摘要：本文针对煤矿井下辅助运输方式的选择问题进行研究，重点分析了无轨胶轮车在井下辅助运输中的应用。通过对比轨道运输、无轨胶轮车运输等多种运输方式的特点，结合实际煤矿生产需求，提出了一种基于多因素综合评价的辅助运输方式优选模型。该模型考虑了运输效率、安全性、经济性、适应性等多个因素，采用层次分析法确定各因素权重，最终得出最优运输方式。研究结果表明，无轨胶轮车在灵活性、运输效率和经济性方面具有明显优势。针对无轨胶轮车在井下应用中存在的问题，如路面维护、排放控制等，本文提出了相应的改进措施和管理建议。通过案例分析，验证了无轨胶轮车在特定煤矿条件下的适用性和优越性。本研究为煤矿企业选择合适的井下辅助运输方式提供了理论依据和实践指导，对提高煤矿生产效率和安全水平具有重要意义。

关键词：煤矿；井下辅助运输；无轨胶轮车；运输方式优选；多因素评价

1、引言

煤炭作为中国重要的基础能源，在国民经济发展中扮演着至关重要的角色。据中国国家统计局数据显示，2022年全国原煤产量达42.6亿吨，同比增长9.0%，煤炭行业仍然是能源供应的主力军。在煤矿生产过程中，井下辅助运输系统作为煤矿生产的”血液循环系统”，不仅承担着人员、材料、设备的运送任务，还直接影响着煤矿的生产效率、安全水平和经济效益。近年来，随着煤矿智能化、机械化程度的不断提高，井下辅助运输系统面临着更高的要求和挑战。传统的辅助运输方式在效率、灵活性等方面逐渐显现出局限性，而以无轨胶轮车为代表的新型运输方式因其高效、灵活的特点，正逐渐成为煤矿企业的重要选择。然而，不同煤矿条件差异显著，如何科学选择适合特定矿井条件的辅助运输方式，成为煤矿企业面临的重要决策问题。本研究旨在通过多准则分析方法，构建一套系统化的煤矿井下辅助运输方式优选模型，并重点分析无轨胶轮车在井下辅助运输中的应用优势及存在问题，为煤矿企业提供科学的决策支持，从而提升煤矿生产效率和安全水平。

2、煤矿井下辅助运输方式概述

2.1 煤矿井下辅助运输的重要性

煤矿井下辅助运输是煤矿生产系统的重要组成部分，主要负责煤矿生产所需的人员、材料、设备等的运送工作。据中国煤炭工业协会统计，2021年全国煤矿平均每百万吨原煤产量需要运送各类材料设备约5000-8000吨，辅助运输工作量占煤矿总工作量的30%-40%。高效的辅助运输系统能有效减少材料运输时间，提高工作面接续效率，直接影响煤矿的产能发挥和经济效益。

此外，井下辅助运输还与煤矿安全生产密切相关。根据国家煤矿安全监察局发布的数据，2019-2023年间，与运输相关的事故占煤矿事故总数的18.7%，是煤矿主要事故类型之一。完善的辅助运输系统不仅能减少运输事故发生率，还能在灾害救援、紧急撤离等情况下发挥关键作用，保障矿工生命安全。随着煤矿智能化建设的推进，辅助运输系统的智能化、高效化、安全化成为煤矿现代化建设的重要内容，其重要性日益凸显。

2.2 常见井下辅助运输方式比较

煤矿井下辅助运输方式主要包括轨道运输、无轨胶轮车运输、带式输送机运输和单轨吊运输等几种类型。轨道运输是传统的辅助运输方式，具有载重量大、运行稳定等优点，但受轨道布置限制，灵活性差，且初期投资较大。无轨胶轮车运输具有机动灵活、适应性强、运输效率高等特点，适用于各类巷道条件，但对井下道路维护要求高，且需要解决排放问题。

