周昆鵬
(陽城陽泰集團西溝煤業(yè)有限公司,山西 陽城 048100)
陽城陽泰集團西溝煤業(yè)礦井提升運輸方式為立井與斜井混合提升,有3個斜井,分別是二號主井、150m暗斜井和-740m檢修井,1個立井是副立井。礦井生產(chǎn)水平在-740m水平,上下井的設(shè)備及工作人員主要通過副立井提升運輸,3條斜井只擔負超長超重大件的少量運輸和少部分上下井人員的運輸。-150m水平車場和-350m水平車場通過CDXT-2.5(5)型電瓶車運輸,-740m水平大巷內(nèi)主要通過CTL12/6P電機車運輸。
目前西溝煤業(yè)主采區(qū)是后六采區(qū),采區(qū)布置有2個軌道上山、1個運輸上山。2個軌道上山,即后六軌道上山和后六二段軌道上山。采區(qū)內(nèi)的材料設(shè)備均采用YB60×1.25型內(nèi)齒輪絞車提升運輸,人員運輸采用架空乘人裝置來實現(xiàn)機械運人。采區(qū)有4個采煤工作面,受地質(zhì)條件的影響巷道起伏較大,若采用軌道絞車運輸,需要安裝各類絞車多部,運輸環(huán)節(jié)多,一方面不安全因素多,安全可靠性差,另一方面占用的設(shè)備和人員多,經(jīng)濟效益差。技術(shù)人員基于安全性和運輸效率的角度考慮,對后六采區(qū)設(shè)計采用單軌吊輔助運輸系統(tǒng),從而實現(xiàn)后六采區(qū)單軌吊的聯(lián)網(wǎng)運輸。
實現(xiàn)后六采區(qū)內(nèi)多巷道貫通聯(lián)網(wǎng)運輸,1部單軌吊機車能服務(wù)于整個采區(qū)的材料、設(shè)備運輸,提高輔助運輸?shù)陌踩院托省?/p>
后六采區(qū)內(nèi)設(shè)計共布置了4個綜采工作面,按開采順序依次是6195面、6194面、6193面、6192面。
前期在6195工作面安裝期間采用單軌吊輔助運輸,先在后六軌道上山6195片口車場設(shè)置單軌吊機車換裝站,沿6195上巷繞道、6195上巷、6195切眼敷設(shè)單軌吊吊軌,安裝單軌吊吊軌2300m,工作面需要的綜采支架、采煤機組等設(shè)備材料通過后六軌道上山Y(jié)B0×1.25車提升到6195片口車場,由單軌吊機車沿6195上巷繞道、6195上巷直接運輸?shù)?195切眼。
6195工作面安裝工作結(jié)束后,在6195斜上巷、6195運輸巷敷設(shè)單軌吊吊軌,用于6195(外面)運輸巷掘進期間的材料、設(shè)備運輸;在6195聯(lián)絡(luò)巷、6194運輸巷敷設(shè)單軌吊吊軌,用于6194運輸巷掘進期間的材料、設(shè)備運輸;在6194上巷、6193上巷及6192上巷敷設(shè)單軌吊吊軌用于掘進期間的材料、設(shè)備運輸。最終形成后六采區(qū)內(nèi)多巷道貫通單軌吊的聯(lián)網(wǎng)輔助運輸網(wǎng),覆蓋整個后六采區(qū),1部單軌吊可同時服務(wù)于采區(qū)內(nèi)所有采掘工作面的材料、設(shè)備運輸。
(1)單軌吊軌道選用的是1551特型工字鋼。
(2)單軌吊軌道的固定方式為單吊鏈吊掛方式,分以下兩種情況。
①單吊鏈吊掛方式。由2根錨桿固定1個專用吊板,用1根吊鏈(Φ18mm×64mm圓環(huán)鏈破斷拉力Sb=410kN)將吊板和軌道連接起來,錨桿直徑不小于Φ20mm,全螺紋錨桿長度不小于2m,錨深不小于1.6m,錨固長度不小于0.7m,錨固力不小于130kN/根。吊掛點間距,正常線路不大于3m,水平彎道及豎曲線段不大于1.5m。
②條件困難時,采用以下兩種吊掛方式:
采用雙吊鏈吊掛方式:由兩根錨桿固定兩根吊鏈,吊鏈再吊掛軌道;
采用礦用工字鋼、吊鏈固定方式:在礦用工字鋼支護巷道中,將礦用工字鋼(不小于1.2m)制作的短梁沿巷道方向固定在兩頭之間,采用U型卡子固定在棚頭上,吊鏈固定在短梁上,再用吊鏈吊掛軌道。
(3)錨桿及圓環(huán)鏈起吊能力的驗算。單軌吊機車液壓起吊梁最大載荷情況下,將重力分解到至少2個錨桿吊鏈上,最大載荷M=m1+m2=12536kg(合123kN的重力),m1=500kg,m2=12036kg。經(jīng)計算:
每個吊掛點受最大載荷的拉力為123kN/2=66.5kN;
每根Φ18mm×64mm及以上的圓環(huán)鏈破斷力是最大載荷的6.1倍(410kN/6.5kN);
每根固定錨桿受最大載荷的拉力為65kN/2=33.25kN;
每根固定錨桿錨固力是最大載荷的3.9倍(130kN/33.5kN)。
