五陽煤礦7603回風(fēng)巷單軌吊輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì)

摘要：針對五陽煤礦7603工作面安裝機(jī)械化運(yùn)輸問題，結(jié)合礦井的實(shí)際條件，設(shè)計(jì)了防爆蓄電池電牽引單軌吊系統(tǒng)，從設(shè)備選型、運(yùn)輸效率、設(shè)備配置及懸吊錨桿受力進(jìn)行全面系統(tǒng)的闡述。

設(shè)計(jì)方案對類似設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：輔助運(yùn)輸 單軌吊 防爆蓄電池電牽引 設(shè)備選型

1 7603回風(fēng)巷現(xiàn)場情況

潞安集團(tuán)五陽煤礦7603回風(fēng)巷擔(dān)負(fù)7603工作面所需物料、設(shè)備及人員運(yùn)輸任務(wù)，最大設(shè)備為液壓支架，重約24.5t，最小高度1.9m，寬1.5m，液壓支架整體運(yùn)輸；最大人員運(yùn)輸量不超過30人/班。7603回風(fēng)巷設(shè)計(jì)長度約2150m，巷道截面為矩形，寬×高：5×3.5m（最窄寬度為4m），最大坡度小于10°，切巷長240m，7603回風(fēng)巷位置如圖1所示。

2 單軌吊輔助運(yùn)輸方案

2.1 單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖2所示，7603回風(fēng)巷及切巷安裝單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)，系統(tǒng)全長2150m，設(shè)充電區(qū)一處，位于圖示AB段內(nèi)，A點(diǎn)起留10風(fēng)門空間，充電區(qū)長約50m，區(qū)內(nèi)敷設(shè)雙軌，可以作為單軌吊及其設(shè)備閑置時(shí)停放處，單軌吊機(jī)車檢修也可在這一區(qū)域完成；充電設(shè)備位于充電區(qū)內(nèi)，距B點(diǎn)道口25m，區(qū)域長11m，電池充電時(shí)靠一側(cè)幫即可。

運(yùn)輸轉(zhuǎn)載區(qū)設(shè)于圖示BC段，區(qū)域長約50m，單軌吊軌道為雙軌，設(shè)一條絞車軌道，要求其中心線與BC段上側(cè)單軌吊軌道中心線重合，7603回風(fēng)巷內(nèi)絞車軌道不小于30m，可存放5輛板車。運(yùn)輸支架時(shí)，單軌吊先停放在充電區(qū)內(nèi)，待絞車將一輛板車運(yùn)至7603回風(fēng)巷內(nèi)時(shí)，單軌吊將支架吊起，運(yùn)進(jìn)工作面，同時(shí)絞車將另一輛板車運(yùn)進(jìn)7603回風(fēng)巷內(nèi)，單軌吊卸載后退出，從轉(zhuǎn)載區(qū)下側(cè)軌道進(jìn)入充電區(qū)，起吊下一臺支架，如此循環(huán)達(dá)到最大運(yùn)輸效率。

巷道設(shè)兩處匯車區(qū)，一處距轉(zhuǎn)載區(qū)500～600m（如圖2），另一處距轉(zhuǎn)載區(qū)1000～1200m（如圖），匯車區(qū)單軌吊軌道為雙軌，區(qū)域長為50m。匯車時(shí)運(yùn)輸貨物的單軌吊從上側(cè)軌道進(jìn)入?yún)R車區(qū)，空車從下側(cè)軌道進(jìn)入?yún)R車區(qū)，實(shí)現(xiàn)匯車，如此達(dá)到兩臺單軌吊同時(shí)使用，運(yùn)輸效率提高一倍。

2.2 設(shè)備選型

計(jì)算可得：F=74.676kN

式中：g——9.8N/kg；

10°——最大坡度；

F——所需牽引力（kN）；

10.5——單軌吊機(jī)車自重（t）；

25——液壓支架質(zhì)量（t）；

2——起吊梁質(zhì)量（t）；

0.03——滾動(dòng)摩擦系數(shù)。

保證井下運(yùn)輸能力，擬選用DX80型單軌吊2臺，配25T起吊梁2臺及6T起吊梁4臺。對于井下運(yùn)輸?shù)钠渌恍┎牧匣蛟O(shè)備，增選6T起吊梁用集裝箱及6T起吊梁用運(yùn)輸平臺各兩臺，專門運(yùn)送零散貨物。DX80型單軌吊技術(shù)參數(shù)如表1：

2.3 單軌吊運(yùn)輸效率

設(shè)安裝7603工作面，預(yù)計(jì)運(yùn)輸長度約2150m，支架25t，其余均為小型設(shè)備及錨固材料，一列單軌吊完成此任務(wù)，以此為前提預(yù)測運(yùn)行效率。

