馮荘荘

（潞安化工集團(tuán)余吾煤業(yè)公司，山西 長治 046100）

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

1 煤礦輔助運(yùn)輸應(yīng)用單軌吊的關(guān)鍵

輔助運(yùn)輸在煤礦生產(chǎn)中占有舉足輕重的位置，它能直接影響到煤炭生產(chǎn)的產(chǎn)出，而在輔助運(yùn)輸中采用單軌吊車，應(yīng)充分考慮煤礦開采和輔助運(yùn)輸?shù)年P(guān)系，并對其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在發(fā)展煤炭方面，必須將單軌吊機(jī)車的運(yùn)輸與其相關(guān)的內(nèi)容相結(jié)合，以保證設(shè)計(jì)的巷道能達(dá)到輔助運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

2 單軌吊輔助運(yùn)輸系統(tǒng)概況

單軌吊在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)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(jī)起重。無論采用何種起重機(jī)，其在實(shí)際工作中都采用直流電動機(jī)的輸出功率，通過搖臂機(jī)構(gòu)使起重機(jī)在單軌軌道上懸吊。該機(jī)承載能力高，運(yùn)行速度快，使用壽命長，不易發(fā)生故障，后期維護(hù)保養(yǎng)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(jī)車、DC260/160Y柴油機(jī)單軌吊機(jī)車，具體參數(shù)如下表1。

表1 DZ1800 3+3柴油機(jī)單軌吊機(jī)車技術(shù)特征

表2 DC260/160Y柴油機(jī)單軌吊機(jī)車技術(shù)特征

3 煤礦輔助運(yùn)輸單軌吊的主要構(gòu)成

3.1 輔助運(yùn)輸機(jī)車

輔助運(yùn)輸車輛作為輔助運(yùn)輸單軌吊的關(guān)鍵組成部分，其工作性能及實(shí)際運(yùn)行結(jié)果直接影響著整個(gè)系統(tǒng)工作效率。

為了保證行車安全和提高運(yùn)行效率，必須對其進(jìn)行嚴(yán)格而科學(xué)的控制與檢測。輔助運(yùn)輸機(jī)車主要由單軌吊，液壓系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，測試系統(tǒng)等組成：

①單軌吊車一般采用直接噴射方式，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸合理、結(jié)構(gòu)牢固、維修方便、節(jié)能性和環(huán)保性強(qiáng)。在實(shí)際使用中，它的最大功率可以達(dá)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(tǒng)是輔助運(yùn)輸車輛中的一個(gè)關(guān)鍵部件，它包括液壓、氣壓和動力兩個(gè)部件。氣動系統(tǒng)包括蓄能器、氣動閥、起動馬達(dá)和壓力計(jì)等設(shè)備。在氣動系統(tǒng)中，儲能器起到了驅(qū)動作用，氣壓計(jì)可作為發(fā)動機(jī)起動壓的依據(jù)和參照，而氣壓調(diào)節(jié)閥則起到調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)開閉的作用。常規(guī)的液壓裝置包括：液壓閥門組、電磁閥閥、柱塞泵等。在現(xiàn)代工程機(jī)械中被廣泛使用。液壓閥是液壓系統(tǒng)的核心元件之一，它的工作狀況直接影響著整個(gè)機(jī)械裝置的性能和使用壽命。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓閥也不斷地更新進(jìn)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(tǒng)流量和壓力，利用活塞電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而獲得發(fā)動機(jī)前進(jìn)動力。

③電氣控制。該系統(tǒng)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(fā)電機(jī)。在此基礎(chǔ)上，工作人員通過控制箱的控制面板對機(jī)車進(jìn)行操作。電磁閥主要用于監(jiān)控和監(jiān)控列車運(yùn)行狀況，并將有關(guān)列車的有關(guān)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(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

④輔助運(yùn)輸車輛的作業(yè)環(huán)境以地下為主，其大氣質(zhì)量直接關(guān)系到礦井的安全。為切實(shí)提高礦井生產(chǎn)安全，需要在機(jī)車內(nèi)安裝監(jiān)測裝置來監(jiān)測井下瓦斯，粉塵及其他有害物質(zhì)，瓦斯、粉塵及其他有害物質(zhì)過高時(shí)需要采取相應(yīng)措施來降低井下有害物質(zhì)濃度，以此來提升生產(chǎn)安全可靠性。

