單軌吊輔助運(yùn)輸在杜兒坪礦北五北七盤區(qū)的應(yīng)用

李寶榮

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 山西 太原 030053）

引言

使用單軌吊體積小，機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，不怕水，不怕煤，不受底板狀況的影響，過(guò)道岔方便，連續(xù)運(yùn)輸間隔長(zhǎng)，用于掘進(jìn)巷道時(shí)能迅速延伸軌道，既安全可靠，經(jīng)濟(jì)性也好，可以實(shí)現(xiàn)從盤區(qū)下部車場(chǎng)至采區(qū)工作面的直達(dá)運(yùn)輸。

1 煤礦概況

杜兒坪礦北七盤區(qū)現(xiàn)采2號(hào)煤，盤區(qū)準(zhǔn)備巷包括北七2號(hào)煤軌道巷、北七2號(hào)煤皮帶巷，盤區(qū)可采儲(chǔ)量為750萬(wàn)t，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量110萬(wàn)t/年，可采年限5.7年。北七2號(hào)煤軌道巷凈寬4.2m、凈高3.0m，傾角1°～8°，平均4.5°；北五盤區(qū)現(xiàn)采2號(hào)煤，盤區(qū)準(zhǔn)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(zhì)量為13 t，收起后最小高度為1.2 m，寬1.43 m。

盤區(qū)原輔助運(yùn)輸方式為絞車運(yùn)輸，材料及設(shè)備從盤區(qū)下部車場(chǎng)經(jīng)盤區(qū)斜坡至盤區(qū)軌道巷，采用JM-28型絞車進(jìn)行提升。盤區(qū)軌道巷至工作面切眼采用調(diào)度絞車無(wú)極繩絞車進(jìn)行拉運(yùn)，盤區(qū)軌道巷采用JD-11.4型調(diào)度絞車，工作面軌道巷采用JWB-55BJ無(wú)極繩絞車。

經(jīng)過(guò)技術(shù)方案對(duì)比，確定在北五、北七盤區(qū)采用單軌吊輔助運(yùn)輸方式，代替原來(lái)的絞車?yán)\(yùn)。單軌吊運(yùn)輸設(shè)計(jì)路線為北七盤區(qū)至62709順槽兼顧北五盤區(qū)62517，62709軌道巷現(xiàn)已開(kāi)口；62517軌道巷還未開(kāi)口施工，安裝單軌吊設(shè)備主要服務(wù)于北五、北七盤區(qū)掘進(jìn)工作面材料運(yùn)輸，將來(lái)為回采工作面設(shè)備安拆服務(wù)。

2 單軌吊運(yùn)輸方案（見(jiàn)圖1）

圖1 單軌吊運(yùn)輸設(shè)計(jì)示意圖

2.1 設(shè)備選型及計(jì)算校核

最大坡度8°，需運(yùn)輸?shù)闹Ъ転?3 t。

按最重設(shè)備（支架）計(jì)算單軌吊所需牽引力F=[12.5（機(jī)車自重）+13+2.2（設(shè)備與起吊梁質(zhì)量）]×9.8×sin8°（最大爬坡角）+[12.5+13+2.2]×9.8×cos8°×0.03（滾動(dòng)摩擦系數(shù)）=45.8 kN。

所需牽引力=45.8×1.15≈52.7 kN。

依據(jù)以上計(jì)算，選用DX80蓄電池單軌吊（技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1）可滿足運(yùn)輸要求。

表1 DX80型單軌吊技術(shù)參數(shù)

2.2 單軌吊運(yùn)輸時(shí)間

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

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

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

2.3 單軌吊續(xù)航能力

電池充滿一次需8 h，可供單軌吊運(yùn)行16 km。結(jié)合實(shí)際及運(yùn)行成本，為保證單軌吊運(yùn)輸能力：每臺(tái)機(jī)車需配1塊備用電池。

2.4 設(shè)備配置

為協(xié)助單軌吊工作，結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境及經(jīng)濟(jì)性，擬用設(shè)備：

DX80防爆蓄電池單軌吊2臺(tái)，配6 t梁6套，用于運(yùn)輸物料；16 t梁2套，用于運(yùn)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(jī)車結(jié)構(gòu)

蓄電池單軌吊機(jī)車運(yùn)輸物料進(jìn)入工作面各部件順序：制動(dòng)車—驅(qū)動(dòng)部1—3個(gè)6 t起吊梁（或者16 t梁）—驅(qū)動(dòng)部2—司機(jī)室1—驅(qū)動(dòng)部3—控制車—電池車—驅(qū)動(dòng)部4—司機(jī)室2。

2.6 軌道安裝標(biāo)準(zhǔn)

軌道采用德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN20593）的專用軌道I140E，采用標(biāo)準(zhǔn)直軌，每節(jié)長(zhǎng)2.25 m，寬68 mm，高155 mm，中板厚7 mm；材料屈服應(yīng)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(diǎn)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(cè)鏈條側(cè)拉預(yù)緊；在工作面順槽中，有斷層處巷道較高，在每根軌道兩側(cè)側(cè)拉，防止軌道晃動(dòng)。懸掛板由雙錨桿固接后與鏈條銷接，鏈條通過(guò)U型環(huán)與軌道吊耳連接，確保軌道具有應(yīng)有的承載能力。

掛接方式如圖2、圖3所示（軌道高度的調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)鏈條長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)）。

2.7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)轉(zhuǎn)載區(qū)一處，位于北五四斜坡頂端車場(chǎng)，用于物料、設(shè)備的轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載區(qū)鋪設(shè)雙股軌道，為方便轉(zhuǎn)載，其中一條單軌吊軌道與地軌中心線重合；設(shè)充電檢修區(qū)一處，用于機(jī)車停放、充電。

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

運(yùn)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(qū)要求獨(dú)立回風(fēng)。換電池小車在巷道置于一側(cè)，充電區(qū)設(shè)兩個(gè)充電位置，其中一個(gè)位置有電池，另一個(gè)位置為空位，機(jī)車更換電池時(shí)，先將沒(méi)電的電池置于空位，然后掛接充好電池。

充電平臺(tái)寬1 300 mm，電池寬900 mm，電池距需大于500 mm，布置充電區(qū)巷道寬度約4.2 m，充電硐室長(zhǎng)約30 m。

圖2 軌道懸掛方式圖

圖3 軌道側(cè)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(dá)100 kN，安裝時(shí)要做抽樣測(cè)試；

2）要求所有巷道傾角或軌道安裝傾角不超過(guò)8°。

4 單軌吊輔助運(yùn)輸與絞車運(yùn)輸方式比較（見(jiàn)表2）

表2 單軌吊輔助運(yùn)輸與絞車運(yùn)輸比較

經(jīng)綜合對(duì)比得出，采用單軌吊運(yùn)輸在施工時(shí)間、運(yùn)行速度、安全效果方面，相比傳統(tǒng)絞車、無(wú)極繩輔助運(yùn)輸方式具有優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

單軌吊輔助運(yùn)輸方式在北五北七盤區(qū)的應(yīng)用，解決了杜兒坪礦以往絞車運(yùn)輸非連續(xù)運(yùn)輸、運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題，避免了傳統(tǒng)絞車運(yùn)輸方式的斷繩、脫鉤、翻車、跑車等隱患，提高了運(yùn)輸效率，運(yùn)行安全可靠，對(duì)杜兒坪礦其他采區(qū)的輔助運(yùn)輸方式優(yōu)化具有良好的借鑒意義及參考價(jià)值。