带式输送机运输主要适用于大量、固定路线的物料运输，具有连续性好、效率高等优势，但灵活性较差，不适合多样化、小批量运输任务。单轨吊运输系统利用悬挂在巷道顶部的单轨，可实现悬空运输，避开地面障碍，适合复杂地质条件下使用，但载重能力有限，且成本较高。根据中国煤炭工业协会2023年的调查数据，目前国内大型煤矿中，轨道运输占比约45%，无轨胶轮车占比约30%，且后者呈逐年上升趋势，尤其在新建和改扩建矿井中应用广泛。

2.3 辅助运输方式选择的影响因素

煤矿井下辅助运输方式的选择受多种因素影响，需要综合考量。首先，矿井自然条件是基础性因素，包括矿井深度、巷道断面尺寸、坡度、地质构造等。据统计，我国煤矿平均开采深度已超过600米，深部开采面临的高地压、高温等条件对运输设备提出了更高要求。其次，生产规模和运输需求是关键考量因素，包括产量规模、运输距离、运输量和频次等。大型现代化矿井日产煤量可达1万吨以上，相应的材料运输量大，运输频次高，需要高效的辅助运输系统。

此外，经济因素也不容忽视，包括初期投资成本、运行维护成本、设备寿命等。根据中国煤炭科工集团2022年的研究数据，不同运输方式的总拥有成本（TCO）差异可达30%-50%。安全性因素则包括运输过程中的事故风险、应急处置能力等。随着国家对煤矿安全生产要求的提高，2023年新修订的《煤矿安全规程》对辅助运输系统提出了更严格的安全标准。同时，适应性和兼容性也是重要因素，包括对复杂巷道条件的适应能力、与现有系统的兼容性等。综合这些因素，才能科学选择最适合特定矿井的辅助运输方式[2]。

3、煤矿井下辅助运输方式优选方法

3.1 多准则决策分析法

多准则决策分析法（Multi-Criteria Decision Analysis， MCDA）是解决煤矿井下辅助运输方式优选问题的有效工具，能够综合考虑多种定量和定性因素。该方法首先确定决策目标，即选择最优辅助运输方式；然后识别可行的运输方案，如轨道运输、无轨胶轮车、单轨吊等；接着建立评价指标体系，通常包括技术、经济、安全、环境等方面的指标。在实际应用中，这些指标往往具有不同的重要性和量纲，需要进行标准化处理和权重分配。

根据中国矿业大学2021年的研究，一套完整的煤矿辅助运输评价指标体系通常包含4-6个一级指标和15-20个二级指标。其中，安全性、经济性和运输效率是最关键的三个因素，在决策过程中占据较高权重。MCDA方法的优势在于能够处理多种类型的数据，包括客观测量数据和专家主观判断，通过数学模型将这些信息整合为综合评分，为决策提供科学依据。近年来，随着计算机技术的发展，MCDA方法在煤矿辅助运输优选中的应用也更加便捷和精确[3]。

3.2 层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process， AHP）是多准则决策分析中广泛应用的方法之一，特别适合煤矿辅助运输方式这类涉及多层次、多因素的复杂决策问题。该方法将决策问题分解为目标层、准则层和方案层的层次结构，通过专家对指标间相对重要性的成对比较，构建判断矩阵，计算各指标权重。AHP方法的核心在于通过数学方法量化专家经验判断，使决策过程更加客观和系统化。

AHP的具体步骤包括：建立层次结构模型，构建判断矩阵，计算权重向量并进行一致性检验，最后计算各方案的综合评分。以煤矿辅助运输为例，目标层为选择最佳运输方式，准则层可包含安全性、经济性、适应性、效率等因素，方案层则是各种具体的运输方式。通过专家对各指标重要性的判断，可得出各指标的权重，进而对各运输方式进行综合评价。据中国煤炭学会2022年的调研，在采用AHP方法评价的案例中，无轨胶轮车运输在中小型矿井和复杂地质条件下的矿井中综合得分普遍较高，主要得益于其灵活性和适应性优势。

3.3 模糊综合评价法

模糊综合评价法（Fuzzy Comprehensive Evaluation， FCE）是处理煤矿辅助运输方式优选中不确定性和模糊性问题的有效方法。煤矿井下环境复杂多变，许多评价指标难以精确量化，如设备操作便捷性、系统可靠性等，这些指标往往带有主观性和模糊性。FCE方法通过引入模糊数学理论，将这种模糊性纳入评价体系，使评价过程更符合实际情况。

