單軌吊機(jī)車在王莊煤礦輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用

田 培，李恩來(lái)

(潞安化工集團(tuán) 王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031)

單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)是目前較為先進(jìn)的礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備，能夠適應(yīng)地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜、運(yùn)輸巷道坡度變化較大、運(yùn)輸效率和運(yùn)輸量要求較高等特殊運(yùn)輸環(huán)境，且能夠極大降低礦井輔助運(yùn)輸事故發(fā)生率、輔助運(yùn)輸人員數(shù)量、輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)等，在國(guó)內(nèi)外礦井輔助運(yùn)輸中得到廣泛使用[1-3]。隨著礦井機(jī)械化水平的不斷提升，王莊煤礦已經(jīng)形成了較為完整的礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，但由于礦井采掘范圍涵蓋多個(gè)采區(qū)，且礦井發(fā)展年限較長(zhǎng)，礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)呈現(xiàn)出變頻調(diào)速電機(jī)車、極繩絞車、膠輪車、卡軌車、單軌吊、架空人車等多種類輔助運(yùn)輸設(shè)備并存、采區(qū)礦井生產(chǎn)材料運(yùn)輸和人員運(yùn)輸需要多種運(yùn)輸設(shè)備配合搭載的現(xiàn)象。所以，王莊煤礦礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)較為復(fù)雜，礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的責(zé)任劃分管理、運(yùn)輸系統(tǒng)的事故發(fā)生率控制等相對(duì)難度較大，選擇合理的輔助運(yùn)輸設(shè)備對(duì)礦井物料、設(shè)備運(yùn)輸效率的提升至關(guān)重要。

1 單軌吊的概述及應(yīng)用現(xiàn)狀

單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)是基于懸掛在巷道頂板上特制軌道，通過(guò)鋼絲繩、柴油機(jī)、蓄電池和風(fēng)動(dòng)裝置等動(dòng)力進(jìn)行牽引，從而實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸?shù)臋C(jī)車設(shè)備。單軌吊系統(tǒng)主要由單軌吊機(jī)車、軌道及輔助設(shè)備、運(yùn)載設(shè)備及附件等三部分組成，軌道及輔助設(shè)備包括不同型號(hào)軌道、道岔、懸掛板、鎖件、專用卡具及吊掛鏈條等，運(yùn)載設(shè)備及附件包括不同型號(hào)的起吊運(yùn)輸梁、人車以及專用集裝箱等，見(jiàn)圖1[1-3]。

按照單軌吊機(jī)車動(dòng)力來(lái)源，可以將單軌吊機(jī)車分為柴油機(jī)單軌吊機(jī)車、蓄電池單軌吊機(jī)車、風(fēng)動(dòng)單軌吊機(jī)車和鋼絲繩牽引單軌吊機(jī)車，其中蓄電池和柴油機(jī)類單軌吊機(jī)車因不需要外置動(dòng)力、設(shè)備安置簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)在礦井輔助運(yùn)輸中最為廣泛。根據(jù)現(xiàn)有單軌吊應(yīng)用情況來(lái)看，主要單軌吊廠家和型號(hào)包括：芬瑞特/DLZ130F-8柴油發(fā)動(dòng)機(jī)單軌吊、德國(guó)貝克KPCS95-6柴油發(fā)動(dòng)機(jī)單軌吊、德國(guó)沙爾DZ系列柴油機(jī)單軌吊、太礦電氣DX系列蓄電池單軌吊等。而柴油機(jī)單軌吊和蓄電池單軌吊。相比較而言，柴油機(jī)單軌吊機(jī)車馬力大，爬坡能力強(qiáng)(最大30°)、續(xù)航能力強(qiáng)，適合吊運(yùn)大型設(shè)備，例如支架等，但尾氣排放污染，初期投入較大，后期維護(hù)費(fèi)用高；而蓄電池單軌吊雖然馬力、爬坡能力和續(xù)航都不及柴油機(jī)單軌吊，但其沒(méi)有尾氣污染，初期投入相對(duì)較小，且后期使用維護(hù)費(fèi)用低，可操控性更強(qiáng)。

