王 鋼

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院集團有限公司，山西 太原 030001）

引言

目前，我國煤礦輔助運輸技術(shù)發(fā)展很不平衡。隨著綜采、綜掘等現(xiàn)代化煤機裝備的快速發(fā)展，輔助運輸?shù)臏笠呀?jīng)嚴重制約部分煤礦的生產(chǎn)，成為煤礦生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。

單軌吊機車運輸作為一種比較先進的煤礦輔助運輸模式，能夠有效緩解煤礦輔助運輸?shù)碾[患多、占用人員多、環(huán)節(jié)多、效率低等實際難題[1-2]。

1 工程概況

山西古縣東瑞煤業(yè)有限公司原設(shè)計井下輔助運輸采用無極繩連續(xù)牽引車完成，由于無極繩運輸換裝環(huán)節(jié)多、連續(xù)性差等缺陷的存在,該礦要求對輔助運輸方式進行重新設(shè)計。

為了提高礦井輔助運輸連續(xù)性及設(shè)備安全性，減輕工作人員體力消耗，提高工作效率[3]，并結(jié)合礦井自身的實際條件情況，設(shè)計認為該礦采用單軌吊機車作為輔助運輸方式較為合理。

2 單軌吊輔助運輸系統(tǒng)特點

2.1 安裝方面

單軌吊軌道安裝簡單，只需在頂板上，每3 m 打兩根錨桿，直接將單軌道掛上就行，而且軌道的重復使用率高。軌道系統(tǒng)安裝完成后只需將機車掛軌即可投入使用且無需設(shè)置防跑車裝置等系統(tǒng)。

2.2 性能方面

1）裝卸貨物方便，物料自動卸料。單軌吊助運輸避免了人員在井下長距離行走、物料的多次倒鉤、散料的扛運、大型設(shè)備的周轉(zhuǎn)困難等難題，在降低勞動強度的同時，提高了安全性，避免軌道運輸?shù)牡舻?、跑車等事故。單軌吊單臺行駛，制動效果良好，出現(xiàn)特殊情況時可緊急制動，不會出現(xiàn)軌道運輸出現(xiàn)的掉道、跑車、斷繩等事故。

2）運輸靈活，不受底板限制，可以直接運輸?shù)焦ぷ髅妗?/p>

3）具有起吊功能，在井下可隨時隨地進行起吊作業(yè)，這是單軌吊利用其在頂板上運行的條件所獨有的優(yōu)勢。

4）單軌吊具有放皮帶、放電纜等功能，

5）單軌吊具有運送人員和物料相互作業(yè)的功能，可一機多用，運輸人員和物料互換方便。

6）在人員配備方面，單軌吊一臺配備人員2～3人即可，為礦井減員增效提供有力保障。

7）在維護保養(yǎng)方面，軌道方面基本不用維護。單軌吊機車維護方面，每天進行一次檢修和充電即可，充電全部是智能化，無需人員值守。

綜上所述：結(jié)合東瑞煤業(yè)實際情況，為了提高礦井輔助運輸設(shè)備安全性、運輸連續(xù)性，同時能夠減輕工作人員體力消耗，提高工作效率，設(shè)計認為該礦采用單軌吊作為輔助運輸方式是可行的，設(shè)計對單軌吊機車進行設(shè)計選型。

3 單軌吊輔助運輸系統(tǒng)設(shè)計

巷道頂板較好，巷道的寬度和高度都符合安裝單軌吊要求，而且在不拆除現(xiàn)有的地軌情況下就能進行安裝，不影響現(xiàn)有地軌的正常運輸，等單軌吊軌道全部安裝調(diào)試完成后方可拆除，或者作為后期大巷輔助運輸繼續(xù)保留都可以。

3.1 設(shè)計依據(jù)

井底車場、軌道大巷、首采工作面采用單軌吊機車連續(xù)運輸，擔負物料、設(shè)備、人員及大件運輸，以及將來的其他采掘工作面所需物料、設(shè)備及人員運輸任務(wù)。

1）礦井工作制度：年工作日330 d，每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準備。

2）最大班提升量：最大班下井工人為56 人；運送材料為7 箱；其他為5 箱；運輸最重件重量為20 t。

3）起吊設(shè)備：運矸時，由6 t 起吊梁吊掛運輸，自重800 kg，每根起吊梁可吊掛一輛集裝箱（礦車），每列車牽引數(shù)為3 臺6 t 起吊梁組列，一列最多吊掛運輸3 箱集裝箱。運人由15 人人車組列，自重1 000 kg，每列車牽引數(shù)為3 部15 人人車組列，一列最多運送45 人。運大件時，由25 t 起吊梁吊掛運輸，自重1 700 kg，每列車牽引數(shù)為1 臺25 t 起吊梁組列，一列最多吊掛運輸一臺液壓支架。單軌吊車運人組列和運料組列方式如圖1 所示。

