龐中元　王翔　李建升

【摘 要】煤礦井下運(yùn)輸輔助設(shè)備在礦井作業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從傳統(tǒng)的礦用絞車(chē)、電機(jī)車(chē)、膠輪車(chē)、無(wú)極繩發(fā)展到先進(jìn)的柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)，其運(yùn)輸技術(shù)越來(lái)越成熟，極大地提高了礦井運(yùn)輸效率，切實(shí)保障礦井運(yùn)輸安全，提升了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。文章概述了柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)的特點(diǎn)、構(gòu)成及功能，分析其使用的安全性和效益優(yōu)勢(shì)，闡述其環(huán)境的適應(yīng)性和使用經(jīng)驗(yàn)，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)；運(yùn)輸技術(shù)；安全性；經(jīng)驗(yàn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD524 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）02-0067-03

0 前言

煤礦井下運(yùn)輸輔助設(shè)備在礦井作業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從傳統(tǒng)的礦用絞車(chē)、電機(jī)車(chē)、膠輪車(chē)、無(wú)極繩發(fā)展到先進(jìn)的柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)，其運(yùn)輸技術(shù)越來(lái)越成熟。每種運(yùn)輸輔助設(shè)備的使用各有特點(diǎn)和環(huán)境條件要求，比如礦用絞車(chē)運(yùn)輸適應(yīng)巷道環(huán)境多，但使用安全性差；電機(jī)車(chē)、膠輪車(chē)、無(wú)極繩運(yùn)輸大多數(shù)使用在水平大巷，但也有其局限性；而柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)運(yùn)輸既適應(yīng)巷道環(huán)境多，又具備安全性和高效率的優(yōu)點(diǎn)。2016年10月，百色百礦集團(tuán)有限公司東懷煤礦在3I12～3I15綜采工作面搬家運(yùn)輸綜采“三機(jī)”設(shè)備成功應(yīng)用了柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)，在廣西煤礦屬首次應(yīng)用。下面概述柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)的特點(diǎn)、構(gòu)成及功能，分析其使用的安全性和效益優(yōu)勢(shì)，并闡述其環(huán)境的適應(yīng)性和使用經(jīng)驗(yàn)，以供同行參考。

1 柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)概述

1.1 特點(diǎn)

柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)是一種多功能、高效率、多用途的煤礦井下運(yùn)輸輔助設(shè)備，機(jī)車(chē)行駛于懸吊在巷道頂板I型專(zhuān)用軌道上，用防爆柴油機(jī)為牽引動(dòng)力，能夠完成井下設(shè)備的吊裝和運(yùn)輸工作。主要特點(diǎn)如下：①適用平巷和斜巷的連續(xù)不轉(zhuǎn)載運(yùn)輸，其運(yùn)送載荷不受巷道底板變化限制，可在各種豎曲線、平曲線、多彎道、多起伏運(yùn)行[1]；②可完成從采區(qū)車(chē)場(chǎng)至工作面不轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸大巷和采區(qū)巷道連在一起的輔助運(yùn)輸作業(yè)；③運(yùn)行靈活，保護(hù)齊全，制動(dòng)可靠，爬坡力強(qiáng)，效率高，一臺(tái)可多岔道多支線直達(dá)運(yùn)輸，能直接進(jìn)入工作面；④整機(jī)重量輕，占用空間小，起吊操作簡(jiǎn)單，裝卸方便，用人少，工作強(qiáng)度低。

1.2 構(gòu)成

柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)主要由駕駛室1（前、后各1個(gè)）、驅(qū)動(dòng)部2（含液壓馬達(dá)、彈簧制動(dòng)閘）、冷卻單元3、主機(jī)部4（含柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵站）、連接件5（含鏈接桿、“I”形軌道）、起吊部6（含液壓葫蘆、起吊橫梁）等組件構(gòu)成（如圖1所示）。

1.3 功能

1.3.1 動(dòng)力系統(tǒng)

（1）工作原理：采用D924T-EX型四缸四沖程直噴式防爆柴油發(fā)動(dòng)機(jī)[2]，依靠液壓蓄能器存儲(chǔ)壓力啟動(dòng)，配置有水冷渦輪增壓器和機(jī)械噴射泵設(shè)備，進(jìn)氣通過(guò)二級(jí)空氣干濾器吸收異物，再經(jīng)增壓器進(jìn)入壓縮缸，采用水循環(huán)冷卻方式工作。

（2）燃油控制：燃油箱使用快速釋放耦合器以自由落體式進(jìn)行燃油加注，與蓄能器之間的油氣混合物可以通過(guò)連接二級(jí)管路進(jìn)行補(bǔ)償，配置有油位指示器。

