氣動(dòng)單軌吊的分析與應(yīng)用

蔣 兵

（山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

近幾年，我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)有了很大的發(fā)展，采掘機(jī)械化程度已經(jīng)接近世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平，但礦井輔助運(yùn)輸效率依然偏低。綜采礦井每采百萬(wàn)噸煤需輔助運(yùn)輸用工1 000 人左右，是發(fā)達(dá)國(guó)家的7～10 倍，煤礦輔助運(yùn)輸是整個(gè)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，隨著輔助運(yùn)輸所占的比重和工作量的增大，未來(lái)將會(huì)嚴(yán)重制約采掘設(shè)備作用的高效發(fā)揮。輔助運(yùn)輸如何發(fā)展來(lái)更好地適應(yīng)煤礦現(xiàn)代化建設(shè)，已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中亟待解決的重要問(wèn)題。

目前世界各國(guó)使用的輔助運(yùn)輸設(shè)備主要有卡軌車(chē)、齒軌車(chē)、單軌吊和無(wú)軌膠輪車(chē)。與其他幾種車(chē)型相比，單軌吊運(yùn)行機(jī)動(dòng)靈活，機(jī)車(chē)可在多變坡、多轉(zhuǎn)彎中不經(jīng)轉(zhuǎn)載而實(shí)現(xiàn)連續(xù)直達(dá)運(yùn)輸，對(duì)巷道變形適應(yīng)能力強(qiáng)，不受巷道底板變形、積水或物料堆積的影響，正在逐步成為現(xiàn)代煤礦輔助運(yùn)輸設(shè)備的主力軍。與柴油機(jī)單軌吊、蓄電池單軌吊相比，氣動(dòng)單軌吊具有體積小、長(zhǎng)度短、動(dòng)力源清潔安全等特點(diǎn)，未來(lái)可能成為煤礦井下順槽、采掘工作面的主要輔助運(yùn)輸設(shè)備。

1 氣動(dòng)單軌吊的結(jié)構(gòu)組成

以QDDC 型氣動(dòng)單軌吊為例，其主要由承載小車(chē)、驅(qū)動(dòng)部、連接組立、輔助剎車(chē)裝置、氣動(dòng)控制系統(tǒng)以及氣動(dòng)起吊葫蘆等組成（見(jiàn)圖1）。其中承載小車(chē)是承載重量且隨軌道運(yùn)動(dòng)的一種小車(chē)；驅(qū)動(dòng)部是拖動(dòng)整個(gè)氣動(dòng)單軌吊車(chē)前后運(yùn)行的動(dòng)力機(jī)構(gòu)；連接組立是保證牽引車(chē)、滑動(dòng)小車(chē)、連桿的有效柔性聯(lián)接關(guān)鍵部件；連桿是控制滑車(chē)、牽引車(chē)之間距離長(zhǎng)短的聯(lián)接件；輔助剎車(chē)裝置是氣動(dòng)單軌吊車(chē)運(yùn)行中除馬達(dá)內(nèi)部主剎車(chē)以外的一種補(bǔ)充剎車(chē)裝置；氣動(dòng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)牽引車(chē)機(jī)構(gòu)前進(jìn)、后退、剎車(chē)指令控制系統(tǒng)；氣動(dòng)起吊葫蘆是吊起重物的一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

圖1 QDDC 型氣動(dòng)單軌吊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 氣動(dòng)單軌吊工作原理

氣動(dòng)單軌吊車(chē)是以壓縮空氣為動(dòng)力，推動(dòng)氣馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)變速、降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩后帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)夾緊輪旋轉(zhuǎn)，沿吊軌立面滾動(dòng)，可隨軌道水平、轉(zhuǎn)彎、上下俯仰行進(jìn)。

3 氣動(dòng)單軌吊性能參數(shù)（見(jiàn)表1、表2）

表1 QDDC20 型氣動(dòng)單軌吊車(chē)主要性能參數(shù)表

表2 QDDC20 氣動(dòng)單軌吊車(chē)載荷-坡度表

4 使用范圍及注意要點(diǎn)

QDDC 型氣動(dòng)單軌吊由于體積小、質(zhì)量輕、載重量大，在與I140E 軌道配合使用后，特別適用礦山、煤礦、倉(cāng)儲(chǔ)等短距離環(huán)境運(yùn)輸使用，可隨軌道俯仰和轉(zhuǎn)彎輕松運(yùn)行。但長(zhǎng)坡度下運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格遵守表2載荷-坡度表格運(yùn)行，且在坡度大于7°使用時(shí)，應(yīng)加裝超速限制裝置配合使用，超速限制裝置緊急制動(dòng)力為QDDC 牽引車(chē)牽引力的2.5 倍，限速應(yīng)在限速設(shè)計(jì)值內(nèi)發(fā)揮緊急制動(dòng)的作用。

5 應(yīng)用效果與特點(diǎn)

5.1 應(yīng)用效果

由于煤礦井下綜采工作面、順槽的巷道空間受限，且日常生產(chǎn)所需物料、設(shè)備繁雜，大部分傳統(tǒng)輔助運(yùn)輸設(shè)備都無(wú)法滿(mǎn)足該處工況的運(yùn)輸需求，甚至目前大多煤礦都存在“人工托運(yùn)”、“葫蘆接力”等現(xiàn)狀，其運(yùn)輸效率普遍不高。氣動(dòng)單軌吊外形尺寸小，整機(jī)長(zhǎng)度短，且以壓縮空氣能動(dòng)力源，安全、清潔，應(yīng)用在綜采工作面恰到好處。

