助运输车辆的应用已经非常广泛。近年来，国外还在不断研制新的煤矿井下无轨运输设备。多用途、重载柴油车和蓄电池胶轮车尚在不断开发和完善中。牵引力除继续采用防爆低污染柴油机外，也有不少机型采用对巷道空气污染小而功率较大的蓄电池组，如美国朗艾道公司生产的10 t级蓄电池铲运车、30t级蓄电池支架搬运胶轮车。美国久益公司最近开发的铰接式运输车，采用240 V的蓄电池，电压相当于原来128 V的两倍，因而能连续工作1012 h。5.3 非煤矿山无轨胶轮车的运用早在上世纪50年代初，北美的金矿开始使用无轨胶轮车，比在煤矿上的使用更早。现在在非煤矿山，无轨胶轮运输设备的运用已十分普遍和广泛。就连目前国外生产煤矿无轨胶轮车的厂家大多数是原金属和非金属矿山车辆制造厂。在原有非煤矿山车辆的低污染技术基础上对车辆进行改进，研制满足煤矿井下防爆和低矮要求的车型。几乎所有的金属矿山都运用无轨胶轮车生产。6 无轨胶轮车的缺陷同任何一种运输方式一样，矿用无轨防爆胶轮车运输也存在一定的不足或问题：6.1 无轨防爆胶轮车故障率高国内目前无轨防爆胶轮车的加工制造处于起步阶段，在设计、制造过程中存在较多缺陷，车辆的整体性能差，故障率高，维护量大；从现场使用情况看，车辆出车率最高到8085 ，一般情况下，出车率只能维持在80左右。6.2 车辆购置费用和运行费用高无轨防爆胶轮车总体价格较高，单台无轨胶轮车的价格大约是3台低污染车的价格；车辆耗油量大，是低污染车的3倍以上；备件费用高，维护成本大，大修费用高(每次的大修约占原购车费用的45左右，每两年大修一次)，车辆运行费用居高不下，每台无轨防爆胶轮车每月的运行费大约2万元，约是低污染车的34倍。6.3 无轨防爆胶轮车设计制造缺陷1)车辆整体结构性差，部分部件相互不匹配，易造成零部件的损坏。2)车辆转向在怠速下较重，转向系统不灵活。3)车辆灯光亮度与发动机转速有关，在下坡和转弯时车辆灯光亮度不足。6.4 油耗大发动机经过防爆后的功率降低20，造成耗油量增大。见表5。表5防爆无轨胶轮车油耗测试表车型行驶里程/km耗油量/L油耗/L（100km）-1备注双排指挥车24.46.32622t平板材料车24.26.72733t自卸车24.46.426.2空载试验1145重载试验5t自卸车24.41978新电启动车车重载24.41874旧车重载试验24.41665.5空载B自卸车24.413.555重载试验24.41249空载6.5 其他问题（1）噪声大，无轨胶轮车产生的噪声已是井下噪声污染的主要来源（2）尾气污染严重，为排除尾气需要较大的风量和巷道断面，井巷工程量增加。（3）防爆低污染柴油机排气栅栏较难清洗；（4）胶轮车轮胎耐磨性能差；（5）缺少大功率、低污染柴油机。7 无轨胶轮车的发展趋势7.1 国产化进程在20世纪80年代初期，我国部分矿区从国外引进了无轨胶轮车设备和技术，使用后取得了显著的经济效益。但长期使用国外的引进设备，存在着设备购置费用昂贵、使用成本高且常因国外配件供货周期较长而造成停运等一系列问题，严重影响了生产的正常进行。这就促使我国加速自行研制无轨胶轮车的进程，从而尽快改变我国煤矿辅助运输的被动、落后局面。我国已从20世纪80年代中期开始研制柴油机无轨胶轮车，但进展不大。直到90年代中期，我国无轨胶轮车的研究开发才有了较大的改观。目前，国内研究无轨胶轮车的企业主要有：煤炭科学研究总院太原分院、常州科研所、辽宁三一重装、河北煤研所等。