FCE方法的实施步骤包括：确定评价指标集和评语集，构建模糊关系矩阵，确定指标权重向量，进行多级模糊综合评价。在实际应用中，通常采用专家打分或问卷调查的方式确定各指标的隶属度，构建模糊关系矩阵。根据中国矿业大学和中国煤科院2020-2023年的研究成果，FCE方法在考虑专家知识和经验时具有明显优势，特别是在评价指标难以精确量化的情况下。在一项涉及50个不同煤矿的实证研究中，采用FCE方法进行辅助运输方式评价的结果与实际运行效果的吻合度达到85%以上，证明该方法具有较高的实用性和可靠性。

4、无轨胶轮车在煤矿井下辅助运输中的应用分析

4.1 无轨胶轮车的技术特点

无轨胶轮车作为一种新型井下辅助运输装备，具有明显的技术特性。首先，其动力系统多样化，主要包括柴油机驱动、蓄电池驱动和内燃机驱动三种形式，近年来，新能源无轨胶轮车也逐渐应用于井下环境。动力系统的多样化使得无轨胶轮车能够适应不同煤矿的生产需求和环境条件。其次，无轨胶轮车采用全轮驱动和独立悬挂系统，配备坚固的车身结构和大扭矩液力变矩器，使其具有较强的越障能力和爬坡能力，能够适应井下复杂路况。根据2021年中国煤炭工业协会的数据，配备独立悬挂系统的无轨胶轮车在15度坡道上的爬坡能力提高了25%。

此外，无轨胶轮车还具备模块化设计、多功能车体结构和智能控制系统等特点。模块化设计便于维修更换部件，延长设备寿命；多功能车体结构可根据运输需求进行改装，如装载机、吊装车、人员运输车等，提高设备利用率；智能控制系统则包含自动监测、远程控制和安全防护功能，如甲烷浓度自动监测、制动系统故障预警等。2023年数据显示，配备智能控制系统的无轨胶轮车事故率比传统设备降低了30%，大大提高了井下运输安全性。

4.2 无轨胶轮车在井下辅助运输中的优势

无轨胶轮车相较于传统轨道运输、皮带输送等固定线路运输方式，在井下辅助运输中体现出显著优势。首先，其灵活性和机动性突出，无需固定轨道，可实现巷道间的自由穿梭，大幅缩短辅助运输距离，提高运输效率。根据2022年煤炭科学研究院的调研数据，采用无轨胶轮车的煤矿辅助运输效率平均提高了35%，特别是在复杂巷道系统中，优势更为明显。其次，无轨胶轮车具有显著的经济效益，初始投资相对较低。与铺设轨道系统相比，无轨胶轮车系统的基础设施投入减少约40%，维护成本也相应降低。

无轨胶轮车还展现出极强的适应性和快速部署能力。在煤矿开采过程中，随着工作面不断推进，辅助运输系统需要相应调整。无轨胶轮车无需重新铺设轨道，仅通过修整路面即可快速跟进生产，大大缩短了系统调整时间。据2020-2023年间对国内15个大型煤矿的统计，采用无轨胶轮车的矿井在工作面变更时，运输系统调整时间平均缩短了65%。此外，无轨胶轮车载重量大、运输类型多样化，可运输人员、设备、材料和其辅助物资，满足煤矿井下多样化的运输需求，这种”一车多用”的特性在提高设备利用率方面具有明显优势[1]。

4.3 无轨胶轮车应用案例分析

陕西某大型煤炭企业于2019年在其4.5米高度主运输巷道中引入了20台新型无轨胶轮车，取代原有的轨道运输系统，实施后效果显著。该矿区巷道总长度约25公里，地质条件复杂，部分区域存在15°以上的坡度。应用无轨胶轮车后，辅助运输效率提升了42%，每月物料运输量从原来的8500吨提高到12000吨，运输成本降低了约35%。同时，人员配置从原来的65人减少到40人，减少了38%的人力成本。特别是在应对紧急情况时，无轨胶轮车展现出明显优势，2022年一次局部冒顶事故中，救援反应时间比以往缩短了近一半，为矿工安全赢得了宝贵时间。