3.2 輔助運(yùn)輸梁

在輔助運(yùn)輸單軌吊中，輔助運(yùn)輸梁是其重要部件，它直接關(guān)系到運(yùn)輸?shù)陌踩c可靠性。輔助運(yùn)輸單軌吊運(yùn)送的貨物是不同的，所以在不同的貨物運(yùn)輸時(shí)，其輔助運(yùn)輸梁布置方式也各不相同。輔助運(yùn)輸梁概述隨著礦井開采深度的增加，巷道掘進(jìn)長度不斷加大。根據(jù)單軌吊在煤炭輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用現(xiàn)狀，可以將輔助運(yùn)輸梁劃分為輕型輔助運(yùn)輸梁與重型輔助運(yùn)輸梁兩種類型。采用輔助運(yùn)輸單軌吊運(yùn)送重物時(shí)，必須與重型輔助梁相配套。從實(shí)際情況來看，采用重型運(yùn)輸梁，可將輔助運(yùn)輸單軌吊的起升能力提高至20～50 t，而采用輕型運(yùn)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(yùn)輸中的應(yīng)用條件

單軌吊用于煤礦輔助運(yùn)輸，可攜帶人，裝置及物料，因裝置而異。

煤礦輔助運(yùn)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。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(chǎn)需求。必須加大研究力度，提高其技術(shù)水平。蓄電池單軌吊與柴油單軌吊相比，其運(yùn)輸方式更靈活，可在煤礦井下多巷道內(nèi)輔助運(yùn)輸并可由礦車直達(dá)采掘工作面實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)輸，繩牽引單軌吊需要把許多繩輪布置于彎道處，輔助運(yùn)輸一般不超過2 km，僅能在單巷道內(nèi)輔助運(yùn)輸。

礦井輔助運(yùn)輸時(shí)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(yùn)輸方面，斜井巷道傾角高達(dá)18°，纜索單軌吊能夠?qū)崿F(xiàn)巷道坡度達(dá)25°，國產(chǎn)單軌吊單件最大重量達(dá)30 t，且單軌吊輔助運(yùn)輸時(shí)因受自身蓄電池能重條件的限制，自身重力比大、運(yùn)輸功率低，煤礦巷道輔助運(yùn)輸人員及物料時(shí)巷道內(nèi)相對通風(fēng)差、所需動力及牽引力小。隨著國家節(jié)能減排政策的實(shí)施，井下工作環(huán)境惡劣的狀況得到了有效改善；同時(shí)也增加了輔助運(yùn)輸設(shè)備的功率需求，使得雙機(jī)驅(qū)動成為可能。而且在輔助運(yùn)輸過程中，柴油單軌吊有一定臭味及煙塵，所以要確保通風(fēng)環(huán)境良好，以免給工人帶來傷害。以單軌柴油機(jī)提升66 kW為例，礦井通風(fēng)能力須達(dá)每分鐘300 m3。

煤炭輔助運(yùn)輸時(shí)單軌吊應(yīng)有懸掛結(jié)構(gòu)，軌道特性，輔助設(shè)施設(shè)備和其他輔助運(yùn)輸輔助設(shè)備。采用雙機(jī)牽引時(shí)必須滿足下列要求：①具有足夠強(qiáng)度；②運(yùn)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(chǎn)。應(yīng)滿足的條件有：軌道吊車可靠，巷道保護(hù)合理，運(yùn)輸輔助設(shè)備配置合理，井巷布置科學(xué)。

5 建立與完善單軌吊運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)

煤礦井下單軌吊用于礦輔助運(yùn)輸時(shí)主要靠壓力傳感所支持的軌道線路。單軌吊運(yùn)輸監(jiān)控畫面易受外部環(huán)境嚴(yán)重干擾而難以實(shí)地維護(hù)，需要依靠完善單軌吊運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化建設(shè)、動態(tài)影像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)并結(jié)合幾何相似原理基于最佳閾值實(shí)現(xiàn)單軌吊整體運(yùn)輸動態(tài)監(jiān)控。以Web服務(wù)器為核心的動態(tài)圖象監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測井下單軌吊運(yùn)行速度及走向，實(shí)時(shí)分析非正常工況并掌握起重機(jī)載荷資料。本設(shè)計(jì)采用了ASP.NET作為開發(fā)工具，SQLServer2005作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，完成了動態(tài)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。實(shí)際測試結(jié)果表明：此方案可行有效，具有很高的推廣價(jià)值。本系統(tǒng)能夠把現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)及圖像反饋到地面監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而達(dá)到煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控的目的。