山西卓里集团致力于小型无轨胶轮车的研究，为中、小型矿井使用无轨胶轮车创造了有利条件。煤炭科学研究总院太原分院从1997年开始研制煤矿井下无轨胶轮车辅助运输设备，经过10余年的发展，已形成井下工程车和汽车防爆改装两大类共21个品种的系列化胶轮车产品，其中借鉴国外防爆胶轮车车型机构并自行研制的胶轮车有：WC40Y型框架式支架搬运，WC25EJ型铲板式支架搬运车，WC10EJ型多功能装载车，WJ4FB 型防爆柴油铲运机，WC2型运输车，WC5、WC5E、WC8型防爆胶轮车；另一部分是利用现有的地面民用运输车辆进行防爆改装后用于煤矿井下，其代表车型有WC2（F）、WC3J、WqC2J、WqC3J（A）、WqC3J（B）、WC3J（B）、WC2R 等材料车和运输车，为我国无轨胶轮车的研究奠定了基础，起到了替代进口车的重要作用。目前，该院正在向系列化方向发展，已生产的近1000余台胶轮车在神东、兖州、晋城、平朔、阳泉、鲁能、大同、平顶山等矿区使用，产品推广到山西、陕西、山东、河南、云南、内蒙古及宁夏7个产煤省区的近30个大中型现代化矿井。虽然我国的无轨胶轮车有了一定的发展，但还远远不能满足煤矿各种条件下辅助运输的需要。对于中小型矿井来说，因其经济能力有限，购买庞大的胶轮车设备不仅费用高，而且对井下巷道的规格要求较高，导致掘进和维修费用也高，是这类矿井所不能承受的。因此，山西卓里集团针对中小型矿井对一般地面民用运输小型车辆进行了防爆改装，用于井下无轨运输，解决了中小型矿井使用无轨胶轮车普遍存在的问题。其代表车型有：7YP1450D矿用工程车、7Y1150DA4三轮汽车、7Y1150DA3超低矿用运输车、WyC13（18）/150（250）S-Z型煤矿用防爆四轮运输车、WyC12/50X型煤矿用防爆三轮运输车、WC1.4J型煤矿防爆四轮无轨牵引车、ZL05FB型和ZL16FB型矿用防爆轮式装载机。随着我国科研技术力量的不断壮大，国产无轨胶轮车研制技术逐步走向成熟，但同世界先进国家相比，差距还很大，需要在辅助运输领域紧跟国际先进技术发展的步伐，并加快研发有独立知识产权的技术和各种车型，为我国矿井辅助运输机械化的更新换代提供可靠的多方面、多层次的技术支持。在引进国外先进产品以后，应尽快使这些产品国产化，并大量推广使用，以便降低成本。近几年我国煤炭科研院所、高校等矿业机械研究人士、学者越来越注重这种灵活、高效的辅助运输设备，从表6及图1可以看出，发表的论文、申请的专利从无到有，逐年增加，无疑极大的促进了无轨胶轮车的国产化进程。表6我国近几年无轨胶轮车的研究状况无轨胶轮车的研究状况年份11100908070605040302010099期刊292015115989951051续表6学位论文3211000000000专利1191410500102011图1 我国近几年关于无轨胶轮车的研究状况柱状图7.2 国产无轨胶轮车的优势与不足1）优势(1)国产无轨胶轮车价格便宜。同一类型车辆，国产设备价格为进口设备的1/2左右，国产配件也要比进口配件的价格便宜一半以上，所以后期使用成本也低。(2)国产胶轮车配件供货周期短。国产胶轮车因为大部分配件都是国内厂家生产，供货周期短，市场范围广，可选择性强，价格便宜。(3)国产胶轮车厂家可提供强有力的技术支持，免除用户的后顾之忧。进口设备的售后服务因受地域的限制，其快捷程度根本无法与国内厂家相比。2）不足(1)国产车的制造工艺和制造质量相对粗糙，可靠性较差。