振興煤礦井下單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】煤礦傳統(tǒng)的輔助運(yùn)輸形式越來越不適應(yīng)煤礦現(xiàn)代化的需要。為改變傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)，振興礦井采用了柴油機(jī)車牽引的單軌吊車設(shè)備。本文介紹了振興礦單軌吊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和該系統(tǒng)的使用中存在的問題及其解決方法。

【關(guān)鍵詞】 煤礦；單軌吊；運(yùn)輸；設(shè)計(jì)

1、礦井概況

山西長(zhǎng)治振興煤礦年設(shè)計(jì)能力為90萬(wàn)t，主井為軌運(yùn)合一斜井，裝備強(qiáng)力皮帶機(jī)和絞車，副井為立井裝備雙鉤罐籠。井下均配備了大型高效的綜合機(jī)械化采掘設(shè)備， 其中液壓支架整體設(shè)備單重達(dá)15t，同時(shí)巷道材料用量大，工作面距離遠(yuǎn)，僅從井底車場(chǎng)到151101綜采工作面的距離就近2000m，并且隨著采掘的延伸距離還將不斷增加。因此要想適應(yīng)綜采、綜掘的高速度，做到采、掘、運(yùn)能夠相輔相成，提高礦井的綜合效益，必須考慮采用新型高效的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。如果仍沿襲著老式小絞車、無級(jí)繩牽引等分段運(yùn)輸方式，將會(huì)嚴(yán)重限制采掘機(jī)械化優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，影響礦井全員效率的提高。因此該礦井的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定采用探討新型的輔助運(yùn)輸設(shè)備。

2、新型的輔助運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)

一般情況，輔助運(yùn)輸設(shè)備種類，主要是由礦井的地質(zhì)條件和開采的范圍大小所決定的。自行式單軌吊設(shè)備連續(xù)運(yùn)行距離長(zhǎng)、機(jī)動(dòng)性好，繩式牽引設(shè)備爬坡角度大，牽引噸位大，但運(yùn)行距離較短。一般在巷道坡度允許的情況下，自行式的設(shè)備往往被優(yōu)先選用。如果巷道頂板較好，則可考慮選用自行式單軌吊車。針對(duì)振興礦的具體情況來看，從井下?lián)Q裝站到開采初期的一個(gè)工作面151101的距離約為2000m，巷道的坡度普遍為2°～4°之間，個(gè)別地段達(dá)10°，巷道頂板條件良好，除在下部車場(chǎng)有少量砌碹和部分錨噴支護(hù)外，其余均為U型支架、錨桿支護(hù)，問題是在部分巷道中存在較嚴(yán)重的底臌現(xiàn)象，正是巷道的底臌現(xiàn)象，使得所有在地面行使的輔助運(yùn)輸設(shè)備都難以適應(yīng)，而使用單軌吊車系統(tǒng)則可以避開這種不利條件。

振興礦所選防爆柴油機(jī)單軌吊車型號(hào)為DZ120Y-3，利用柴油機(jī)車牽引，采用低速大扭矩液壓泵達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，整機(jī)重量輕，占用空間小。驅(qū)動(dòng)前置，拉動(dòng)重物前進(jìn)，較推動(dòng)重物前進(jìn)減少了擰軌道概率。使用閉式液壓系統(tǒng)，各類保護(hù)齊全，安全性高。其主要特點(diǎn)為：

1）機(jī)車及牽引物均懸吊在一條天軌上懸空運(yùn)行，不受巷道底板狀況的影響和約束。2）機(jī)動(dòng)性能好，轉(zhuǎn)彎半徑小?？稍趶?fù)雜、多支的線路上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)運(yùn)輸。3）可連續(xù)運(yùn)輸，在巷道條件允許的情況下，在其單軌系統(tǒng)內(nèi)可不經(jīng)轉(zhuǎn)載，把物料、設(shè)備、人員直接運(yùn)至任何地點(diǎn)。4） 運(yùn)量大，爬坡能力強(qiáng)，最大爬坡可達(dá)18°，速度為1.5m/s、坡度為10°時(shí)，牽引重量達(dá)20t多，可整體調(diào)運(yùn)液壓支架、大型變壓器等重型設(shè)備。5）通過液壓馬達(dá)可自動(dòng)起吊重物，方便快捷。專用集裝箱可自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料，牽引人車可運(yùn)送較多的人員，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。6）運(yùn)距長(zhǎng)，內(nèi)燃機(jī)單軌吊車加油一次一般可連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行約25km。7）目前，綜采工作面的下順槽，既安裝有轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備，又安裝供電設(shè)備和液壓泵站組成的設(shè)備專列，造成下順槽內(nèi)布置對(duì)設(shè)備多，巷道的有效斷面小，不利于機(jī)電設(shè)備和支護(hù)材料的運(yùn)輸，同時(shí)，連接工作面設(shè)備的電纜、液壓支架、噴霧泵站的高壓管路、防塵管路都裸置于巷道地板上，隨著設(shè)備專列的定期移動(dòng)而井下人工拖拽，常常導(dǎo)致這些纜線的損壞，造成很大的安全隱患。

