煤礦輔助運輸單軌吊實踐應用研究

馮荘荘

（潞安化工集團余吾煤業公司，山西 長治 046100）

安全是礦井生產的首要問題，礦井生產的一切活動都必須以安全為中心，包括煤礦的交通系統。為了有效提高礦井的生產能力，許多礦井都引進了各種先進的裝備，但是在實際設備的管理上仍有一定的缺陷，造成了礦井安全事故的頻發。輔助運輸單軌吊的使用為煤礦長距離、連續性運輸提供了可能性，既可以在使用中運送重型設備，又可以減少工人多次下井作業，增強了工人的安全保障。

1 煤礦輔助運輸應用單軌吊的關鍵

輔助運輸在煤礦生產中占有舉足輕重的位置，它能直接影響到煤炭生產的產出，而在輔助運輸中采用單軌吊車，應充分考慮煤礦開采和輔助運輸的關系，并對其進行合理的設計。在發展煤炭方面，必須將單軌吊機車的運輸與其相關的內容相結合，以保證設計的巷道能達到輔助運輸的要求。

2 單軌吊輔助運輸系統概況

單軌吊在煤礦生產中得到了廣泛的應用，它的主要動力是防爆專用電源。目前，在煤礦使用的單軌吊主要有兩種：一種是用防爆蓄電池單軌吊，另一種是用單軌柴油機起重。無論采用何種起重機，其在實際工作中都采用直流電動機的輸出功率，通過搖臂機構使起重機在單軌軌道上懸吊。該機承載能力高，運行速度快，使用壽命長，不易發生故障，后期維護保養過程相對簡單，這也是單軌吊在礦井中得到廣泛使用的原因。比如DZ1800 3+3型單軌吊機車、DC260/160Y柴油機單軌吊機車，具體參數如下表1。

表1 DZ1800 3+3柴油機單軌吊機車技術特征

表2 DC260/160Y柴油機單軌吊機車技術特征

3 煤礦輔助運輸單軌吊的主要構成

3.1 輔助運輸機車

輔助運輸車輛作為輔助運輸單軌吊的關鍵組成部分，其工作性能及實際運行結果直接影響著整個系統工作效率。

為了保證行車安全和提高運行效率，必須對其進行嚴格而科學的控制與檢測。輔助運輸機車主要由單軌吊，液壓系統，電氣控制系統，測試系統等組成：

①單軌吊車一般采用直接噴射方式，其優點是尺寸合理、結構牢固、維修方便、節能性和環保性強。在實際使用中，它的最大功率可以達到130 kW，而油耗也會維持在210 g/kWh以下。

②液壓控制。液壓系統是輔助運輸車輛中的一個關鍵部件，它包括液壓、氣壓和動力兩個部件。氣動系統包括蓄能器、氣動閥、起動馬達和壓力計等設備。在氣動系統中，儲能器起到了驅動作用，氣壓計可作為發動機起動壓的依據和參照，而氣壓調節閥則起到調節發動機開閉的作用。常規的液壓裝置包括：液壓閥門組、電磁閥閥、柱塞泵等。在現代工程機械中被廣泛使用。液壓閥是液壓系統的核心元件之一，它的工作狀況直接影響著整個機械裝置的性能和使用壽命。隨著液壓技術的發展，液壓閥也不斷地更新進步。利用液壓控制閥門組，電磁閥門并在柱塞泵輔助下，控制液壓系統流量和壓力，利用活塞電機轉動，從而獲得發動機前進動力。

③電氣控制。該系統主要包括溫度控制器、速度編碼器、操控箱、電磁閥、壓力傳感器和發電機。在此基礎上，工作人員通過控制箱的控制面板對機車進行操作。電磁閥主要用于監控和監控列車運行狀況，并將有關列車的有關信息顯示在顯示屏上。速度編碼器的主要功能是對列車的轉速進行調節。

④輔助運輸車輛的作業環境以地下為主，其大氣質量直接關系到礦井的安全。為切實提高礦井生產安全，需要在機車內安裝監測裝置來監測井下瓦斯，粉塵及其他有害物質，瓦斯、粉塵及其他有害物質過高時需要采取相應措施來降低井下有害物質濃度，以此來提升生產安全可靠性。

3.2 輔助運輸梁

在輔助運輸單軌吊中，輔助運輸梁是其重要部件，它直接關系到運輸的安全與可靠性。輔助運輸單軌吊運送的貨物是不同的，所以在不同的貨物運輸時，其輔助運輸梁布置方式也各不相同。輔助運輸梁概述隨著礦井開采深度的增加，巷道掘進長度不斷加大。根據單軌吊在煤炭輔助運輸中的應用現狀，可以將輔助運輸梁劃分為輕型輔助運輸梁與重型輔助運輸梁兩種類型。采用輔助運輸單軌吊運送重物時，必須與重型輔助梁相配套。從實際情況來看，采用重型運輸梁，可將輔助運輸單軌吊的起升能力提高至20～50 t，而采用輕型運輸梁，可將其提升量維持在5～8 t左右。

4 單軌吊在煤礦輔助運輸中的應用條件

單軌吊用于煤礦輔助運輸，可攜帶人，裝置及物料，因裝置而異。

煤礦輔助運輸采用單軌吊作為吊車使用，無需約束礦井底板。這種吊車具有結構簡單、操作方便等特點。但是隨著煤炭開采深度的增加，對于單軌吊的要求也越來越高，為了更好地滿足生產需求。必須加大研究力度，提高其技術水平。蓄電池單軌吊與柴油單軌吊相比，其運輸方式更靈活，可在煤礦井下多巷道內輔助運輸并可由礦車直達采掘工作面實現不間斷運輸，繩牽引單軌吊需要把許多繩輪布置于彎道處，輔助運輸一般不超過2 km，僅能在單巷道內輔助運輸。

