露天煤矿剥离废石采用双驱汽车运输的工艺技术领域
本发明涉及露天煤矿剥离废石一种运输工艺，具体说是采用架线式双能源汽车运输的工艺。
背景技术
现有的露天煤矿运输剥离废石手段包括汽车运输。汽车运输工艺具有初期投资小、运输能力大、机动灵活的特点，在我国大型露天煤矿应用最为广泛。但随着我国煤炭浅部资源的逐步枯竭，越来越多的露天煤矿向深凹部发展，进入深凹阶段后，矿车重载爬坡的距离越来越长，比如在深凹垂直深度超过80m、运输距离超过3Km的露天煤矿，运输车辆车速降低，柴油消耗增多，汽车运输的成本与消耗维修费用持续增大，且排放的尾气染污严重等问题越来越突出。在深凹垂直深度超过80m或运输距离超过3Km的露天煤矿，已不适合使用汽车运输剥离废石。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种露天煤矿剥离废石采用双驱汽车运输的工艺，所说的露天煤矿是指深凹垂直深度超过80m或运输路径超过3Km的露天煤矿。
本发明的目的是这样实现的：
（1）大型单斗挖掘机装载剥离后的废石；
（2）大型单斗挖掘机将装载的废石卸给220t级大型柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车，在整个运输路径运输废石，所说的柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车是指同时具备柴油发动机和交流电动机双驱动系统的矿用自卸汽车，该车顶还有采集无轨电车架线供电系统电能的集电弓；
车辆满载运输的整个运输路径由矿区剥离主干道（长期使用的固定区段）的上坡路段（以下简称满载上坡路段）和除上坡路段以外的其它路段组成，在上坡路段架设无轨电车架线供电系统，柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车在上坡路段使用交流电动机驱动系统；在其它路段柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车使用柴油发动机驱动系统。
与常规柴油动力的汽车相比，本发明的积极效果是：
（1）、采用上述双驱矿用汽车运输，满载上坡时使用交流电动机驱动，交流电动机的功率明显比柴油发动机的功率大，显著提高车辆运行速度，进而提高运输效率。
（2）、在满载上坡阶段，柴油发动机最受损耗、最耗费柴油、排放最多，采用本发明后，可以延长柴油发动机的使用寿命、降低维护费用，显著降低柴油的消耗、进而降低柴油发动机的排放。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的示意图，包括大型柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车和架线供电系统。
具体实施方式
下面介绍为伊敏煤电有限责任公司三号露天煤矿采场设计的采用本发明的方案。
伊敏煤电有限责任公司三号露天煤矿基本情况：矿区位于大兴安岭西坡呼伦贝尔草原中部，海拉尔盆地东部，伊敏河中下游西侧，盆地外围以低山丘陵为主，最高758.30m，最低664.94m。盆地内为冲积平原，海拔一般671～673m，相对高差93.36m。区内交通以陆路交通为主，北距海拉尔区70km，距滨州铁路及301国道78km，距红花尔基镇60km，距伊敏公社约30km。勘查区东侧距勘查区6km有海伊铁路、距勘查区5.8km有海伊公路通过，交通十分便利。
三号露天矿的矿田面积为30.61Km2，开采境界内毛煤量为953.70Mt,如果露天矿建设规模为15.0Mt/a，储量备用系数按1.1计，设计服务年限为58年，采煤工作线长度为2000m～2500m，达产年剥采比4.71m3/t。露天矿划分两个采区开采，在21勘探线附近沿走向拉沟、倾向推进。工作帮推进方向，首采区由北向南推进，二采区由西向东推进，煤层开采采用轮斗连续工艺。外排土场位于首采区的西北部，总占地面积1160hm2。矿区主要可采煤层为2层，即15上、16下煤层。15上厚度15.20～27.00m，平均16.95m，煤层倾角1～8°，平均5°，煤层结构简单。16下厚度15.54～27.00m，平均18.73m，煤层倾角1～8°，平均6°，煤层结构简单。
