大傾角煤層回采巷道氣動(dòng)單軌吊應(yīng)用研究

楊富均 周忠國(guó) 周斌 易冬雪 陳開平

（四川省華鎣山煤業(yè)股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0.引言

隨著煤礦現(xiàn)代化建設(shè)高速發(fā)展，礦井生產(chǎn)規(guī)模越來越大，相應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)和設(shè)備自動(dòng)化、機(jī)械化程度也越來越高，采掘設(shè)備不斷向重型化方向發(fā)展，然而礦井設(shè)備材料和工作人員等使用的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)較之相對(duì)落后。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)輸所占比重和工作量的增大，未來將嚴(yán)重制約采掘設(shè)備作用的高效發(fā)揮。輔助運(yùn)輸系統(tǒng)如何發(fā)展才能更好地適應(yīng)煤礦現(xiàn)代化建設(shè)，已經(jīng)成為煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)中一個(gè)亟待解決的重要問題[1-4]。綠水洞煤礦綜采工作面回采巷道（機(jī)巷、風(fēng)巷）在掘進(jìn)與回采過程使用傳統(tǒng)的調(diào)度絞車輔助運(yùn)輸方式，存在絞車占用多、需要鋪設(shè)軌道、安全設(shè)施和電氣設(shè)備投入大、電能消耗大等缺點(diǎn)，并且工序操作難度大，所需人員較多，遇地質(zhì)構(gòu)造段巷道起伏，受影響較大，車輛容易下道或?qū)g車司機(jī)操作不當(dāng)易造成運(yùn)輸事故。

1.技術(shù)方案選擇

1.1 氣動(dòng)單軌吊

針對(duì)大傾角煤層回采巷道特點(diǎn)，選用DQD20氣動(dòng)單軌吊，主要由單軌吊機(jī)車（氣動(dòng)馬達(dá)、氣動(dòng)葫蘆和減速器組成）、輕型彎軌道岔、輕型直軌（剖面為I140E）、過渡軌、懸掛板、固定鏈條、U型環(huán)及固定螺栓組成，適用于巷道傾斜角20°內(nèi)的牽引懸吊單軌上，其使用承載剖面為I140E或相容剖面，DQD20氣動(dòng)單軌吊車適用于煤礦井下的物料運(yùn)輸，該機(jī)車是通過驅(qū)動(dòng)輪壓緊在I140E型軌道的腹板上靠摩擦力牽引機(jī)車運(yùn)行的。

1.2 單軌吊軌道選型

軌道采用（I140E）輕軌軌道。平線段采用2.4m/根直軌、曲線段采用2m/根彎軌。變坡段、轉(zhuǎn)彎段等特殊地段的軌道選型按高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.3 單軌吊軌道安裝

（1）機(jī)巷及進(jìn)風(fēng)石門錨棚支架段在矮幫頂板懸吊單軌吊軌道采用專用吊掛板及樹脂錨桿（φ=20mm，L=2000mm），樹脂錨桿施工離矮幫1600mm處，垂直于巷道頂板，按間距2.4m，每組2根，外露長(zhǎng)度25mm～50mm。錨桿的錨固力不小于20MPa，每根錨桿眼孔內(nèi)裝一支CK2370型樹脂錨固劑。懸掛板盡可能貼緊巖面，若不能緊貼應(yīng)在懸掛板上方用留有50mm空間，并在吊掛板下方錨桿螺紋上加平墊螺帽，背緊懸掛板。錨桿施工見圖1。（2）機(jī)巷及進(jìn)風(fēng)石門防倒金屬支架支護(hù)段采用U型卡將11#礦用工字鋼沿巷道走向連接在棚梁上，在用U型卡將特殊吊掛板固定于加固的11#礦用工字鋼上，再將I140E軌道用M20×100螺栓鏈接于吊掛板上。（3）單軌吊軌道吊掛必須使用高強(qiáng)度螺栓（10.9級(jí)以上），吊鏈采用18×64以上的高強(qiáng)圓環(huán)鏈，和與之相配套的U型環(huán)（T6.5級(jí)）。（4）所有軌道連接件必須配套使用，嚴(yán)禁用異物代替。（5）進(jìn)風(fēng)石門與機(jī)巷交叉轉(zhuǎn)角處，用彎軌鏈接。（6）單軌吊吊掛鏈生根方式：巷道由兩根錨桿固定一個(gè)專用吊板，用兩根吊鏈將吊板和軌道連接起來。

圖1 錨桿施工圖

1.4 穩(wěn)固裝置

在采煤工作面進(jìn)行槽波地震探測(cè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合地質(zhì)和采掘工程驗(yàn)證，利用探采對(duì)比結(jié)果對(duì)處理與解釋方法進(jìn)行優(yōu)化，最終形成一套適合綠水洞煤礦地質(zhì)特點(diǎn)的槽波地震探測(cè)方法。