山西余吾煤業(yè)綜采工作面主要使用柴油或電牽引等常規(guī)動(dòng)單軌吊力進(jìn)行運(yùn)輸，由于常規(guī)動(dòng)力單軌吊機(jī)車(chē)車(chē)身長(zhǎng)（50 m 左右），且超前維護(hù)段空間局限性較大，所以工作面發(fā)生機(jī)電設(shè)備故障時(shí)，在超前維護(hù)段運(yùn)輸較大機(jī)電設(shè)備常用小絞車(chē)或倒鏈運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且安全性較低。綜采工作面超前段“人工拖運(yùn)”、“絞車(chē)拖運(yùn)”的安全隱患成為亟待解決的的安全問(wèn)題。基于氣動(dòng)單軌吊的性能特點(diǎn)，山西余吾煤業(yè)在S5203 綜采工作面嘗試性地應(yīng)用了氣動(dòng)單軌吊，且使該地段輔助運(yùn)輸工作效率得到顯著提高。比如：在S5203 綜采工作面更換截割電機(jī)，使用氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸，從超前維護(hù)棚外運(yùn)輸至切眼口用時(shí)8 min，而使用小絞車(chē)或滑輪人工拖運(yùn)用時(shí)至少40 min；氣動(dòng)單軌吊用工2 人，小絞車(chē)或滑輪拖運(yùn)用工至少5 人。對(duì)上述情況進(jìn)行分析計(jì)算，可得出：使用氣動(dòng)單軌吊可使運(yùn)輸效率提高80%、用工人數(shù)降低60%、綜合效率提高74%（權(quán)重分配：時(shí)間0.7、用工 0.3）。

5.2 特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)對(duì)大量實(shí)際應(yīng)用情況分析總結(jié)，得出氣動(dòng)單軌吊具備如下特點(diǎn)：

5.2.1 安全性高

1）在工作面超前段采用氣動(dòng)單軌吊后，替代了小絞車(chē)運(yùn)輸，將運(yùn)輸范圍由“線(xiàn)”變?yōu)椤包c(diǎn)”，縮小運(yùn)輸控制范圍，對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)安全有保障。

2）操作人員由直接操作小絞車(chē)設(shè)備變?yōu)檫h(yuǎn)距離輔助操作氣動(dòng)單軌吊設(shè)備，且氣動(dòng)單軌吊為點(diǎn)動(dòng)操作，操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單即安全，消除了操作人員的不安全因素。

3）氣動(dòng)單軌吊保護(hù)齊全，配備輔助剎車(chē)裝置部件，制動(dòng)可靠，比小絞車(chē)以及使用滑輪裝置拖運(yùn)的安全系數(shù)大大增加。

5.2.2 運(yùn)輸效率高

1）氣動(dòng)單軌吊可直接起吊設(shè)備，無(wú)需捆綁。而使用小絞車(chē)或倒鏈人工拖運(yùn)時(shí)，需要進(jìn)行捆綁固定，不僅費(fèi)時(shí)，而且安全系數(shù)較低。

2）氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)，無(wú)需考慮底板平整情況，而使用小絞車(chē)或倒鏈拖運(yùn)時(shí)則不能避免底板對(duì)拖運(yùn)的影響。

3）氣動(dòng)單軌吊的使用避免了作業(yè)人員的抬、扛、拖等不必要體力消耗，將工作面內(nèi)的設(shè)備運(yùn)輸變?yōu)閱渭兊某Ｒ?guī)動(dòng)力單軌吊機(jī)車(chē)與氣動(dòng)單軌吊機(jī)車(chē)的接替運(yùn)輸，運(yùn)輸效率提高。

4）氣動(dòng)單軌吊移動(dòng)方便，可隨工作面一同推進(jìn)，消除了小絞車(chē)需要重復(fù)安裝的情況。

5.2.3 使用成本低

1）氣動(dòng)單軌吊裝置簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小，維護(hù)費(fèi)用低。

2）氣動(dòng)單軌吊采用壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)，無(wú)需考慮動(dòng)力成本。

3）氣動(dòng)單軌吊無(wú)需另外安裝專(zhuān)用運(yùn)輸軌道，使用已經(jīng)安設(shè)的單軌吊軌道即可，無(wú)需再增加投入。

5.2.4 用人量少

1）氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸設(shè)備只需1 人操作、1 人監(jiān)護(hù)即可，而使用小絞車(chē)運(yùn)輸時(shí)還需要在巷道兩端設(shè)置2 名警戒人員。

2）氣動(dòng)單軌吊減少了小絞車(chē)或倒鏈拖運(yùn)時(shí)，需要進(jìn)行捆綁、處理底板等的人力投入。

6 結(jié)語(yǔ)

在煤礦井下綜采工作面的輔助運(yùn)輸設(shè)備領(lǐng)域，氣動(dòng)單軌吊具有明顯優(yōu)勢(shì)，外形尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、動(dòng)力源清潔、運(yùn)輸靈活、對(duì)巷道變形適應(yīng)能力強(qiáng)，可用于煤礦井下采煤工作面設(shè)備、配件以及上下端頭支護(hù)材料和掘金工作面巷道超前支護(hù)材料、皮帶、溜子配件的運(yùn)輸，有效解決了煤礦井下“最后一公里的運(yùn)輸難題”，具備廣泛的應(yīng)用前景。前幾年氣動(dòng)單軌吊市場(chǎng)，進(jìn)口產(chǎn)品份額占比較大，但進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，維護(hù)保養(yǎng)困難是一直困擾煤礦的大難題。目前，國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)單軌吊成功地得到了推廣和應(yīng)用，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，通過(guò)國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)國(guó)產(chǎn)單軌吊技術(shù)，不斷地開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)煤礦輔助運(yùn)輸新領(lǐng)域，有效地提高了煤礦運(yùn)輸效率并顯著地降低了成本。