圖1 單軌吊運人和運料吊裝示意圖

4）運輸線路：從井底車場（0.42 km，其中最大坡度5°）→軌道大巷（1.26 km，其中最大坡度12°）→2101 首采工作面輔助運輸聯(lián)巷→2101 首采工作面回風順槽和運輸順槽（1.39 km，其中最大坡度5°），最遠工作距離為3.07 km。運輸路徑如圖2 所示。

3.2 設(shè)備選型

首先對設(shè)備能力進行計算。

初步選擇DX100 型防爆蓄電池單軌吊車，最大牽引力100 kN；制動力Fz=150 kN；最大速度為2.0 m/s；運行最大坡度12°

3.2.1 機車牽引力F 的校驗

式中：T1為機車質(zhì)量，11.3 t；T2為起吊梁或人車質(zhì)量；T3為吊運質(zhì)量；α 為運輸線路最大坡度，12°；ω為機車運行阻力系數(shù)，0.03；k 為富裕系數(shù)，1.15。則：運送液壓支架需用牽引力F大=88.3 kN＜100 kN，機車牽引力滿足要求。

運送矸石、材料時需用牽引力F矸=58.3 kN＜100 kN，機車牽引力滿足要求。

圖2 運輸路徑

運送人員時需用牽引力F人=47.9 kN＜100 kN，機車牽引力滿足要求。

3.2.2 機車防滑（下滑力F下滑）計算

則：

運送液壓支架時下滑力F大=57.75 kN，防滑系數(shù)，滿足要求。

運送矸石時下滑力F矸=38.2 kN，防滑系數(shù)K=3.93＞2，滿足要求。

運送人員時下滑力F人=31.3 kN，防滑系數(shù)K=4.79＞2，滿足要求。

3.2.3 最大班作業(yè)時間的計算

運輸總距離3 070 mDX100 蓄電池單軌吊運輸人員的平均速度約1.2 m/s，空載運行平均速度約1.5 m/s。

每次提升人員循環(huán)時間：Tq人員=（3070÷1.2+3070÷1.5）/3 600=1.28 h。

DX100 蓄電池機車運輸人員一趟需1.28 h。

運人車配3 部15 人人車，運輸人員1 臺車1 趟可運輸人員為45 人，56 人用單車運行兩趟。

運輸物料總距離為3 070 m。

DX100 蓄電池單軌吊運輸物料或矸石平均速度約1.2 m/s，空載運行平均速度約1.5 m/s。

每次提升物料循環(huán)時間：Tq物料=（3 070÷1.2+3 070÷1.5）/3 600=1.28 h。

DX100 蓄電池機車運輸物料一趟需1.28 h。

運輸物料1 臺車1 趟可運輸運輸物料3 箱。2臺車運輸2 趟可運完12 車物料。

則總運輸時間為（2+2）×1.28 h=5.12 h。

3.2.4 單軌吊車臺數(shù)的確定

選用DX100 型防爆型蓄電池單軌吊車2 臺。需運支架時抽1 臺車裝備25T 梁運輸，運料（人）車變?yōu)? 臺。

4 設(shè)備參數(shù)

4.1 礦用防爆蓄電池單軌吊機車參數(shù)

型號為DX100/60P，牽引電機功率為10×6 kW，最大牽引力為100 kN，緊急制動力為150 kN，最大運行速度為2.0 m/s，限定速度為2.3 m/s，適應(yīng)坡度為≤18°，通過最小曲率半徑為4 m/10 m（水平/垂直），總傳動比為27.58。

4.2 其他參數(shù)

牽引電機型號為TBVF-6/4YC（180），防爆特殊型電源裝置為DXT240/560，制動方式為機械、電氣，水平軌道偏移角度為±1°，垂直軌道自水平位置偏移角度為±3.5°，運行軌道滿足DIN 20593 標準的I140E、I140V 軌道，工作溫度范圍為-20～40 ℃，蓄電池電源箱為鉛酸電池（單體電池容量560 Ah×240 V，兩組，一組使用，一組備充）。

5 結(jié)語

山西古縣東瑞煤業(yè)有限公司原設(shè)計井下輔助運輸采用無極繩連續(xù)牽引車完成，由于無極繩運輸換裝環(huán)節(jié)多、連續(xù)性差等情況,對輔助運輸方式進行重新設(shè)計。為了提高礦井井下輔助運輸連續(xù)性、設(shè)備安全性，減輕工作人員體力消耗，提高工作效率，決定采用單軌吊機車作為井下輔助運輸方式并進行設(shè)計選型。目前該礦單軌吊已安裝并投入使用。