平巷道每10根安裝一根帶橫拉板直軌，斜巷道每5根安裝一根帶橫拉板直軌。斜巷段吊鏈鉛垂位置與軌道接頭前后偏差：10°以下巷道不得超過70mm，10°以上巷道不得超過200mm，但吊掛點(diǎn)必須設(shè)在垂直軌道吊掛點(diǎn)的偏上位置。

1.5 單軌吊軌道鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）軌道鋪設(shè)要求目視直順，軌道無(wú)明顯變形，軌道接頭水平、垂直偏差均不得大于2mm，接頭間隙3mm～5mm，直線段目視直順，無(wú)明顯折點(diǎn)，用10m的弦量不超過20mm。彎道接頭擺角水平方向不超過3°，垂直方向不超過7°。曲線過渡要圓順，同一線路必須使用同型號(hào)單軌，道岔單軌要與線路單軌型號(hào)一致。（2）軌道垂直方向偏移角小于3°，水平方向偏移角小于1°。軌道鏈接部的錐形口角度為4°～6°。軌道與吊鏈夾角：80°≤γ≤100°，軌道與吊板夾角：-3°≤α≤3°，兩連接軌道上平面夾角-1°≤β≤1。（3）道岔軌道無(wú)變形，活動(dòng)軌道動(dòng)作靈敏，準(zhǔn)確到位，閉鎖可靠，道岔懸掛點(diǎn)均勻分布在道岔的吊掛點(diǎn)上。（4）單軌吊彎道平曲率半徑不得小于4m，垂曲率半徑不得小于8m，運(yùn)行上山坡度不得超過20°。彎道處軌道內(nèi)外側(cè)應(yīng)安裝拉緊繩索，以保持軌道水平。（5）巷道高度按滿足單軌吊吊運(yùn)最高設(shè)備時(shí)距巷道底板的間隙不小于0.2m確定，設(shè)備最突出部位距巷幫的間隙不小于0.8m，另一側(cè)間隙不小于0.5m。

2.實(shí)施效果

（1）綠水洞煤礦摒棄了傳統(tǒng)輔助運(yùn)輸方式，采用氣動(dòng)單軌吊進(jìn)行輔助運(yùn)輸，改變了傳統(tǒng)起吊→封車→運(yùn)輸→卸車的復(fù)雜工序，由3～5人減少到2人快速作業(yè)，使工序變得簡(jiǎn)單易操作，大大提高了作業(yè)安全系數(shù)，大幅度降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。（2）針對(duì)梯形架料支護(hù)段巷道設(shè)計(jì)采用U型卡配11#礦用工字鋼沿巷道走向連接在金屬支架上，再用U型卡將特殊吊掛板固定于加固的11#礦用工字鋼上，再將1140E軌道用M20×100螺栓鏈接于吊掛板，效果明顯。（3）在起伏巷道段根據(jù)實(shí)際情況加工設(shè)計(jì)了1140E軌道的固定搭接方式，并在后期使用中加工了起伏角適用±8°的曲軌，使用范圍更廣。（4）綠水洞煤礦氣動(dòng)單軌吊先后安裝于3216機(jī)巷、3121南機(jī)巷并成功應(yīng)用，解決了井巷施工過程中超長(zhǎng)距離無(wú)軌運(yùn)輸物料困難的問題，通過對(duì)回采巷道特點(diǎn)、運(yùn)輸物料類別和運(yùn)輸方式的對(duì)比分析，選擇了氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸物料，該運(yùn)輸方式作業(yè)過程安全、高效，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適應(yīng)井下防爆要求及巷道起伏彎曲的變化，有效解決了工作面支護(hù)材料、施工機(jī)具和設(shè)備部件等物料運(yùn)輸困難的難題。

3.結(jié)語(yǔ)

（1）氣動(dòng)單軌吊使用時(shí)間隔50m需要更換一次管路接頭，操作不方便且軟管易打絞，嚴(yán)重影響連續(xù)操作的順暢性，建議使用礦用蓄電動(dòng)力的單軌吊機(jī)車。（2）由于巷道起伏、支護(hù)方式造成安裝高度不一致，大多數(shù)導(dǎo)軌底面到底板高度2.0m，通過的物件高度受限，單軌吊機(jī)車操作機(jī)構(gòu)寬度與巷道內(nèi)安裝的“一通三防”設(shè)施存在干涉。（3）隨著坡度增加，提升力越小，達(dá)到10°時(shí)，提升力只有3t，只能作為輔助運(yùn)輸。