單軌吊輔助運輸在杜兒坪礦北五北七盤區的應用

李寶榮

（西山煤電（集團）有限責任公司， 山西 太原 030053）

引言

使用單軌吊體積小，機動靈活，適應性強，不怕水，不怕煤，不受底板狀況的影響，過道岔方便，連續運輸間隔長，用于掘進巷道時能迅速延伸軌道，既安全可靠，經濟性也好，可以實現從盤區下部車場至采區工作面的直達運輸。

1 煤礦概況

杜兒坪礦北七盤區現采2號煤，盤區準備巷包括北七2號煤軌道巷、北七2號煤皮帶巷，盤區可采儲量為750萬t，設計年產量110萬t/年，可采年限5.7年。北七2號煤軌道巷凈寬4.2m、凈高3.0m，傾角1°～8°，平均4.5°；北五盤區現采2號煤，盤區準備巷包括北五集中軌道巷、北五皮帶巷，北五集中軌道巷寬4.2 m、凈高3.0 m，傾角1°～5°，平均3°。北七軌道巷與北五集中軌道巷全程約5 500 m。62709和62517使用的支架質量為13 t，收起后最小高度為1.2 m，寬1.43 m。

盤區原輔助運輸方式為絞車運輸，材料及設備從盤區下部車場經盤區斜坡至盤區軌道巷，采用JM-28型絞車進行提升。盤區軌道巷至工作面切眼采用調度絞車無極繩絞車進行拉運，盤區軌道巷采用JD-11.4型調度絞車，工作面軌道巷采用JWB-55BJ無極繩絞車。

經過技術方案對比，確定在北五、北七盤區采用單軌吊輔助運輸方式，代替原來的絞車拉運。單軌吊運輸設計路線為北七盤區至62709順槽兼顧北五盤區62517，62709軌道巷現已開口；62517軌道巷還未開口施工，安裝單軌吊設備主要服務于北五、北七盤區掘進工作面材料運輸，將來為回采工作面設備安拆服務。

2 單軌吊運輸方案（見圖1）

圖1 單軌吊運輸設計示意圖

2.1 設備選型及計算校核

最大坡度8°，需運輸的支架為13 t。

按最重設備（支架）計算單軌吊所需牽引力F=[12.5（機車自重）+13+2.2（設備與起吊梁質量）]×9.8×sin8°（最大爬坡角）+[12.5+13+2.2]×9.8×cos8°×0.03（滾動摩擦系數）=45.8 kN。

所需牽引力=45.8×1.15≈52.7 kN。

依據以上計算，選用DX80蓄電池單軌吊（技術參數見表1）可滿足運輸要求。

表1 DX80型單軌吊技術參數

2.2 單軌吊運輸時間

DX80蓄電池單軌吊運輸物料是平均速度約1.0 m/s，空載運行平均速度約1.5 m/s。

1）62709運輸總距離2 900 m時，裝卸各需要0.25 h，共計0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄電池機車運輸物料往返一趟（5 800 m）所需時間為（2 900÷1.0+2 900÷1.5）/3 600+0.5=1.8 h。

2）62517運輸總距離2 300 m時，裝卸各需要0.25 h，共計0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄電池機車運輸物料往返一趟（4600m）所需時間為（2 300÷1.0+2 300÷1.5）/3 600+0.5=1.6 h。

2.3 單軌吊續航能力

電池充滿一次需8 h，可供單軌吊運行16 km。結合實際及運行成本，為保證單軌吊運輸能力：每臺機車需配1塊備用電池。

2.4 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，配6 t梁6套，用于運輸物料；16 t梁2套，用于運輸支架；另配換電池裝置2套，備用電池2塊。

I140E軌道5 500 m及軌道吊掛配套件等。

2.5 機車結構

蓄電池單軌吊機車運輸物料進入工作面各部件順序：制動車—驅動部1—3個6 t起吊梁（或者16 t梁）—驅動部2—司機室1—驅動部3—控制車—電池車—驅動部4—司機室2。

2.6 軌道安裝標準

軌道采用德國工業標準（DIN20593）的專用軌道I140E，采用標準直軌，每節長2.25 m，寬68 mm，高155 mm，中板厚7 mm；材料屈服應力500 MPa。單根軌道允許垂直夾角3.5°，水平夾角±1°（如圖1、2）。巷道彎軌水平曲率半徑4 m，垂直彎軌曲率半徑10 m。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。

軌道采用雙錨桿單懸掛板鏈條懸吊方式懸掛。軌道的懸掛點由Φ22 mm兩根錨桿懸吊，單根錨桿錨固力不小于100 kN。每隔5根軌道兩側鏈條側拉預緊；在工作面順槽中，有斷層處巷道較高，在每根軌道兩側側拉，防止軌道晃動。懸掛板由雙錨桿固接后與鏈條銷接，鏈條通過U型環與軌道吊耳連接，確保軌道具有應有的承載能力。

掛接方式如圖2、圖3所示（軌道高度的調節可調節鏈條長度來實現）。

2.7 系統設計

系統設轉載區一處，位于北五四斜坡頂端車場，用于物料、設備的轉載，轉載區鋪設雙股軌道，為方便轉載，其中一條單軌吊軌道與地軌中心線重合；設充電檢修區一處，用于機車停放、充電。

轉載所需高度H=1 800 mm（頂板至司機室高度）+1 200 mm（支架高度）+200 mm（安全距離）≥3 200 mm。

運輸巷道所需高度H=1 200 mm（頂板至起吊梁底高度）+1200mm（支架高度）+200 mm（安全距離）≥2 600 mm。

充電區要求獨立回風。換電池小車在巷道置于一側，充電區設兩個充電位置，其中一個位置有電池，另一個位置為空位，機車更換電池時，先將沒電的電池置于空位，然后掛接充好電池。

充電平臺寬1 300 mm，電池寬900 mm，電池距需大于500 mm，布置充電區巷道寬度約4.2 m，充電硐室長約30 m。

圖2 軌道懸掛方式圖

圖3 軌道側拉示意圖

3 巷道要求

1）保證單軌吊軌道懸掛錨桿單根錨固力達100 kN，安裝時要做抽樣測試；

2）要求所有巷道傾角或軌道安裝傾角不超過8°。

4 單軌吊輔助運輸與絞車運輸方式比較（見表2）

表2 單軌吊輔助運輸與絞車運輸比較

經綜合對比得出，采用單軌吊運輸在施工時間、運行速度、安全效果方面，相比傳統絞車、無極繩輔助運輸方式具有優勢。

5 結語

單軌吊輔助運輸方式在北五北七盤區的應用，解決了杜兒坪礦以往絞車運輸非連續運輸、運輸環節多、系統復雜的問題，避免了傳統絞車運輸方式的斷繩、脫鉤、翻車、跑車等隱患，提高了運輸效率，運行安全可靠，對杜兒坪礦其他采區的輔助運輸方式優化具有良好的借鑒意義及參考價值。