无轨胶轮车作为井下辅助运输工具在国内矿井的应用还不广泛，其市场和设计生产能力都还没有形成规模，国内仅有为数不多的几家科研单位在做这项工作，这样就导致国产胶轮车的整体性能和制造质量相对进口设备还有一定的差距，还有待于进一步提高。(2)无轨胶轮车因为受煤矿井下生产的特殊性所决定，对其防爆性能和尾气排放及安全性能要求非常严格，而受国内整体工业水平的限制，国产无轨胶轮车对关键部件采用进口部件，如防爆柴油发动机、液压系统元件，从而导致国产胶轮车的国产化率低，制造成本不能大幅降低，价格仍然偏高，部分进口配件的供应不能及时到位，使车辆的维护和保养受到制约。(3)国产胶轮车受设计水平限制，品种单一，无法完全满足井下辅助运输的要求。例如到目前为止，国内还没有研制出支架搬运车，济三煤矿综采工作面搬家、大型设备如综采支架的运输还只能依靠进口的支架搬运车7.3 国内外无轨胶轮车的发展趋势无轨胶轮车的应用不仅极大地提高了矿井的生产能力和运输效率，而且也为安全生产提供了保障。首先，无轨胶轮化运输大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。工人乘座无轨胶轮车上下班，大大缩短了路途时间，从而能有充足的精力投入生产。其次，简化了辅助运输环节，减少了事故点。提高了工效和安全性。第三，为综采工作面快速搬家创造了优越的条件。通过几年来的实践，神东公司已总结出利用无轨胶轮车搬家的新办法，6000余吨重的整套综采设备，通过支架搬运车、多功能铲车的综合配套高效装运，从设备的回撤、运输、安装及新工作面的调试等，仅需7 d即可完成，并使搬家全过程的安全系数大为提高。无轨胶轮车在神东和兖州等矿区的成功应用充分证明，无轨胶轮车是一种高效快速安全的辅助运输设备，在我国具有广阔的应用前景。它不仅适于水平煤层与近水平(12以下)煤层矿井中使用，而且只要设计合理，配置得当，完全可以用无轨胶轮车在大型立井中实现从井底至采区工作面的人员、材料和设备的直达运输，在综采工作面内利用支架搬运车进行设备的搬家、安装调整和拆卸。这必将大幅提高高产高效矿井辅助运输效率。随着我国煤炭行业对辅助运输落后局面制约煤炭生产发展的认识逐步提高和重视，以及对无轨胶轮车所独有的种种优点的加深了解，相信我国煤矿辅助运输无轨胶轮化的发展，有望出现一个新的高潮。我国是以煤炭资源为主要能源的国家，煤产量量约占世界总产量的1/4，自1985年产煤达到8.7亿t后，一直稳居世界第一产煤国地位，2007年已达25.5亿t，2011年我国的原煤产量达到35.2亿t。大型煤矿产量在60%以上，其余的原煤是在条件差的小型煤矿生产出来的。就算大型煤矿，也只有20%左右的煤是在现代化辅助运输没备下生产出来的。可见目前我国煤矿地下辅助运输状况与先进采煤国家相比差距还很大，绝大多数煤矿的辅助运输仍然采用小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统运输方式，存在着运行环节多、运行速度慢、效益低、事故多、占用人员和设备多及安全、机动性和适应性均较差等问题。特别是在工作面设备搬迁时，装载、卸载和调车等工作量大且繁杂，采用这种传统的运输方式搬迁不仅时间长，而且严重影响全员效率的提高和煤矿的安全生产。传统的运输方式已成为制约我国煤炭生产发展的一个薄弱环节。所以利用高效、安全、低成本的无轨运输设备是我国优化矿业产业结构和提高效率的重要步骤。同国外先进矿山企业的无轨运输相比较，无论从数量还是质量上都还远不能满足我国地下运输的需要