6 煤礦輔助運(yùn)輸單軌吊實(shí)踐應(yīng)用

在煤礦企業(yè)進(jìn)行常規(guī)采礦作業(yè)時(shí)，為了提高采煤的生產(chǎn)效率和品質(zhì)，充分利用吊桿的輸送能力，需要采用輔助運(yùn)輸?shù)姆绞?。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?qū)崿F(xiàn)連貫的操縱手段，對整個(gè)吊桿的電機(jī)和鏈條進(jìn)行整體應(yīng)用，從而使調(diào)梁承載力持續(xù)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(shù)，也可以在簡單的操作后，提高整個(gè)單軌吊機(jī)車的工作效率。

6.1 單軌吊的適用實(shí)踐

在進(jìn)行單軌吊使用時(shí)，為確保單軌吊機(jī)車的錨桿是必要的，在固定軌道時(shí)，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(jìn)行輔助運(yùn)輸時(shí)，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(jìn)行。單軌吊機(jī)車在行車時(shí)，會出現(xiàn)多點(diǎn)聯(lián)接的情況，使之成為一個(gè)整體的單吊系統(tǒng)。在生產(chǎn)中，采用一臺單軌吊機(jī)車和多臺單軌吊機(jī)車進(jìn)行作業(yè)，能有效地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的輸送，提高礦井的作業(yè)效率。

6.2 單軌吊巷道斷面實(shí)踐

由于單軌吊機(jī)車自身的原因，在運(yùn)輸過程中會發(fā)生震動，因此必須設(shè)計(jì)改進(jìn)，巷道的大小會對單軌吊機(jī)車的工作產(chǎn)生一定的影響。單軌吊機(jī)車的寬度l是設(shè)備的寬度+單軌吊機(jī)車的左右擺動幅度L1，單軌吊機(jī)車的高度是設(shè)備到道路底部的距離加上設(shè)備的高度以及吊桿和設(shè)備之間的距離。在進(jìn)行巷道道路設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)，確保合理的設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到合理的設(shè)計(jì)要求。

6.3 單軌吊運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐

礦井的設(shè)計(jì)是礦井生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)谋亟?jīng)之路，在設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在著多條支路，而要確保單軌列車的安全運(yùn)行，就必須建立起一套完整的網(wǎng)絡(luò)體系，以確保單軌吊的安全。在單軌吊機(jī)車的使用中，工作人員在選擇線路時(shí)要按照作業(yè)路線進(jìn)行選擇，確保輸送線路發(fā)揮最大作用，以避免發(fā)生故障，同時(shí)根據(jù)線路的選取，提高巷道運(yùn)輸效率。

7 煤礦輔助運(yùn)輸應(yīng)用單軌吊的關(guān)鍵

輔助運(yùn)輸對于煤礦生產(chǎn)來說是非常關(guān)鍵的一環(huán)，其運(yùn)輸效率的高低將直接影響著煤礦的產(chǎn)量，因此使用單軌吊來輔助運(yùn)輸需要合理規(guī)劃礦井巷道，考慮礦井發(fā)展和輔助運(yùn)輸之間的聯(lián)系，發(fā)展礦井需要綜合考慮單軌吊所涉及的相關(guān)內(nèi)容，在確保巷道符合單軌吊所需要的條件下，相關(guān)空間大小也需要保證單軌吊所需的空間大小，并且相應(yīng)設(shè)備設(shè)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(wù)。

8 結(jié)語

礦井生產(chǎn)環(huán)境惡劣，系統(tǒng)復(fù)雜，單軌吊機(jī)車的使用不僅對輔助運(yùn)輸起到了很大的作用，而且對礦井的輔助運(yùn)輸也起到了促進(jìn)作用。煤炭輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化是目前煤炭行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢，在煤炭輔助運(yùn)輸中，單軌吊的選型必須考慮到礦井的具體條件，礦井的設(shè)計(jì)是礦井生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)谋亟?jīng)之路，而確保單軌的安全是礦井設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。