采掘场划分为三个区，一区为非工作帮，二区为端帮，三区为工作帮。外排土场位于采场的西端帮一侧，距离西端帮的距离至少为400m，西部端帮边坡高度为190m，外排土场排弃高度按80m计算，安全距离为400m。通过建模分析，边坡角度为20°，稳定系数可达1.28，基本保持稳定。由于输煤系统在东侧端帮，同时又考虑到采区分区处多断层对端帮稳定性的影响，东南端帮边坡高度为184m，边坡角为17°时，稳定系数为1.31，基本保持稳定；其余各帮按23°考虑，可基本保持稳定。外排土场排弃高度为80m，边坡角度为21°时，稳定系数为1.32；外排土场边坡基本保持稳定。内排土场边坡在排弃高度250m，边坡角14°时，Bishop法和瑞典条分法稳定系数计算结果均为1.32，内排土场边坡稳定。
在车辆满载运输的整个运输路径的上坡路段3，架设无轨电车架线供电系统1，柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车2通过集电弓21接到供电系统接触导线上。柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车接收大型单斗挖掘机转卸的废石向外运输时，在上坡路段使用交流电动机驱动系统；在其它路段柴油--架线双能源驱动矿用自卸汽车使用柴油发动机驱动系统。
大型架线式双能源汽车运输工艺的架线辅助运行系统由主要有下几个部分组成：
（1）电源供电设备：是接收、变换、分配电能的环节，包括线路隔离开关、变压器、整流器、流断路器等。本发明的运输工艺采用Siemens交流驱动技术，通过PLC技术的应用，使得交流电驱动矿用自卸汽车可以在任何速度下进入架线运行状态，并且不受辅助供电电压的限制。另外，该车载系统在紧急状态下可以匹配当前1400～1600V的直流线路，也可以使用新型更高效的2600V供电线路。
（2）集线装置：本发明的运输工艺采用汇流条架线结构的集线装置。
（3）受电器装置：本发明的运输工艺采用受电弓式的受电器装置，为了得到良好的电流接收而没有电弧产生，受电器在架线导体高度的工作范围内保证压力变化很小。受电弓式的优点是操作方便，不受入口限制，可随时随处进入架线运行状态，司机操作相对容易。
（4）受电导体：对受电器接触导体采用金属石墨材料制作，导电性能良好、机械耐磨性能好、比重小。
三号露天矿大型架线式双能源汽车运输工艺的特征如下：
（1）主要设备：矿车采用的为220t级交流电动轮自卸车，自卸汽车数量共11台，汽车的追踪间隔为100m，重车上坡年运输密度≧2200万t·km。大型单斗挖掘机采用单次斗容为35m3的矿用电铲，配备数量1台。
（2）大型架线式双能源汽车运输工艺的架线路段选择在西侧端帮固定出入沟联络路及外排土场各台阶坡道上，架线线路总长度3km，坡道坡度10%，双能源矿车通过西侧端帮架线坡道将剥离物运至外排土场各个分水平。矿车在上坡路段受架线助推后，动力比一般卡车强劲，爬坡能力强，一般燃油卡车上坡时车速不超过15km/h，经架线助推后，车速可达23.5km/h。
（3）大型架线式双能源汽车运输工艺中，在架线汽车进入或驶离架线区段时，设置50m过渡段，其坡度为2%，供汽车司机进行架线助推与柴油驱动转换开关之用。固定运输道路曲线转弯半径为200m，路面宽度为30m，在道路中心地带设置5m宽的待避线。
（4）大型架线式双能源汽车运输工艺的上坡段架线卡长度2450m，接触网工程两头需延长设下锚区域，加上中间三跨关节重叠区段，接触网里程为3000m。考虑到伊敏地区全年温差大，采用全补偿简单链形悬挂，导线组合为2XJT150+2XCTHA150。系统具有一定的弹性，能吸收车辆颠簸造成的弓网振动。根据牵引供电专业要求，所有导线截面不小于150mm2，张力为15KN。导线高度按满足卡车运输条件设计，卡车高度7.4m，接触线悬挂点高度暂按9.0m设计。采用特殊设计的水平腕臂，接触网结构高度为3m。跨距值为40m（柔性悬挂）/24m（刚性悬挂）。
（5）为提高大型架线式双能源汽车效率、节省燃料、节省轮胎消耗及保证行车安全，需要对矿山道路进行经常养护和定期维修，使之保持良好状态。此外，为减少尘土飞扬及环境污染，影响人体健康，还应对路面进行日常洒水降尘。设计对矿山道路的养护配备了4台100t洒水车用于道路及采场、排土场洒水降尘。同时配备平路机、压路机等道路维护设备，及时对架线道路进行清理平整，保证卡车受电弓与架线线路接触良好。