單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

周昆鵬

（陽(yáng)城陽(yáng)泰集團(tuán)西溝煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)城 048100）

1 西溝煤業(yè)井下輔助運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀分析

陽(yáng)城陽(yáng)泰集團(tuán)西溝煤業(yè)礦井提升運(yùn)輸方式為立井與斜井混合提升，有3個(gè)斜井，分別是二號(hào)主井、150m暗斜井和-740m檢修井，1個(gè)立井是副立井。礦井生產(chǎn)水平在-740m水平，上下井的設(shè)備及工作人員主要通過(guò)副立井提升運(yùn)輸，3條斜井只擔(dān)負(fù)超長(zhǎng)超重大件的少量運(yùn)輸和少部分上下井人員的運(yùn)輸。-150m水平車(chē)場(chǎng)和-350m水平車(chē)場(chǎng)通過(guò)CDXT-2.5（5）型電瓶車(chē)運(yùn)輸，-740m水平大巷內(nèi)主要通過(guò)CTL12/6P電機(jī)車(chē)運(yùn)輸。

目前西溝煤業(yè)主采區(qū)是后六采區(qū)，采區(qū)布置有2個(gè)軌道上山、1個(gè)運(yùn)輸上山。2個(gè)軌道上山，即后六軌道上山和后六二段軌道上山。采區(qū)內(nèi)的材料設(shè)備均采用YB60×1.25型內(nèi)齒輪絞車(chē)提升運(yùn)輸，人員運(yùn)輸采用架空乘人裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)人。采區(qū)有4個(gè)采煤工作面，受地質(zhì)條件的影響巷道起伏較大，若采用軌道絞車(chē)運(yùn)輸，需要安裝各類(lèi)絞車(chē)多部，運(yùn)輸環(huán)節(jié)多，一方面不安全因素多，安全可靠性差，另一方面占用的設(shè)備和人員多，經(jīng)濟(jì)效益差。技術(shù)人員基于安全性和運(yùn)輸效率的角度考慮，對(duì)后六采區(qū)設(shè)計(jì)采用單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)后六采區(qū)單軌吊的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)輸。

2 單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)實(shí)施目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)后六采區(qū)內(nèi)多巷道貫通聯(lián)網(wǎng)運(yùn)輸，1部單軌吊機(jī)車(chē)能服務(wù)于整個(gè)采區(qū)的材料、設(shè)備運(yùn)輸，提高輔助運(yùn)輸?shù)陌踩院托省?/p>

2.2 系統(tǒng)實(shí)施方案

后六采區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)共布置了4個(gè)綜采工作面，按開(kāi)采順序依次是6195面、6194面、6193面、6192面。

前期在6195工作面安裝期間采用單軌吊輔助運(yùn)輸，先在后六軌道上山6195片口車(chē)場(chǎng)設(shè)置單軌吊機(jī)車(chē)換裝站，沿6195上巷繞道、6195上巷、6195切眼敷設(shè)單軌吊吊軌，安裝單軌吊吊軌2300m，工作面需要的綜采支架、采煤機(jī)組等設(shè)備材料通過(guò)后六軌道上山Y(jié)B0×1.25車(chē)提升到6195片口車(chē)場(chǎng)，由單軌吊機(jī)車(chē)沿6195上巷繞道、6195上巷直接運(yùn)輸?shù)?195切眼。

6195工作面安裝工作結(jié)束后，在6195斜上巷、6195運(yùn)輸巷敷設(shè)單軌吊吊軌，用于6195（外面）運(yùn)輸巷掘進(jìn)期間的材料、設(shè)備運(yùn)輸；在6195聯(lián)絡(luò)巷、6194運(yùn)輸巷敷設(shè)單軌吊吊軌，用于6194運(yùn)輸巷掘進(jìn)期間的材料、設(shè)備運(yùn)輸；在6194上巷、6193上巷及6192上巷敷設(shè)單軌吊吊軌用于掘進(jìn)期間的材料、設(shè)備運(yùn)輸。最終形成后六采區(qū)內(nèi)多巷道貫通單軌吊的聯(lián)網(wǎng)輔助運(yùn)輸網(wǎng)，覆蓋整個(gè)后六采區(qū)，1部單軌吊可同時(shí)服務(wù)于采區(qū)內(nèi)所有采掘工作面的材料、設(shè)備運(yùn)輸。