在單軌吊上安裝可以行走的滑輪組和懸掛吊鉤，設(shè)備專列后方的纜線可直接掛在吊鉤上，隨著設(shè)備專列的定期移動(dòng)可自行滑移，當(dāng)需要進(jìn)出支護(hù)材料或設(shè)備時(shí)，可卸下這些管線，將1-2噸的手拉葫蘆直接掛在行走部件上即可實(shí)現(xiàn)支護(hù)材料或設(shè)備的運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力可借助設(shè)備專列前移用的調(diào)度絞車，無需額外增加動(dòng)力設(shè)備可實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)輸，非常方便的實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備的定期向外移動(dòng)。

3、單軌吊系統(tǒng)需要解決問題的及其相應(yīng)的處理方法

3.1散料換裝問題的解決

一般在條件允許的情況下，輔助運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)盡量單一化，最好是從地面經(jīng)大巷、上山、順槽直至工作面，達(dá)到不間斷運(yùn)輸。但是， 振興礦的地質(zhì)條件為副井角度為25°，超過了單軌吊的最大爬坡能力，從而限制了單軌吊車在主斜井運(yùn)輸?shù)目赡苄?。需要運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備、物料通過主斜井絞車送到井下，然后在井下?lián)Q裝站進(jìn)行換裝。由于散料（沙子、石料、水泥、矸石等） 都是裝在容器中運(yùn)輸?shù)?，井上地軌系統(tǒng)的容器為固定礦車，井下單軌吊系統(tǒng)的配套容器為集裝箱，由于兩者的形狀尺寸相差較大，因此給換裝帶來了麻煩。為此在設(shè)計(jì)中采用了在換裝站用單軌吊車的液壓起吊梁直接從地軌上把礦車吊起來運(yùn)輸?shù)姆椒?，這種方法只需給礦車做個(gè)簡(jiǎn)單的專用吊具即可解決問題，通過改進(jìn)可一次吊裝3輛礦車，滿足了物料運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

3.2軌道懸吊問題

振興礦井下的巷道支護(hù)隨著地質(zhì)狀況的不同而變化，有的地段為砌碹、有些為梯形支架，對(duì)于砌碹和巖石頂?shù)南锏?，均采用錨桿懸吊。對(duì)于梯形支架處均采用在梯形支架橫梁之間設(shè)兩個(gè)小短梁的方法（如圖1）。這樣不但降低了每個(gè)梯形支架橫梁上的集中載荷，改善了受力條件，另外還使得軌道安裝變得簡(jiǎn)便而靈活，這對(duì)于提高軌道的平直度十分有意義。

3.3調(diào)車問題的解決

振興礦根據(jù)運(yùn)量需要，雖然單軌吊車具有正反向驅(qū)動(dòng)的功能，但在吊運(yùn)不同貨物（設(shè)備、型材、散料） 時(shí)，常常需要更換相應(yīng)的起吊設(shè)備，另外在機(jī)車或其配套設(shè)備發(fā)生故障需要調(diào)換時(shí)，都要用正常的單軌吊車在天軌上進(jìn)行調(diào)度。為滿足調(diào)度要求，設(shè)計(jì)采取幾個(gè)專門的渡線道岔定型產(chǎn)品，構(gòu)成了幾組調(diào)車線。這種方法不僅使調(diào)車問題變得簡(jiǎn)單了，而且還大大減少了巷道工程量，節(jié)省了投資。

3.4軌道高度的確定

單軌吊車的軌道高度的確定是設(shè)計(jì)中一個(gè)需要重視的問題。軌道定得過高， 則巷道高度隨之增加，從而加大整個(gè)巷道的工程量，造成浪費(fèi)，若軌道定矮了，勢(shì)必要影響大件設(shè)備的正常起吊和運(yùn)輸。根據(jù)調(diào)研結(jié)果來看，均存在部分地段軌道高度不夠的問題，影響了單軌吊車的正常使用。振興礦使用的最大最高件為15t 液壓支架。支架收縮后的高度為1130mm。在設(shè)計(jì)中以此確定運(yùn)輸線路的軌高為2150mm，換裝站處，地軌和天軌重合，考慮大型平板車增加的高度，軌高定為2180mm； 人車庫(kù)、吊車線的軌高，以人車高度1140mm、保證人員上下方便，定為1180mm。另外，在經(jīng)過線路變坡點(diǎn)時(shí)設(shè)備的兩端產(chǎn)生的上下起伏，軌道的安裝誤差，地面的不平整，均要考慮適當(dāng)增加吊軌高度。

4、結(jié)束語(yǔ)

振興礦井單軌吊投用2年多的實(shí)踐表明，井下單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅很好的滿足了井下運(yùn)輸需要，而且安全、可靠、方便， 保證了礦井的正常生產(chǎn)。尤其是綜采設(shè)備的安裝、撤除更能實(shí)現(xiàn)快速、安全和高效，因此作為礦井生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在輔助運(yùn)輸設(shè)備的選型及系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，單軌吊運(yùn)輸不失為既安全又高效的選擇。

作者簡(jiǎn)介

尹成排，工程師，山東科技大學(xué)畢業(yè)，先后任新汶礦業(yè)集團(tuán)協(xié)莊煤礦工作機(jī)電科長(zhǎng)，運(yùn)輸科長(zhǎng)，修理廠廠長(zhǎng)，山東礦業(yè)管理集團(tuán)公司副總工程師。