内蒙古某露天转地下开采煤矿在2021年采用了混合动力无轨胶轮车系统，在解决环保问题的同时保持了高效运输能力。该矿采用了10台纯电动无轨胶轮车和15台混合动力无轨胶轮车，有效降低了井下排放问题。数据显示，与传统柴油车相比，新系统减少了约65%的有害气体排放，同时因路线灵活性提高，运输路线平均缩短了28%，综合节能降耗约40%。此外，该矿通过配套建设智能调度系统，实现了对车辆实时定位和路线优化，进一步提高了运输效率，避免了车辆拥堵和空驶现象，车辆利用率提高了25%，为煤矿现代化建设提供了典型案例。

4.4 无轨胶轮车应用中的挑战及对策

尽管无轨胶轮车在井下辅助运输中展现出诸多优势，但其应用过程中仍面临一系列挑战。首要问题是井下路面维护困难，由于井下环境潮湿、巷道变形等因素，路面质量难以保证，影响车辆运行效率和安全性。针对这一问题，可采取以下对策：一是采用新型路面材料，如高强度水泥混凝土路面加聚合物改性材料，提高路面抗变形能力和使用寿命；二是建立常态化路面维护机制，配备专门的路面维护团队和设备，确保及时修复路面损坏。据2022年某煤矿实践数据，实施此类对策后，路面维护成本下降30%，车辆故障率降低25%。

无轨胶轮车的排放控制和安全防爆也是主要挑战。柴油机驱动的无轨胶轮车排放的废气含有一定污染物，容易导致井下环境恶化；同时，在高瓦斯煤矿中，内燃机车辆存在一定安全隐患。针对这些问题，可采取以下对策：一是积极推广应用新能源无轨胶轮车，如锂电池驱动、氢燃料电池驱动车辆，实现零排放运行；二是加强车辆安全技术改造，如加装自动灭火系统、瓦斯浓度监测装置和防爆电气装置等；三是优化通风系统设计，确保污染物及时排除。研究表明，2020-2023年间采用新能源无轨胶轮车的煤矿，井下空气质量改善明显，平均作业环境温度降低2-3℃，工人健康指标提升显著。

5、结论

本研究通过分析无轨胶轮车在煤矿井下辅助运输中的应用情况，得出以下结论：无轨胶轮车凭借其灵活性、经济性和高效率等显著特点，已成为现代煤矿井下辅助运输的重要方式。在技术特点方面，无轨胶轮车具备动力系统多样化、越障能力强、模块化设计和智能控制系统等特点；在应用优势方面，体现为运输灵活机动、经济效益显著、适应性强和多功能性强等优点。通过对典型煤矿案例分析表明，无轨胶轮车的应用能够显著提高辅助运输效率，平均提升35%-45%，降低运输成本30%-40%，同时减少人力投入和提高安全水平。然而，无轨胶轮车在应用中仍面临路面维护困难、排放控制和安全防爆等挑战，需要通过应用新型路面材料、推广新能源车辆和加强安全技术改造等措施加以解决。随着煤炭行业数字化、智能化发展，未来无轨胶轮车将向智能化、清洁化、标准化方向发展，与矿山物联网、智能调度系统深度融合，进一步提升煤矿辅助运输系统的整体效能，为煤矿安全高效生产提供有力支撑。本研究对煤矿企业选择和优化井下辅助运输方式具有重要参考价值。

参考文献：

[1]鲍久圣;章全利;葛世荣;胡而已;袁晓明;杨阳;阴妍;吕玉寒;.煤矿井下无人化辅助运输系统关键基础研究及应用实践[J].煤炭学报，2023（02）：569-582.

[2]邓永胜;.煤矿井下无轨胶轮车的现状及应用[J].矿业装备，2023（02）：167-169.

[3]狄平;.胶轮车监控系统在煤矿井下车辆运输管理中的应用[J].中国设备工程，2023（09）：58-60.