礦井輔助運輸時單軌吊既可利用平巷也可利用斜巷攀巖效果好。斜巷輔助運輸方面，斜井巷道傾角高達18°，纜索單軌吊能夠實現巷道坡度達25°，國產單軌吊單件最大重量達30 t，且單軌吊輔助運輸時因受自身蓄電池能重條件的限制，自身重力比大、運輸功率低，煤礦巷道輔助運輸人員及物料時巷道內相對通風差、所需動力及牽引力小。隨著國家節能減排政策的實施，井下工作環境惡劣的狀況得到了有效改善；同時也增加了輔助運輸設備的功率需求，使得雙機驅動成為可能。而且在輔助運輸過程中，柴油單軌吊有一定臭味及煙塵，所以要確保通風環境良好，以免給工人帶來傷害。以單軌柴油機提升66 kW為例，礦井通風能力須達每分鐘300 m3。

煤炭輔助運輸時單軌吊應有懸掛結構，軌道特性，輔助設施設備和其他輔助運輸輔助設備。采用雙機牽引時必須滿足下列要求：①具有足夠強度；②運行速度高（一般不低于80 m/h）；③線路布置合理，能保證安全生產。應滿足的條件有：軌道吊車可靠，巷道保護合理，運輸輔助設備配置合理，井巷布置科學。

5 建立與完善單軌吊運輸網絡

煤礦井下單軌吊用于礦輔助運輸時主要靠壓力傳感所支持的軌道線路。單軌吊運輸監控畫面易受外部環境嚴重干擾而難以實地維護，需要依靠完善單軌吊運輸網絡絡化建設、動態影像處理技術、模式識別技術并結合幾何相似原理基于最佳閾值實現單軌吊整體運輸動態監控。以Web服務器為核心的動態圖象監控系統可以實時監測井下單軌吊運行速度及走向，實時分析非正常工況并掌握起重機載荷資料。本設計采用了ASP.NET作為開發工具，SQLServer2005作為數據庫管理系統，完成了動態圖像監控系統的開發工作。實際測試結果表明：此方案可行有效，具有很高的推廣價值。本系統能夠把現場監測數據及圖像反饋到地面監控中心進行遠程監控，從而達到煤礦生產安全監控的目的。

6 煤礦輔助運輸單軌吊實踐應用

在煤礦企業進行常規采礦作業時，為了提高采煤的生產效率和品質，充分利用吊桿的輸送能力，需要采用輔助運輸的方式。一般來說，吊車的重量主要有兩種，一種是重量，另一種是用來控制閥門和鎖鏈的。其中，控制閥能夠實現連貫的操縱手段，對整個吊桿的電機和鏈條進行整體應用，從而使調梁承載力持續增加。這兩種方法都是簡單的，不要求操作者有足夠的知識和技術，也可以在簡單的操作后，提高整個單軌吊機車的工作效率。

6.1 單軌吊的適用實踐

在進行單軌吊使用時，為確保單軌吊機車的錨桿是必要的，在固定軌道時，可選擇鏈條、懸掛板和錨桿來固定起升軌道。固定方法也非常簡單，易于操作，在進行輔助運輸時，單軌吊車對巷道的約束并不大，即使有多條岔道，也可以直接進行。單軌吊機車在行車時，會出現多點聯接的情況，使之成為一個整體的單吊系統。在生產中，采用一臺單軌吊機車和多臺單軌吊機車進行作業，能有效地實現相應的輸送，提高礦井的作業效率。

6.2 單軌吊巷道斷面實踐

由于單軌吊機車自身的原因，在運輸過程中會發生震動，因此必須設計改進，巷道的大小會對單軌吊機車的工作產生一定的影響。單軌吊機車的寬度l是設備的寬度+單軌吊機車的左右擺動幅度L1，單軌吊機車的高度是設備到道路底部的距離加上設備的高度以及吊桿和設備之間的距離。在進行巷道道路設計時，必須根據具體情況進行相應的施工設計，確保合理的設計方案，以達到合理的設計要求。

6.3 單軌吊運輸網絡實踐

礦井的設計是礦井生產和運輸的必經之路，在設計時，往往存在著多條支路，而要確保單軌列車的安全運行，就必須建立起一套完整的網絡體系，以確保單軌吊的安全。在單軌吊機車的使用中，工作人員在選擇線路時要按照作業路線進行選擇，確保輸送線路發揮最大作用，以避免發生故障，同時根據線路的選取，提高巷道運輸效率。

7 煤礦輔助運輸應用單軌吊的關鍵

輔助運輸對于煤礦生產來說是非常關鍵的一環，其運輸效率的高低將直接影響著煤礦的產量，因此使用單軌吊來輔助運輸需要合理規劃礦井巷道，考慮礦井發展和輔助運輸之間的聯系，發展礦井需要綜合考慮單軌吊所涉及的相關內容，在確保巷道符合單軌吊所需要的條件下，相關空間大小也需要保證單軌吊所需的空間大小，并且相應設備設施也需要齊全，這樣才可以讓單軌吊來為煤礦開采提供有效的輔助服務。

8 結語

礦井生產環境惡劣，系統復雜，單軌吊機車的使用不僅對輔助運輸起到了很大的作用，而且對礦井的輔助運輸也起到了促進作用。煤炭輔助運輸系統的優化是目前煤炭行業發展的一個必然趨勢，在煤炭輔助運輸中，單軌吊的選型必須考慮到礦井的具體條件，礦井的設計是礦井生產和運輸的必經之路，而確保單軌的安全是礦井設計的重要基礎。