2.3 單軌吊軌道系統(tǒng)的敷設(shè)

（1）單軌吊軌道選用的是1551特型工字鋼。

（2）單軌吊軌道的固定方式為單吊鏈吊掛方式，分以下兩種情況。

①單吊鏈吊掛方式。由2根錨桿固定1個(gè)專(zhuān)用吊板，用1根吊鏈（Φ18mm×64mm圓環(huán)鏈破斷拉力Sb=410kN）將吊板和軌道連接起來(lái)，錨桿直徑不小于Φ20mm，全螺紋錨桿長(zhǎng)度不小于2m，錨深不小于1.6m，錨固長(zhǎng)度不小于0.7m，錨固力不小于130kN/根。吊掛點(diǎn)間距，正常線路不大于3m，水平彎道及豎曲線段不大于1.5m。

②條件困難時(shí)，采用以下兩種吊掛方式：

采用雙吊鏈吊掛方式：由兩根錨桿固定兩根吊鏈，吊鏈再吊掛軌道；

采用礦用工字鋼、吊鏈固定方式：在礦用工字鋼支護(hù)巷道中，將礦用工字鋼（不小于1.2m）制作的短梁沿巷道方向固定在兩頭之間，采用U型卡子固定在棚頭上，吊鏈固定在短梁上，再用吊鏈吊掛軌道。

（3）錨桿及圓環(huán)鏈起吊能力的驗(yàn)算。單軌吊機(jī)車(chē)液壓起吊梁最大載荷情況下，將重力分解到至少2個(gè)錨桿吊鏈上，最大載荷M=m1+m2=12536kg（合123kN的重力），m1=500kg，m2=12036kg。經(jīng)計(jì)算：

每個(gè)吊掛點(diǎn)受最大載荷的拉力為123kN/2=66.5kN；

每根Φ18mm×64mm及以上的圓環(huán)鏈破斷力是最大載荷的6.1倍（410kN/6.5kN）；

每根固定錨桿受最大載荷的拉力為65kN/2=33.25kN；

每根固定錨桿錨固力是最大載荷的3.9倍（130kN/33.5kN）。

2.4 設(shè)備選型

選擇DLZ110F柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)1臺(tái)（五驅(qū)），配套TZH8/16液壓備選型起吊梁和人行車(chē)制動(dòng)車(chē)各1臺(tái)。

機(jī)車(chē)牽引能力驗(yàn)算：

柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)總載質(zhì)量：M=m+m1+m2

式中：

m-柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)自重，m=5200kg；

m1-液壓起吊梁質(zhì)量，m1=500kg；

m2-最大載質(zhì)量，m2=12036kg。

五驅(qū)動(dòng)柴機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)牽引力Q=100kN＞Qmax=75kN，且有25%的牽引力富余系數(shù)。我礦綜采工作面使用ZQ3200/15/36掩護(hù)式液壓支架，支架質(zhì)量12036kg，因此柴油機(jī)單機(jī)車(chē)牽引能力符合后六采區(qū)所有巷道條件要求。

2.5 單軌吊機(jī)車(chē)運(yùn)輸能力

柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)四驅(qū)動(dòng)時(shí)運(yùn)行速度0～5.4km/h（1.5m/s），五驅(qū)動(dòng)時(shí)運(yùn)行速度0～4.3km/h（1.2m/s）。系統(tǒng)運(yùn)輸距離最長(zhǎng)2000m，機(jī)車(chē)四驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行一趟大約需用時(shí)25min，機(jī)車(chē)五驅(qū)狀態(tài)下運(yùn)行一趟大約需用時(shí)30min。

（1）綜掘運(yùn)料運(yùn)輸：正常運(yùn)行時(shí)，每天1個(gè)班次為綜掘工作面運(yùn)送材料2趟，運(yùn)送人員2趟，機(jī)車(chē)采用四驅(qū)運(yùn)輸2000m共往返8趟，用3小時(shí)20分鐘，加上裝卸料時(shí)間1小時(shí)20分鐘，每個(gè)班次機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)間為4小時(shí)40分鐘，保證有1h的機(jī)車(chē)保養(yǎng)時(shí)間。