選擇DLZ110F柴油機單軌吊機車1臺(五驅(qū)),配套TZH8/16液壓備選型起吊梁和人行車制動車各1臺。
機車牽引能力驗算:
柴油機單軌吊機車總載質(zhì)量:M=m+m1+m2
式中:
m-柴油機單軌吊機車自重,m=5200kg;
m1-液壓起吊梁質(zhì)量,m1=500kg;
m2-最大載質(zhì)量,m2=12036kg。
五驅(qū)動柴機單軌吊機車牽引力Q=100kN>Qmax=75kN,且有25%的牽引力富余系數(shù)。我礦綜采工作面使用ZQ3200/15/36掩護式液壓支架,支架質(zhì)量12036kg,因此柴油機單機車牽引能力符合后六采區(qū)所有巷道條件要求。
柴油機單軌吊機車四驅(qū)動時運行速度0~5.4km/h(1.5m/s),五驅(qū)動時運行速度0~4.3km/h(1.2m/s)。系統(tǒng)運輸距離最長2000m,機車四驅(qū)動狀態(tài)下運行一趟大約需用時25min,機車五驅(qū)狀態(tài)下運行一趟大約需用時30min。
(1)綜掘運料運輸:正常運行時,每天1個班次為綜掘工作面運送材料2趟,運送人員2趟,機車采用四驅(qū)運輸2000m共往返8趟,用3小時20分鐘,加上裝卸料時間1小時20分鐘,每個班次機車運行時間為4小時40分鐘,保證有1h的機車保養(yǎng)時間。
(2)綜采安裝與運料:采煤工作面安裝時,運輸距離2000m,最大坡度5°。每天一個班次為綜采工作面運送人員2趟,運送支架及材料3趟,機車采用四驅(qū)運人往返4趟,用1小時40分鐘,機車采用五驅(qū)運支架、材料共往返6趟,用3h,加上裝卸料時間2h,每個班次機車運行時間為6小時40分鐘,每天運送支架及其他設(shè)備、材料9~11趟,并保證每個班次的正常檢修時間。
(1)假定后六采區(qū)采用軌道絞車輔助運輸方式,要投入JD-55kW調(diào)度車6部,多部小絞車運輸會導(dǎo)致運輸效率低下,影響設(shè)備、材料、人員的運送速度。
(2)占用絞車司機及信號把鉤工多,增加工作崗位人數(shù),增加工人的勞動強度,降低輔助運輸安全性。
(3)占用較多設(shè)備,最多需占用JD-55kW絞車6臺,真空開關(guān)8臺,各種小型電器約30臺,并且需敷設(shè)電纜4500m,不僅增加設(shè)備安裝和維護工作量,也增加設(shè)備投入和維修費用。
(4)使用調(diào)度絞車運輸必須敷設(shè)軌道,需要擴修絞車房、車場、信號室、躲避硐等基礎(chǔ)設(shè)施。
(5)調(diào)度絞車輔助運輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性較差。
(6)調(diào)度絞車不具備牽引人行車能力,無法實現(xiàn)人員的運送。
西溝煤業(yè)后六采區(qū)采用單軌吊輔助運輸后,應(yīng)用效果理想,并具有以下優(yōu)點:
(1)單軌吊運輸占用人員少,效率高,減少了礦井輔助人員。
(2)單軌吊作為綜掘機高效掘進巷道的后配套輔助運輸系統(tǒng),同時作為工作面形成后的安裝運輸系統(tǒng)使用,可以節(jié)省工作面安裝前的準備時間。
(3)單軌吊系統(tǒng)安裝、維護相對簡單,軌道每3m一節(jié),每個固定點只需2根錨桿和1條鏈子即可固定,設(shè)備安裝十分簡單,吊軌系統(tǒng)維護量很小。
(4)柴油機單軌吊爬坡能力強(最大可達25°),牽引力大(100kN),基本能夠滿足采區(qū)槽運輸?shù)男枰?。柴油機單軌吊適應(yīng)性較強,適用范圍廣,靈活性強,安裝簡單,并具有可擴展性,一個采區(qū)裝備1部單軌吊,即可解決整個采區(qū)的綜采支架和設(shè)備等輔助運輸問題。
(5)柴油機單軌吊安全性能高,有人駕駛可全程掌握運行狀況,能夠及時采取措施應(yīng)對異常情況,與傳統(tǒng)運輸方式相比無掉道、斷繩、跑車的危險,無鋼絲繩跳繩傷人的危險。
(6)單軌吊機車可以懸掛人行車運送人員,減輕工人的勞動強度。
通過對西溝煤業(yè)后六采區(qū)兩種輔助運輸方式的對比分析及實際應(yīng)用效果看,在目前后六采區(qū)順槽巷道運輸距離長、使用大型設(shè)備和設(shè)施多、綜采綜掘設(shè)備質(zhì)量大的情況下,西溝煤業(yè)后六采區(qū)采用單軌吊輔助運輸方式的設(shè)計取代傳統(tǒng)小絞車輔助運輸方式是合理的、成功的,單軌吊輔助運輸方式有效地提高了井下輔助運輸系統(tǒng)的安全性,社會安全效益明顯。