（3）排氣裝置：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣經(jīng)過(guò)廢氣渦輪水冷增壓器后，進(jìn)入水冷排氣雙層管，由廢氣冷卻箱冷卻后排出，配置有排氣溫度傳感器保護(hù)功能。

1.3.2 液壓系統(tǒng)

（1）作用原理：柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置包括液壓泵和液壓馬達(dá)，并形成一個(gè)封閉的液壓回路。具有綜合性供給泵的軸向活塞泵作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)泵，最大泵壓為20 MPa。

（2）驅(qū)動(dòng)作業(yè)：定量閥啟動(dòng)后通過(guò)改變水泵排量來(lái)增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，配置有速度控制模塊的軸向活塞泵具有防止柴油機(jī)過(guò)載的保護(hù)功能。配置的功率閥具有限制其位移角度和液壓泵吸入量的功能，能減少操作桿位移，機(jī)車(chē)相應(yīng)減速運(yùn)行。

（3）起吊裝置：只有柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)處于制動(dòng)停車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)工作狀態(tài)并把點(diǎn)火鑰匙拔出的情況下，才能使用起吊裝置作業(yè)。配置的限壓閥控制起吊橫梁回路壓力為12 MPa。

1.3.3 電氣系統(tǒng)

（1）工作原理：電氣設(shè)備主要包括耐壓發(fā)電機(jī)、供用電安全裝置和電源箱。三相耐壓發(fā)電機(jī)采用自勵(lì)式，配置有校準(zhǔn)器并有可控負(fù)載獨(dú)立輸出電壓24 V。

（2）安全控制：能夠安全傳輸并顯示機(jī)車(chē)的運(yùn)行情況及信號(hào)警報(bào)，監(jiān)測(cè)運(yùn)行與維修操作相關(guān)的參數(shù)，并通過(guò)七段顯示裝置中的LED燈顯示。配置有甲烷（瓦斯）傳感器檢測(cè)。

（3）過(guò)載保護(hù)：具有防短路保護(hù)功能，可以在電流為9 A的恒定狀態(tài)下加載，一旦出現(xiàn)短路故障，將限制短路電流到3 A。

1.3.4 滅火系統(tǒng)

車(chē)載式自動(dòng)滅火系統(tǒng)配置有12 kg滅火器罐，不需要提供任何電源，隨時(shí)可投入使用。如果發(fā)生火災(zāi)，該滅火器的內(nèi)部推進(jìn)儲(chǔ)氣筒將被觸動(dòng)，然后對(duì)滅火劑實(shí)施加壓，使其分散到主機(jī)部的噴嘴里面。該自動(dòng)觸發(fā)器將通過(guò)附在主機(jī)部分臨界點(diǎn)位置的熱感氣動(dòng)觸發(fā)單元來(lái)完成滅火操作。該熱感氣動(dòng)觸發(fā)單元還裝配有推進(jìn)儲(chǔ)器罐。一旦發(fā)生火災(zāi)，隨著溫度的上升，當(dāng)溫度上升到140 ℃的時(shí)候，將觸發(fā)儲(chǔ)氣罐，此外在主機(jī)部分的前端還安裝有一個(gè)手動(dòng)空氣觸動(dòng)元件，該觸動(dòng)元件同樣也裝配有推進(jìn)儲(chǔ)氣罐。液壓截止閥的啟動(dòng)將停止柴油機(jī)的運(yùn)行，并且通過(guò)空氣觸動(dòng)元件閉合進(jìn)氣閥。

2 選型計(jì)算

2.1 依據(jù)

2.1.1 單件重量

東懷煤礦井下3I12綜采工作面的設(shè)備主要有液壓支架、采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓泵站、移動(dòng)變電站等，單件運(yùn)輸最重的設(shè)備是液壓支架，型號(hào)為ZY3800/

15/35，約12 t。

2.1.2 巷道坡度

東懷煤礦井下3I12～3I15綜采工作面的運(yùn)輸巷道上有拐彎、上下坡、平巷，總長(zhǎng)度約1.8 km，其中3處是拐彎巷道，拐彎半徑約9 m，2處是上下坡巷道，坡度約14°，3處是水平巷道。

2.2 計(jì)算

2.2.1 選型

根據(jù)選型依據(jù)，選擇山東新沙單軌運(yùn)輸裝備有限公司（德國(guó)沙爾夫集團(tuán)）生產(chǎn)的DZ1800（3+3）型柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)，其主要技術(shù)參數(shù)[3]見(jiàn)表1，東懷煤礦在井下安裝使用方法如圖2所示。