（2）綜采安裝與運(yùn)料：采煤工作面安裝時(shí)，運(yùn)輸距離2000m，最大坡度5°。每天一個(gè)班次為綜采工作面運(yùn)送人員2趟，運(yùn)送支架及材料3趟，機(jī)車(chē)采用四驅(qū)運(yùn)人往返4趟，用1小時(shí)40分鐘，機(jī)車(chē)采用五驅(qū)運(yùn)支架、材料共往返6趟，用3h，加上裝卸料時(shí)間2h，每個(gè)班次機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)間為6小時(shí)40分鐘，每天運(yùn)送支架及其他設(shè)備、材料9～11趟，并保證每個(gè)班次的正常檢修時(shí)間。

3 單軌吊與絞車(chē)運(yùn)輸?shù)膶?duì)比分析

3.1 小絞車(chē)輔助運(yùn)輸分析

（1）假定后六采區(qū)采用軌道絞車(chē)輔助運(yùn)輸方式，要投入JD-55kW調(diào)度車(chē)6部，多部小絞車(chē)運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸效率低下，影響設(shè)備、材料、人員的運(yùn)送速度。

（2）占用絞車(chē)司機(jī)及信號(hào)把鉤工多，增加工作崗位人數(shù)，增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低輔助運(yùn)輸安全性。

（3）占用較多設(shè)備，最多需占用JD-55kW絞車(chē)6臺(tái)，真空開(kāi)關(guān)8臺(tái)，各種小型電器約30臺(tái)，并且需敷設(shè)電纜4500m，不僅增加設(shè)備安裝和維護(hù)工作量，也增加設(shè)備投入和維修費(fèi)用。

（4）使用調(diào)度絞車(chē)運(yùn)輸必須敷設(shè)軌道，需要擴(kuò)修絞車(chē)房、車(chē)場(chǎng)、信號(hào)室、躲避硐等基礎(chǔ)設(shè)施。

（5）調(diào)度絞車(chē)輔助運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性較差。

（6）調(diào)度絞車(chē)不具備牽引人行車(chē)能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)人員的運(yùn)送。

3.2 單軌吊輔助運(yùn)輸分析

西溝煤業(yè)后六采區(qū)采用單軌吊輔助運(yùn)輸后，應(yīng)用效果理想，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）單軌吊運(yùn)輸占用人員少，效率高，減少了礦井輔助人員。

（2）單軌吊作為綜掘機(jī)高效掘進(jìn)巷道的后配套輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，同時(shí)作為工作面形成后的安裝運(yùn)輸系統(tǒng)使用，可以節(jié)省工作面安裝前的準(zhǔn)備時(shí)間。

（3）單軌吊系統(tǒng)安裝、維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，軌道每3m一節(jié)，每個(gè)固定點(diǎn)只需2根錨桿和1條鏈子即可固定，設(shè)備安裝十分簡(jiǎn)單，吊軌系統(tǒng)維護(hù)量很小。

（4）柴油機(jī)單軌吊爬坡能力強(qiáng)（最大可達(dá)25°），牽引力大（100kN），基本能夠滿足采區(qū)槽運(yùn)輸?shù)男枰?。柴油機(jī)單軌吊適應(yīng)性較強(qiáng)，適用范圍廣，靈活性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，并具有可擴(kuò)展性，一個(gè)采區(qū)裝備1部單軌吊，即可解決整個(gè)采區(qū)的綜采支架和設(shè)備等輔助運(yùn)輸問(wèn)題。

（5）柴油機(jī)單軌吊安全性能高，有人駕駛可全程掌握運(yùn)行狀況，能夠及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)異常情況，與傳統(tǒng)運(yùn)輸方式相比無(wú)掉道、斷繩、跑車(chē)的危險(xiǎn)，無(wú)鋼絲繩跳繩傷人的危險(xiǎn)。

（6）單軌吊機(jī)車(chē)可以懸掛人行車(chē)運(yùn)送人員，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)西溝煤業(yè)后六采區(qū)兩種輔助運(yùn)輸方式的對(duì)比分析及實(shí)際應(yīng)用效果看，在目前后六采區(qū)順槽巷道運(yùn)輸距離長(zhǎng)、使用大型設(shè)備和設(shè)施多、綜采綜掘設(shè)備質(zhì)量大的情況下，西溝煤業(yè)后六采區(qū)采用單軌吊輔助運(yùn)輸方式的設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)小絞車(chē)輔助運(yùn)輸方式是合理的、成功的，單軌吊輔助運(yùn)輸方式有效地提高了井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性，社會(huì)安全效益明顯。