任 杰

（潞安化工集團(tuán)余吾煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046103）

傳統(tǒng)的輔助運(yùn)輸以無(wú)極繩、絞車、蓄電池機(jī)車等不連續(xù)、局部范圍內(nèi)使用的短途運(yùn)輸設(shè)備為主，這類設(shè)備存在運(yùn)輸效率低下、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、占用井下空間大等缺陷，大大降低輔助運(yùn)輸?shù)男省诬壍踯囎鳛橐环N輔助運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備，具有運(yùn)輸效率高、周轉(zhuǎn)次數(shù)少、運(yùn)行連續(xù)性強(qiáng)、占用井下空間小等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在一些設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力較大的礦井中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1-4]。根據(jù)單軌吊輔助運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備的動(dòng)力源不同，可將其分為柴油機(jī)、蓄電池、繩牽引等多種不同動(dòng)力源類型[5]。

常規(guī)動(dòng)力源的單軌吊輔助運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備存在機(jī)身體積較大、機(jī)動(dòng)性不夠靈活等缺陷，因此往往無(wú)法應(yīng)用于回采工作面超前段范圍內(nèi)?；谏鲜龇治隹芍?，針對(duì)于回采工作面超前段范圍的輔助運(yùn)輸作業(yè)，可以從單軌吊輔助運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備的動(dòng)力源角度入手，對(duì)于常規(guī)動(dòng)力源進(jìn)行改良和優(yōu)化，進(jìn)而使其能夠滿足回采工作面超前段范圍內(nèi)的輔助運(yùn)輸作業(yè)要求。

1 氣動(dòng)單軌吊車概況

單軌吊輔助運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備采用以壓縮空氣為動(dòng)力源時(shí)被稱為氣動(dòng)單軌吊車。被壓縮的空氣通過(guò)推動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)供給動(dòng)能的作用，且通過(guò)變速裝置實(shí)現(xiàn)在扭矩增大的同時(shí)降低轉(zhuǎn)速。扭矩增大的同時(shí)將會(huì)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)夾緊輪旋轉(zhuǎn)并沿著吊軌立面滾動(dòng)，進(jìn)而依托吊軌軌道實(shí)現(xiàn)行進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。關(guān)于氣動(dòng)單軌吊車的具體實(shí)物圖如圖1。

圖1 氣動(dòng)單軌吊車實(shí)物圖

針對(duì)圖1 所示的氣動(dòng)單軌吊車實(shí)物圖的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2。

圖2 所示氣動(dòng)單軌吊車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中由輔助剎車裝置部件、聯(lián)接體、牽引裝置部件、氣路控制系統(tǒng)、滑動(dòng)小車和氣動(dòng)葫蘆等部分組成。其中氣路控制系統(tǒng)為核心部分，能夠起到調(diào)控動(dòng)力源大小的目的，即通過(guò)控制被壓縮控制量的多少來(lái)實(shí)現(xiàn)不同大小動(dòng)力源的供給效果；牽引裝置部件通過(guò)動(dòng)力源提供的動(dòng)力大小來(lái)對(duì)其他部件進(jìn)行牽引運(yùn)轉(zhuǎn)，而聯(lián)接體在其中起到將不同部件聯(lián)接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的目的；氣動(dòng)葫蘆起到對(duì)于所需施工材料、作業(yè)人員和廢棄矸石等的起重吊裝作業(yè)的目的，并根據(jù)滑動(dòng)小車在吊軌立面上滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)隨著軌道水平運(yùn)行、轉(zhuǎn)彎和上下俯仰行進(jìn)的效果。

圖2 氣動(dòng)單軌吊車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 氣動(dòng)單軌吊車選型

余吾煤礦位于山西省長(zhǎng)治市屯留區(qū)余吾鎮(zhèn)。S5203 工作面采用綜采工藝開(kāi)采期間，其兩側(cè)區(qū)段平巷的斷面尺寸均設(shè)計(jì)為寬×高=5.4 m×3.8 m。煤層直接頂以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度3.2 m；基本頂以粉砂巖、K2 石灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖混合層為主，平均厚度7.6 m；煤層底板老底主要以粗砂巖為主，平均厚度11.4 m。根據(jù)S5203 綜采工作面現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，確定S5203 綜采工作面回風(fēng)平巷超前段范圍內(nèi)選用QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車。該型號(hào)氣動(dòng)單軌吊車具體參數(shù)情況見(jiàn)表1。

表1 QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車基本參數(shù)表

回風(fēng)平巷是沿著煤層底板掘進(jìn)的，由于煤層底板并不是完全水平的，即存在一定的坡度情況，因此不同坡度位置處QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車的最大吊運(yùn)質(zhì)量也是有所區(qū)別的。具體不同坡度位置處的最大吊運(yùn)質(zhì)量變化情況見(jiàn)表2。