傳統(tǒng)小絞車、無(wú)極繩絞車等輔助運(yùn)輸方式對(duì)巷道條件要求較高、安全性較差、運(yùn)輸系統(tǒng)的生產(chǎn)成本和系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用等較大、受運(yùn)輸距離限制等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了礦井輔助運(yùn)輸效率，提高了輔助運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而限制了礦井的安全高效生產(chǎn)[3-4]。而單軌吊機(jī)車系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸環(huán)境的要求較低，爬坡能力強(qiáng)，可以在較窄巷道斷面通過(guò)、穿行，有效優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的全過(guò)程控制、安全可靠，極大降低了運(yùn)輸事故的發(fā)生，除此之外，單軌吊機(jī)車動(dòng)力牽引穩(wěn)定，可以完成人員、物料和設(shè)備的多種類型運(yùn)輸任務(wù)[4]。近年來(lái)，單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外多個(gè)礦井輔助運(yùn)輸中得到廣泛應(yīng)用，且對(duì)礦井輔助運(yùn)輸?shù)母纳坪托侍嵘哂忻黠@的作用。

2 王莊煤礦現(xiàn)有單軌吊運(yùn)輸設(shè)備

王莊煤礦井下輔助運(yùn)輸最長(zhǎng)運(yùn)輸距離為5 600 m，運(yùn)輸線路起伏坡度為3～7°，最大運(yùn)輸坡度12°，機(jī)車的牽引力≥80 kN，系統(tǒng)制動(dòng)力≥130 kN，輔助運(yùn)輸設(shè)備中最大載重液壓支架為25.5 t，為了滿足生產(chǎn)需求，運(yùn)輸效率要求物料運(yùn)輸30車/8 h，支架運(yùn)輸5架/8 h，且在應(yīng)用單軌吊輔助運(yùn)輸過(guò)程中，要綜合考慮無(wú)極繩絞車、無(wú)軌膠輪車等運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行，所以單軌吊運(yùn)行線路中轉(zhuǎn)彎較多。綜合考慮，王莊煤礦選用德國(guó)沙爾DZ2200型柴油機(jī)單軌吊和太礦電氣DX100型蓄電池單軌吊作為主要的單軌吊機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)，見(jiàn)表1。

表1 王莊煤礦主要單軌吊機(jī)車技術(shù)特征

王莊煤礦選優(yōu)單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)其他輔助系統(tǒng)和設(shè)備：

1) 液壓起吊梁隨車配備，起吊梁有4 t、8 t、16 t、20 t、24 t和32 t。

2) 配備JZX-4型材料集裝箱，與起吊梁配合使用，能側(cè)翻卸載，并能夠在平板車上運(yùn)輸，主要裝運(yùn)小型機(jī)電設(shè)備或散件材料。

3) 選用I140E軌道，直線軌每節(jié)3 m，曲率半徑為4 m的曲線軌，23 kg/m。軌道吊掛采用錨桿懸吊，每個(gè)懸吊點(diǎn)采用兩根高強(qiáng)錨桿配合小橫梁(11號(hào)工字鋼)懸吊，錨桿規(guī)格為：D22 mm×2 600 mm，每節(jié)軌道兩端由單鏈或雙鏈吊掛于巷道頂部，使列車全部重量分散到各懸吊點(diǎn)上，按機(jī)車運(yùn)輸最大重量(支架)計(jì)算每根錨桿承載為2.13 t，而王莊煤礦采用錨桿錨固力均大于10 t，所以滿足要求。

4) 單軌吊機(jī)車需要風(fēng)量。柴油機(jī)單軌吊在工作時(shí)，排出一定量的CO·NO·NO2等廢氣，對(duì)礦井巷道風(fēng)流造成污染，所以在運(yùn)行柴油機(jī)單軌吊機(jī)車的礦井，必須配備足夠的新鮮風(fēng)量對(duì)廢氣進(jìn)行稀釋。根據(jù)選用柴油機(jī)單軌吊進(jìn)行計(jì)算，采掘面巷道同時(shí)運(yùn)行1臺(tái)機(jī)車所需供風(fēng)量為7.26 m3/s，運(yùn)輸大巷內(nèi)同時(shí)運(yùn)行3臺(tái)機(jī)車所需供風(fēng)量為21.77 m3/s，而王莊煤礦已有采煤工作面巷道初期供風(fēng)量為26 m3/s，掘進(jìn)工作面初期風(fēng)量為40 m3/s，輔助運(yùn)輸大巷道風(fēng)量為36.01 m3/s，均滿足使用柴油機(jī)單軌吊機(jī)車要求。

