鎮城底礦單軌吊懸掛錨桿載荷計算分析

李寶榮

（西山煤電（集團）有限責任公司總調度室， 山西 太原 030053）

引言

鎮城底礦井田以斷層、鉆孔連線及主要大巷延伸線為邊界，劃分為東、西、南三翼。東、西兩翼已經回采完畢，南翼劃分為南一、南二、南三、南六四個采區。采區布置及開采順序原則上為由近及遠前進式開采，煤層群先上層后下層，即先采2、3號煤，再采8號煤。礦井原煤以2、3號煤和8號煤按1:1的比例進行配采，目前現采采區有兩個，即南一下組采區、南六上組采區，目前2、3號煤采掘活動主要在南六上組采區，接替采區為南三上組采區；8號煤采掘活動主要在南一下組采區，接替采區為南六下組煤采區[1]。

目前，鎮城底礦南六下組煤軌道大巷采用無極繩運輸方式，材料設備進入工作面需要多次轉載，且礦車容易掉道，安全隱患突出，因此礦方決定采用先進輔助運輸方式單軌吊作為南六下組煤的輔助運輸方式，本文通過對懸掛錨桿的錨固力計算，得到有效的承載單軌吊六設備的重量的錨桿選型結論[2-3]。1 25 t起吊梁吊裝示意圖（如圖1所示）

圖1 25 t起吊梁吊裝示意圖（單位：mm）

其中軌道間距為2.25 m，起吊梁小車間距為2.01 m和1 m。

2 承載23 t液壓支架受力分析

承載23t液壓支架，起吊梁自重3t，總重26t，8個承載小車平均受力，則單個承載車受力[4-6]如圖2所示。

圖2 單個承載車受力示意圖

2.1 當承載小車在其吊點正下方

如圖3所示，吊點對左側軌道的起吊力F1滿足：

圖3 承載車位于吊點下方受力示意圖（未標單位：mm）

代入數據計算得：F1=1.806 t。

吊點對右側軌道的起吊力F2滿足：

代入數據計算得：F2=0.347 t。

則吊點所受總力為：

2.2 當吊點兩邊軌道承載4個承載小車（見下頁圖4）

設：右邊第一個小車距吊點距離為x mm。

吊點對左側軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1滿足：

吊點對右側軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2滿足：

圖4 4個承載車受力示意圖（未標單位：mm）

則吊點受總力為（其中0≤x≤1000）：

2.3 當吊點兩邊軌道承載3個承載小車（見圖5）

設：右邊第一個小車距吊點距離為x mm[7-8]。

圖5 3個承載車受力示意圖（未標單位：mm）

吊點對左側軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1滿足：

吊點對右側軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2滿足：

則吊點受總力為（其中0≤x≤1000）：

當x=0時，F吊點有最大值5.40 t。

2.4 當吊點兩邊軌道承載2個承載小車（見圖6）

設：右邊第一個小車距吊點距離為x mm。

吊點對左側軌道的起吊力（其中0≤x≤2010）F1滿足：

吊點對右側軌道的起吊力（其中0≤x≤2010）F2滿足：

圖6 2個承載車受力示意圖（未標單位：mm）

則吊點受總力為（其中0≤x≤2010）：

3 結論

1）由上述計算可知：當吊點兩邊軌道承載3個承載小車時，吊點承重力最大為5.4 t。此時，要求錨桿錨固力為3×5.4 t=16.2 t（3倍安全系數）。經計算軌道的懸掛點選用Φ22 mm×2400 mm左螺旋錨桿，雙錨桿懸吊，全長錨固，單根錨桿錨固力不小于100 kN，能達到設計要求。在斜坡、斷層、穿層、頂板破碎處使用錨索懸掛，懸掛點選用Φ8.5 mm錨索，雙錨索懸吊，端頭錨固，單根錨索錨固力不小200 kN[9]。

2）對于頂板較好的巷道采用單軌吊作為輔助運輸是一種很好的選擇，單軌吊具有轉彎半徑小、運行靈活、安全可靠的特點，同時能有效地解決底鼓嚴重的輔助運輸。

3）采用單軌吊系統可以基本解決整個礦井的輔助運輸機械化題目。目前我國還存在著大量的中小型礦井。礦井的井筒及巷道斷面也都較小，巷道系統比較復雜。井型及巷道系統又不易改造。假如這些礦的巷道頂板比較穩定，支護條件較好，單件重量不太大，有底鼓的礦井選用單軌吊運輸系統還是比較合適的[10]。

[1]馬鵬.徐莊煤礦深部采區煤巷單軌吊懸吊關鍵技術分析[J].能源技術與管理，2017，42（4）：118-120.

[2]畢俊剛.單軌吊輔助運輸在西銘礦的應用分析[J].山東煤炭科技，2017（7）：144-145；148.

[3]謝生榮，郜明明，陳冬冬，等.單軌吊巷道頂板深梁支護結構的構建及應用[J].煤炭學報，2017，42（6）：1420-1428.

[4]徐紅光.煤礦井下基于單軌吊的錨護平臺的設計及應用[J].中國高新技術企業，2016（21）：139-141.

[5]徐華超.單軌吊作業平臺錨桿鉆機分度系統研究[D].淮南：安徽理工大學，2016.

[6]朱利民，楊林，任曉華，等.單軌吊鉆錨一體機的設計應用[J].煤礦機械，2015，36（10）：236-238.

[7]陸繼旺，董開封.柴油機單軌吊在新橋礦的安裝及應用[J].煤礦機械，2015，36（6）：235-237.

[8]金力.基于單軌吊的鑿巖鉆孔設備分析與研究[D].淮南：安徽理工大學，2015.

[9]馬齊江.單軌吊錨桿支護作業平臺關鍵技術研究[D].淮南：安徽理工大學，2015.

[10]楊劍英，殷憲剛，周鋼.徐莊礦軟弱煤層巷道單軌吊懸吊技術[J].礦山機械，2014，42（7）：19-22.