表2 不同坡度位置處的最大吊運(yùn)質(zhì)量

3 氣動(dòng)單軌吊車工業(yè)性應(yīng)用

該型號(hào)氣動(dòng)單軌吊車總長(zhǎng)度不到6.0 m，可以直接使用普通單軌吊車的軌道進(jìn)行隨軌道的水平、轉(zhuǎn)彎、上下俯仰運(yùn)移。由于S5203 綜采工作面回采期間所選用的輔助材料單體最大重量為8 t，小于QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車的最大吊運(yùn)重量10 t，因而能夠?qū)崿F(xiàn)在坡度不大時(shí)（≤7°）對(duì)于單體設(shè)備部件的運(yùn)輸作業(yè)要求。

以S5203 綜采工作面更換截割電機(jī)設(shè)備期間為工業(yè)性應(yīng)用實(shí)例，此期間使用了QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車來(lái)滿足日常的輔助運(yùn)輸作業(yè)要求。對(duì)比之下發(fā)現(xiàn)，將電機(jī)設(shè)備從超前維護(hù)棚外運(yùn)輸至切眼口位置處大致需要花費(fèi)8 min，而以往同樣的路程在使用小轎車或者滑輪人工拖運(yùn)電機(jī)設(shè)備時(shí)大致需要花費(fèi)40 min，時(shí)間比約為1:5；同時(shí)，QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車只需要配備2 名工人就可以滿足要求，而使用小轎車或者滑輪人工拖運(yùn)電機(jī)設(shè)備時(shí)則需要至少5名工人，用工比約為2:5。

使用QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車能夠使運(yùn)輸效率提高80%，同時(shí)用工人數(shù)降低60%?；谝酝F(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn)可判定運(yùn)輸效率權(quán)重為0.7，用工人數(shù)權(quán)重為0.3，進(jìn)一步計(jì)算可以確定改用QDDC 型氣動(dòng)單軌吊車的綜合效率提高為74%。

4 氣動(dòng)單軌吊車的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）安全性好。① S5203 綜采工作面回風(fēng)平巷超前段范圍內(nèi)采用氣動(dòng)單軌吊車后，將運(yùn)輸模式由“線”轉(zhuǎn)變?yōu)椤包c(diǎn)”的形式，提高了控制方面的安全性；② 人員在操作氣動(dòng)單軌吊車時(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離輔助操控的目的，降低了因人員誤操作而引起的不安全性因素概率；③ 氣動(dòng)單軌吊車整體結(jié)構(gòu)性較好，且配備有輔助剎車裝置等安全制動(dòng)部件，制動(dòng)性能可靠，比傳統(tǒng)的小絞車等輔助運(yùn)輸設(shè)備的安全系數(shù)要高很多。

（2）效率高。① 氣動(dòng)單軌吊車能夠直接起吊設(shè)備，較傳統(tǒng)使用小絞車或倒鏈人工拖運(yùn)時(shí)需要進(jìn)行捆綁固定相比，省時(shí)且安全系數(shù)較高；② 氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)，無(wú)需考慮底板平整情況；③ 氣動(dòng)單軌吊的使用避免了作業(yè)人員的抬、扛、拖等不必要體力消耗，將工作面內(nèi)的設(shè)備運(yùn)輸變?yōu)閱渭兊某Ｒ?guī)動(dòng)力單軌吊機(jī)車與氣動(dòng)單軌吊機(jī)車的接替運(yùn)輸，運(yùn)輸效率提高；④ 氣動(dòng)單軌吊移動(dòng)方便，可隨工作面一同推進(jìn)，消除了小絞車需要重復(fù)安裝的情況。

（3）成本低。① 氣動(dòng)單軌吊裝置簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小，維護(hù)費(fèi)用低；② 氣動(dòng)單軌吊采用壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)，無(wú)需考慮動(dòng)力成本；③ 氣動(dòng)單軌吊無(wú)需另外安裝專用運(yùn)輸軌道，使用已經(jīng)安設(shè)的單軌吊軌道即可，無(wú)需再增加投入。

（4）用人少。① 氣動(dòng)單軌吊運(yùn)輸設(shè)備只需1人操作、1 人監(jiān)護(hù)即可，而使用小絞車運(yùn)輸時(shí)還需要在巷道兩端設(shè)置2 名警戒人員；② 氣動(dòng)單軌吊減少了小絞車或倒鏈拖運(yùn)時(shí)，需要進(jìn)行捆綁、處理底板等的人力投入。