3 單軌吊運(yùn)輸應(yīng)用實(shí)踐

本文選擇的單軌吊應(yīng)用實(shí)踐以王莊煤礦91采區(qū)某工作面為例。工作面現(xiàn)已掘進(jìn)完畢，由礦調(diào)度安排準(zhǔn)備安裝工作面，工作面巷道整體坡度0～9°，支架選用ZF8000(170組)、排頭(尾)架ZFG9600(7組)，支架外形尺寸約7.6 m×1.43 m×2.0 m，支架高度2.0～3.8 m，重量達(dá)25.5 t，還需要負(fù)責(zé)運(yùn)輸前后溜機(jī)尾、前后溜機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、開(kāi)關(guān)、電纜、乳化泵等其他輔助設(shè)備。運(yùn)輸線路：輔助運(yùn)輸大巷2—工作面運(yùn)巷車場(chǎng)—工作面運(yùn)巷—工作面切眼。在工作面運(yùn)巷布置了3組錯(cuò)車道，分別在運(yùn)巷100 m、1 500 m和2 600 m處，每組錯(cuò)車道長(zhǎng)度100 m。本次運(yùn)輸設(shè)備主要選擇2臺(tái)DX100蓄電池單軌吊、3臺(tái)DZ2200柴油機(jī)單軌吊，在輔助運(yùn)輸大巷2中選用2部KSD120J繩牽引卡軌車將設(shè)備輔助運(yùn)輸至單軌吊換裝硐室。軌道系統(tǒng)及運(yùn)輸長(zhǎng)度：卡軌車運(yùn)輸長(zhǎng)度2 800 m，軌道型號(hào)SMJ160異形軌；單軌吊機(jī)車運(yùn)輸長(zhǎng)度包括輔助運(yùn)輸大巷2(卡軌車尾輪處)至工作面運(yùn)巷口軌道全長(zhǎng)400 m，以及工作面運(yùn)巷全長(zhǎng)2 781 m，合計(jì)3 181 m，軌道型號(hào)Ⅰ140 V。

1) 機(jī)車運(yùn)行速度。單軌吊運(yùn)輸支架、采煤機(jī)機(jī)身、前后溜機(jī)頭架、前后溜機(jī)尾架、破碎機(jī)、負(fù)荷中心等大型設(shè)備時(shí)車速不得超過(guò)1 m/s；通過(guò)彎道、道岔、巷道交叉口、風(fēng)門(mén)、風(fēng)橋等地點(diǎn)時(shí)車速不得超過(guò)0.5 m/s。

2) 起吊梁選用。6 t以下設(shè)備使用DX100蓄電池單軌吊機(jī)車輕型梁進(jìn)行起吊；設(shè)備重量超過(guò)6 t、低于14 t運(yùn)輸使用DX100蓄電池單軌吊重型梁進(jìn)行起吊；超過(guò)14 t設(shè)備及支架時(shí)必須使用DZ2200柴油單軌吊支架起吊梁進(jìn)行起吊。

與傳統(tǒng)的小絞車接力運(yùn)輸相比，選用單軌吊對(duì)工作面安裝設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)間可以提高約30%，尤其是支架等大型設(shè)備的運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸效率都得到了極大的提升，充分滿足了工作面安裝需求。在設(shè)備輔助運(yùn)輸過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生因軌道脫軌、軌道固定不牢、單軌吊懸吊鏈斷裂、機(jī)車半路故障、機(jī)車超速運(yùn)行、人員站位等造成的運(yùn)輸事故。綜采工作面設(shè)備安裝工作的安全高效完成，充分體現(xiàn)了單軌吊機(jī)車操作靈活、安全可靠性高、動(dòng)力源穩(wěn)定、續(xù)航能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在回采巷道掘進(jìn)過(guò)程中，隨著巷道掘進(jìn)單軌吊軌道的不斷安裝使用，不僅用于綜采工作面安裝，還廣泛應(yīng)用于掘進(jìn)巷道的設(shè)備、材料的運(yùn)輸，極大減少了工作面輔助運(yùn)輸所需軌道、枕木、各類絞車、電氣設(shè)備的使用，減少了輔助運(yùn)輸?shù)墓ぷ魅藛T數(shù)量，降低了傳統(tǒng)輔助運(yùn)輸?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)，并且大幅度提高了輔助運(yùn)輸效率。但為了更好地發(fā)揮單軌吊機(jī)車運(yùn)輸在王莊煤礦輔助運(yùn)輸中的作用，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)各類輔助運(yùn)輸方式與單軌吊之間的協(xié)作和聯(lián)合作用，提高礦井輔助運(yùn)輸?shù)闹悄芑倏厮?，加?qiáng)輔助運(yùn)輸?shù)木婊芾砗蜆?biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升運(yùn)輸安全、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。