简析煤矿生产中无轨胶轮车的应用及其安全设计

摘 要：无轨胶轮车在当前很多矿井中已得到有效应用，担负起了运送矿井人员、设备以及物料等重任，其应用大幅提高了我国矿井运输效率，促进了我国煤矿开采的现代化，因此各煤矿企业也越来越重视发展此运输系统。随着国家对新能源领域的大力支持，使得该领域内各项技术都得以快速发展，而作为新能源无污染的煤矿井下无轨运输系统中，也逐步使用新能源无轨胶轮车。基于此，本文阐述了煤矿中无轨胶轮车应用的主要特征及其适用条件，对煤矿中无轨胶轮车的安全设计进行了简要分析。

关键词：煤矿；无轨胶轮车；应用；特征；适用条件；安全设计

无轨胶轮车主要用于将人员、设备和材料等由地面运至井下，或者由井下运至地面。由于需要运输的机电设备体积、重量都比较大，而且有的机电设备形状还比较不规则。因此需要对其应用及其安全设计进行分析。

一、煤矿中无轨胶轮车应用的主要特征

无轨胶轮车的特征主要表现为：（1）提高运输效率。由于无轨胶轮车不用轨道便可实现运输，现场装载完货物后，无须转载便可从地面到井下工作面点对点直达，这样实现了连续化辅助运输，提高了运输速度，与其他辅助运输相比，运输效率显著提高，降低工时，值得各矿井推广应用。（2）降低运输费用。据相关统计，无轨胶轮车运输每吨煤的成本一般为4元左右，使用其他煤矿辅助运输系统的运输成为大约为3倍～4倍的无轨胶轮车运输。无轨运输系统比其他辅助运输系统吨煤运输成本低很多，吨煤运输成本的降低，促进了矿井经济效益的大幅提升。（3）适应性强。无轨胶轮车可配置的工作机构较多，如铲斗、货箱、叉架等，可根据矿井实际需求，快速转换各种工作，达到一机多用。这种多功能运输在整体搬运矿井大型机械设备时特别适用，在实际生产中应用较为广泛。（4）机动、灵活。无轨胶轮车操作便捷，性能优良，车身通常采用铰接形式，可实现曲率半径3m～6m转弯，低机身，能很好地适应起伏巷道，并且轮胎耐用，制动系统良好。（5）安全性高。矿井辅助运输系统也是矿井事故来源的一个重要方面，矿井使用无轨胶轮车做辅助运输系统后，可有效降低工人作业强度，可使工人作业精力更充沛。同时加之无轨胶轮车的一体化设计，可省去很多转载步骤，有效减少安全隐患，此外井下作业人员的减少，也会降低安全事故的发生率，提高矿井生产的安全性。

二、煤矿中无轨胶轮车应用的适用条件

结合煤矿无轨胶轮车的特征，其应用逐步改善了矿井的运输现状，提高了矿井生产率，但在应用无轨胶轮车时需要一定的条件，主要表现为：（1）无轨胶轮车的适用条件。基于无轨胶轮车具有一定的外形尺寸，并且大载重量，车轮要求地板应有足够的强度。因此应用无轨胶轮车的矿井巷道坡度、宽度以及地板强度都应符合要求。对于哪些倾角不大、浅贮存、煤层近水平的矿井比较适用无轨胶轮车，如12°左右的上下山与斜副井等。（2）巷道应有合适的坡度。无轨胶轮车连续在6°坡运行的长度应小于1200m，在小于6°坡运行时，应把局部纵向坡度控制在14°以下，若运行巷道是坚硬、光滑有水滴的地板还应降低运行坡度。当运行巷道地板较松软时，应把运行横向坡度控制在5°以下，巷道倾角控制在12°以下，并且应事先做好相应的行车标识。