2.2.2 驗(yàn)算

根據(jù)DZ1800（3+3）型柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)技術(shù)參數(shù)，機(jī)車(chē)自身重量為9 000 kg，單件運(yùn)輸最重設(shè)備是液壓支架，重12 000 kg；選定I140E型專(zhuān)用軌道，摩擦系數(shù)為0.2，重力加速度取9.8；根據(jù)力學(xué)公式計(jì)算載荷拉力約89 kN，小于額定牽引力140 kN；計(jì)算防下滑力約9.5 kN，遠(yuǎn)小于額定制動(dòng)力192 kN；安全系數(shù)達(dá)10倍，符合運(yùn)力安全要求。

載荷拉力：

F=（m1+m2）×（sina+u×cosa）×g

=（12 000+9 000）×（sin14°+0.2×cos14°）×9.8

≈89 kN<140 kN

防下滑力：

Q=（m1+m2）×（sina-u×cosa）×g

=（12 000+9 000）×（sin14°-0.2×cos14°）×9.8

≈9.5 kN<192 kN

3 使用評(píng)價(jià)

3.1 提高安全效率

以往的綜采工作面搬家運(yùn)輸設(shè)備大多使用礦用絞車(chē)，平巷用JD-11.4（25、40）kW調(diào)度絞車(chē)，斜巷用JH-14（20、30）T回柱絞車(chē)。按照東懷煤礦3I12～3I15綜采工作面搬家運(yùn)輸線路的情況，需要安裝調(diào)度絞車(chē)6臺(tái)，回柱絞車(chē)4臺(tái)，這樣僅是絞車(chē)司機(jī)每班就要安排10人工作。此外，運(yùn)輸線路轉(zhuǎn)載地方有4處，每處安排4人接力，每班需要16人。應(yīng)用柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)運(yùn)輸后，每班司機(jī)2人，裝卸地方有2處，每處安排2人，每班需要4人即可，平均每班能來(lái)回運(yùn)輸設(shè)備8趟以上，極大地提高了作業(yè)效率。

以往使用礦用絞車(chē)搬家運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，礦用絞車(chē)時(shí)有交叉作業(yè)，鋼絲繩時(shí)有拉斷彈起傷人事故，特別是在斜巷運(yùn)輸液壓支架時(shí)，平板車(chē)車(chē)輪掉軌造成液壓支架側(cè)翻事故時(shí)有發(fā)生，安全隱患多。應(yīng)用柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)運(yùn)輸后，從根本上消除了這些安全隱患。同時(shí)，機(jī)車(chē)操作工序簡(jiǎn)便，用工較少，切實(shí)保障了作業(yè)安全。不足之處是機(jī)車(chē)工作時(shí)排出的廢氣有少量污染異味，這需要加強(qiáng)運(yùn)輸巷道的通風(fēng)管理。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益明顯

按照東懷煤礦3I12～3I15綜采工作面搬家運(yùn)輸線路的情況，整條巷道長(zhǎng)度約1.8 km，使用礦用絞車(chē)運(yùn)輸設(shè)備在正常情況下，搬完3I12綜采工作面整套設(shè)備預(yù)計(jì)34 d。應(yīng)用柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)運(yùn)輸后，僅用23 d就搬完了，提前11 d完成任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，3I15綜采工作面（長(zhǎng)度150 m×煤厚2.5 m）平均每天可產(chǎn)煤1 500 t，按市價(jià)每噸300元計(jì)，可增收495萬(wàn)元；每班作業(yè)人員減少20人，按每天200元計(jì)，可節(jié)支40.8萬(wàn)元；購(gòu)置柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)僅用230萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益凸顯。

4 應(yīng)用建議

柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)在東懷煤礦3I12～3I15綜采工作面搬家投運(yùn)，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的使用證明，運(yùn)行效果良好，既提高了運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃院妥鳂I(yè)效率，又減少了操作和維護(hù)人員，達(dá)到了安全生產(chǎn)和增效的目的，具有推廣前景和借鑒意義。應(yīng)用建議：一是考慮巷道頂板泥沙巖、錨固條件及巷道寬度、高度是否滿(mǎn)足條件，一般要求巷道斷面尺寸為2.5 m×2.8 m以上；二是盡可能地安裝在進(jìn)風(fēng)巷使用，減少環(huán)境粉塵、水霧和溫度對(duì)機(jī)車(chē)運(yùn)行的影響；三是考慮機(jī)車(chē)選型的通用適應(yīng)性，在設(shè)計(jì)布置巷道時(shí)考慮同一礦井不同煤層、運(yùn)輸大巷與采區(qū)之間互通互聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)化，便于提高機(jī)車(chē)的使用率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]謝子家，李建升.DC120Y柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)的研制與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2011（5）：51-52.

[2]MT/T 883—2000，柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)中國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]山東新沙單軌運(yùn)輸裝備有限公司.柴油機(jī)單軌吊機(jī)車(chē)使用說(shuō)明書(shū)[Z].2012.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]