五陽煤礦7603回風巷單軌吊輔助運輸設計

摘要：針對五陽煤礦7603工作面安裝機械化運輸問題，結合礦井的實際條件，設計了防爆蓄電池電牽引單軌吊系統，從設備選型、運輸效率、設備配置及懸吊錨桿受力進行全面系統的闡述。

設計方案對類似設計具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：輔助運輸 單軌吊 防爆蓄電池電牽引 設備選型

1 7603回風巷現場情況

潞安集團五陽煤礦7603回風巷擔負7603工作面所需物料、設備及人員運輸任務，最大設備為液壓支架，重約24.5t，最小高度1.9m，寬1.5m，液壓支架整體運輸；最大人員運輸量不超過30人/班。7603回風巷設計長度約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回風巷位置如圖1所示。

2 單軌吊輔助運輸方案

2.1 單軌吊輔助運輸系統設計

如單軌吊運輸系統示意圖2所示，7603回風巷及切巷安裝單軌吊運輸系統，系統全長2150m，設充電區一處，位于圖示AB段內，A點起留10風門空間，充電區長約50m，區內敷設雙軌，可以作為單軌吊及其設備閑置時停放處，單軌吊機車檢修也可在這一區域完成；充電設備位于充電區內，距B點道口25m，區域長11m，電池充電時靠一側幫即可。

運輸轉載區設于圖示BC段，區域長約50m，單軌吊軌道為雙軌，設一條絞車軌道，要求其中心線與BC段上側單軌吊軌道中心線重合，7603回風巷內絞車軌道不小于30m，可存放5輛板車。運輸支架時，單軌吊先停放在充電區內，待絞車將一輛板車運至7603回風巷內時，單軌吊將支架吊起，運進工作面，同時絞車將另一輛板車運進7603回風巷內，單軌吊卸載后退出，從轉載區下側軌道進入充電區，起吊下一臺支架，如此循環達到最大運輸效率。

巷道設兩處匯車區，一處距轉載區500～600m（如圖2），另一處距轉載區1000～1200m（如圖），匯車區單軌吊軌道為雙軌，區域長為50m。匯車時運輸貨物的單軌吊從上側軌道進入匯車區，空車從下側軌道進入匯車區，實現匯車，如此達到兩臺單軌吊同時使用，運輸效率提高一倍。

2.2 設備選型

計算可得：F=74.676kN

式中：g——9.8N/kg；

10°——最大坡度；

F——所需牽引力（kN）；

10.5——單軌吊機車自重（t）；

25——液壓支架質量（t）；

2——起吊梁質量（t）；

0.03——滾動摩擦系數。

保證井下運輸能力，擬選用DX80型單軌吊2臺，配25T起吊梁2臺及6T起吊梁4臺。對于井下運輸的其它一些材料或設備，增選6T起吊梁用集裝箱及6T起吊梁用運輸平臺各兩臺，專門運送零散貨物。DX80型單軌吊技術參數如表1：

2.3 單軌吊運輸效率

設安裝7603工作面，預計運輸長度約2150m，支架25t，其余均為小型設備及錨固材料，一列單軌吊完成此任務，以此為前提預測運行效率。

運輸支架：

滿載最大速度：1.0m/s（一輛單軌吊一次運一臺支架）；

行駛時間：2150m÷1.0m/s=36分；

空載最大速度：1.6m/s；

行駛時間：2150m÷1.6m/s=23分；

轉載時間：10分；

卸載時間：10分；

匯車時間：4分（每趟匯車兩次）；

共計83分，一個班一臺單軌吊可運送6趟，一個班兩臺單軌吊可運送12趟。滿足礦上所提要求。

運輸物料：

滿載最大速度：1.2m/s（一輛單軌吊一次運2車物料）；

行駛時間：2150m÷1.2m/s=30分；

空載最大速度：1.6m/s；

行駛時間：2150m÷1.6m/s=22.5分；

轉載時間：5分；

卸載時間：5分；

匯車時間：4分（每趟匯車兩次）；

共計66.5分，一個班一臺單軌吊可運送7趟，一個班兩臺單軌吊可運送14趟。滿足礦上所提要求。

2.4 單軌吊電池續航能力

電池充滿一次需8小時，可供單軌吊滿載運行16公里，每臺機車備用一塊蓄電池即可滿足運輸要求。

2.5 設備配置

為協助單軌吊工作，結合實際工作環境及經濟性，擬用設備：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

軌道采用德國工業標準（DIN20593）的專用軌道I140E，采用標準直軌，每節2.25m，寬68mm，高155mm，中板厚7mm；材料屈服應力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，每節弧長不大于2m，弧長大于1.6m時，在其中點設一吊耳；垂直彎軌曲率半徑不小于10m，每節弧長不大于2.25m，弧長大于1.6m時，在其中點增設一吊耳。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2150m。

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

2.7 懸吊錨桿受力分析

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

經過計算：F≥4.6T；

單個吊點所需力為：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。

3 施工方案

①兩根錨桿為一組，每組錨桿為軌道的一個懸掛點，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場指導安裝。

④錨桿位置如下圖示：

4 小結

針對五陽煤礦7603回風巷頂板較好，底鼓比較嚴重，設計采用防爆蓄電池電牽引單軌吊輔助運輸系統進行工作面安裝輔助運輸系統。設計全面系統的闡述了單軌吊的設備選型、運輸效率、設備配置及懸吊錨桿受力。采用單軌吊輔助運輸系統能夠有效的避免巷道底鼓造成的運輸系統不通暢問題。

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作者簡介：

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