三、煤矿中无轨胶轮车的安全设计分析

1、无轨胶轮车的机械安全设计

机械安全设计从强度安全、维修安全、碰撞安全及功能安全四方面进行设计。（1）强度安全。第一、承载部件结构设计。针对车架、车厢等承载部件采用三维仿真计算，所有承载部件安全系数都要达到标准要求，其中人车车厢参照GB 17578-2013《客上部结构强度要求及试验方法》进行计算，符合地面客车设计要求，保证乘客有效乘坐空间及人身安全。第二、传动及制动系统设计。设计中要针对传动及制动部件选用可靠性高、安全系数高、传递扭矩大的成熟结构部件部件，提高行车安全性，其中制动器试验依据《汽车制动系统结构、性能和试验方法》，通过要求型式试验及出厂试验来保证安全。（2）维修安全。在设计中充分进行维修安全、运输安全等设计，在机构布局上提高维修维护易操作性，变速箱、制动器、传动轴及电机等较重部件设计辅助吊装装置，不仅为维修维护提高易操作性，还为维修维护提供安全保障。（3）碰撞安全。在布局安全设计中，针对碰撞进行专项分析，考虑正撞、侧撞、追尾、翻滚等情况，对结构布局及强度进行计算。其中电源箱要布置在不易受碰撞、剐蹭的位置，并且被超大动能碰撞时，电池位移方向对人员不会造成伤害。并且车辆前后要设置碰撞吸能用保险杠，在充分保证碰撞时能量吸收的同时，前保险杠外部设置薄钢板外壳，具有行人保护功能。此外，人车车厢根据《客车上部结构强度要求及试验方法》进行计算，符合地面客车设计要求。每个座椅上设置安全带，并且要设计安装有扶手装置，充分对人员碰撞安全做出设计。（4）功能安全。第一、机械防爆离安全。针对机械防爆，除了对转动部件、发热部件进行专门设计及检测要求。第二、消防系统。针对电源箱、电机等易发热部件进行温度检测，超温报警，并且配置相应灭火装置，保障安全性。第三、制动安全设计。整车制动系统采用无火花、散热好、制动性能好的湿式制动器。其中行车制动器要设计成独立的双回路系统，如果其中一路发生故障，另外一路还可以正常工作；驻车制动器采用失效安全型，液压释放、弹簧制动，在系统没有动力源或油路发生故障的时候都可以实现整车制动。

2、无轨胶轮车的电气安全设计

由于动力电池的能量密度远远低于燃油的能量密度，加上各种防爆外壳，使得防爆蓄电池无轨胶轮车的质量大幅增加，碰撞中需要车辆耗散的动能明显增加，产生的事故后果也更为严重。同时由于集成了大量的高压电气设备和线束，所以防爆蓄电池无轨胶轮车在发生危险工况下的电安全设计非常重要。（1）高压线束走向要设计布置在车辆骨架内侧，以提高对高压线束和人员的保护作用。（2）单体电池与电源箱体应实现绝缘，电源箱底部和侧面铺设绝缘橡胶，电池管理系统要设置温度报警系统，以便能及时对事故作出正确处理，确保人身和财产安全。（3）胶轮车安装绝缘电阻检测装置。当车辆发生碰撞或绝缘电阻过低时，主动切断高压回路，实现电池组与外部电路的电隔离。（4）主回路和电池箱内安装快速熔断器。当发生短路事故时，主回路熔断器能迅速切断动力电池和电气设备的连接，并能最大限度地降代因电源箱内部的短路造成的危害。（5）在主回路和电池箱上安装手动断电装置。当发生事故时，可以手动切断各电池箱之间的电连接，将车辆整体电压降至安全电压范围内。（6）放电一致性检测。整车控制器要设计有实时检测功能，实时监测所有电源箱的放电电流，当某一电源箱放电电流和其他电源箱放电电流相差一定数值时，控制器发出故障信号，电机停止运行，发出报警信号，提示驾驶员检查故障。

四.结束语

综上所述，无轨胶轮车属于一种现代化的煤矿井下辅助运输工具，其在煤矿井工开采中担负着重要任务，其应用有利于高产、高效、现代化矿区的构建。为了使这种无轨胶轮车辅助运输系统获得更好地推广与应用，必须加强对其应用及其安全设计进行分析。

参考文献：

[1]牛明路.防爆无轨胶轮车辅助运输系统技术研究[J].2016（9）

[2]谢帅，张海斌.浅谈井下无轨胶轮车的管理与维护[J].科技风，2015（22）

[3]邵兵.煤矿井下无轨胶轮车的安全管理[J].中国机械，2013（24）