運(yùn)輸支架：

滿載最大速度：1.0m/s（一輛單軌吊一次運(yùn)一臺支架）；

行駛時(shí)間：2150m÷1.0m/s=36分；

空載最大速度：1.6m/s；

行駛時(shí)間：2150m÷1.6m/s=23分；

轉(zhuǎn)載時(shí)間：10分；

卸載時(shí)間：10分；

匯車時(shí)間：4分（每趟匯車兩次）；

共計(jì)83分，一個(gè)班一臺單軌吊可運(yùn)送6趟，一個(gè)班兩臺單軌吊可運(yùn)送12趟。滿足礦上所提要求。

運(yùn)輸物料：

滿載最大速度：1.2m/s（一輛單軌吊一次運(yùn)2車物料）；

行駛時(shí)間：2150m÷1.2m/s=30分；

空載最大速度：1.6m/s；

行駛時(shí)間：2150m÷1.6m/s=22.5分；

轉(zhuǎn)載時(shí)間：5分；

卸載時(shí)間：5分；

匯車時(shí)間：4分（每趟匯車兩次）；

共計(jì)66.5分，一個(gè)班一臺單軌吊可運(yùn)送7趟，一個(gè)班兩臺單軌吊可運(yùn)送14趟。滿足礦上所提要求。

2.4 單軌吊電池續(xù)航能力

電池充滿一次需8小時(shí)，可供單軌吊滿載運(yùn)行16公里，每臺機(jī)車備用一塊蓄電池即可滿足運(yùn)輸要求。

2.5 設(shè)備配置

為協(xié)助單軌吊工作，結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境及經(jīng)濟(jì)性，擬用設(shè)備：DX80防爆蓄電池單軌吊2臺，6t起吊梁4臺，25t起吊梁2臺，電池2塊，集裝箱4臺，道岔7副，電池更換車4臺，I140E型軌道2150m。

2.6 軌道敷設(shè)

軌道采用德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN20593）的專用軌道I140E，采用標(biāo)準(zhǔn)直軌，每節(jié)2.25m，寬68mm，高155mm，中板厚7mm；材料屈服應(yīng)力500MPa，軌道最大靜載荷30kN。單根軌道允許垂直夾角3.5°，水平夾角±1°。巷道彎軌水平曲率半徑不得小于4m，每節(jié)弧長不大于2m，弧長大于1.6m時(shí)，在其中點(diǎn)設(shè)一吊耳；垂直彎軌曲率半徑不小于10m，每節(jié)弧長不大于2.25m，弧長大于1.6m時(shí)，在其中點(diǎn)增設(shè)一吊耳。水平彎軌間及軌道與道岔連接處均采用專用法蘭螺栓連接。軌道總計(jì)2150m。

鑒于巷道最大運(yùn)輸重量為25t，軌道采用雙錨桿單懸掛板鏈條懸吊方式懸掛。軌道的每個(gè)懸掛點(diǎn)均由￠22×2500mm雙錨桿懸吊，單個(gè)錨桿錨固力不小于150kN，懸掛板由兩錨桿固接后與鏈條銷接，鏈條通過U型環(huán)與軌道吊耳銷接，確保軌道具有應(yīng)有的承載能力，掛接方式如圖3所示：

2.7 懸吊錨桿受力分析

整列車運(yùn)行最重部分為25T起吊梁起吊25T支架時(shí)，25T起吊梁自重為3T，液壓支架重25T，總重28T，此時(shí)共有8個(gè)承載小車分擔(dān)，每個(gè)承載小車受支撐力3.5T，當(dāng)列車運(yùn)行到此處時(shí)，第四根雙錨桿所受力為最大：

經(jīng)過計(jì)算：F≥4.6T；

單個(gè)吊點(diǎn)所需力為：F`*3≥13.8T ；

單根錨桿所需錨固力為：F`*3/2≥6.9T；

其中：3為安全系數(shù)。

3 施工方案

①兩根錨桿為一組，每組錨桿為軌道的一個(gè)懸掛點(diǎn)，先打一根錨桿，安裝懸掛板，然后打另一錨桿，保證懸掛板得安裝精度。

②每十組為一安裝單元，以第一組錨桿為基準(zhǔn)安裝，以減小軌道累積誤差。

③道岔和彎軌懸掛錨桿由我方安裝人員現(xiàn)場指導(dǎo)安裝。

④錨桿位置如下圖示：

4 小結(jié)

針對五陽煤礦7603回風(fēng)巷頂板較好，底鼓比較嚴(yán)重，設(shè)計(jì)采用防爆蓄電池電牽引單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行工作面安裝輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。設(shè)計(jì)全面系統(tǒng)的闡述了單軌吊的設(shè)備選型、運(yùn)輸效率、設(shè)備配置及懸吊錨桿受力。采用單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)能夠有效的避免巷道底鼓造成的運(yùn)輸系統(tǒng)不通暢問題。

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作者簡介：

李秀文（1964-），山西長治人，畢業(yè)于山西大同煤校，工程師，目前任職于山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司五陽煤礦生產(chǎn)礦長。