1、收稿日期:! #$ ! $%象山煤礦井下單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)姜綠江(中煤國(guó)際工程集團(tuán) 北京華宇工程有限公司 ,北京 & &摘 要 :隨著我國(guó)煤礦發(fā)展及開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大 ,使得以往傳統(tǒng)的輔助運(yùn)輸形式 越來(lái)越與其不適應(yīng) ,對(duì)象山礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們采用了柴油機(jī)車牽引的單軌 吊車設(shè)備。論文 介紹了關(guān)于象山礦單軌吊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和當(dāng)前我國(guó)在該系統(tǒng)的 使用中存在的問(wèn)題及其解決方 法。關(guān)鍵詞:輔助運(yùn)輸 ;單軌吊;運(yùn)輸效率 ;換裝站;底臌現(xiàn)象 ;綜采設(shè)備搬家 中圖分類 號(hào): ( ! #文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :*文章編號(hào) :&+, &$ - -(! # +. & . %! 引隨著我國(guó)煤礦采、掘機(jī)械化程度的迅速發(fā)展

2、及開采規(guī) 模的不斷擴(kuò)大 ,使得井下 所需的材料、設(shè)備的數(shù)量、品種、 單重以及運(yùn)距大幅度增加 ;井下人員數(shù)量增多、 工作面的 距離加長(zhǎng) ,而輔助運(yùn)輸系統(tǒng)仍舊依靠陳舊的傳統(tǒng)方式已明 顯的不能適應(yīng)形 勢(shì)發(fā)展的需要。因此 ,吸收、引進(jìn)國(guó)際上 先進(jìn)技術(shù) ,改變我國(guó)煤礦以往落后的輔助運(yùn) 輸形式已成必 然的發(fā)展趨勢(shì)。 礦井概況陜西韓城礦務(wù)局象山煤礦年設(shè)計(jì)能力為 &! 萬(wàn) /,已屬 于大型礦井。井下分為 南一、北一兩個(gè)采區(qū) ,均配備了大 型高效的綜合機(jī)械化采掘設(shè)備 ,其中液壓支架整體 設(shè)備單 重達(dá) &! /,同時(shí),巷道材料用量大 ,工作面距離遠(yuǎn) ,僅從井 底車場(chǎng)到工作面的距 離就近 % 0,并且隨著采掘的延伸

3、 距離還將不斷增加。因此 ,要想適應(yīng)綜采、綜 掘的高速度 , 做到采、掘、運(yùn)能夠相輔相成 ,提高礦井的綜合效益 ,必 須考慮采用新 型高效的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。如果仍沿襲著小絞 車、無(wú)級(jí)繩牽引進(jìn)行分段運(yùn)輸、人員 步行上崗這種環(huán)節(jié)多、 效率低、安全性差的運(yùn)輸方式 ,將會(huì)嚴(yán)重限制采掘機(jī)械化 優(yōu) 勢(shì)的發(fā)揮 ,影響礦井全員效率的提高。因此 ,該礦井的 輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定采用新 型的輔助運(yùn)輸設(shè)備。#新型的輔助運(yùn)輸設(shè)備的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)在西歐、美、澳、俄等一些采煤發(fā)達(dá)國(guó)家 ,早已普遍 采用了諸如單軌吊、卡軌 車、齒軌車和無(wú)軌膠輪車等井下 輔助運(yùn)輸設(shè)備 ,由于其起步較早 ,均已達(dá)到比較完善 和成 熟狀態(tài)。近年來(lái) ,

4、我國(guó)已引進(jìn)、研制開發(fā)了多種輔助運(yùn)輸設(shè)備。 并在一些煤礦投入了使 用 ,盡管在使用中尚存在著一些問(wèn) 題 ,但其發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)作用是極其明顯的。從山西漳 村礦多 年來(lái)單軌吊的使用情況來(lái)看 ,與過(guò)去的絞車運(yùn)輸相比 ,單軌吊車系統(tǒng)大大提高了運(yùn)輸效率、減輕了輔助運(yùn)輸人員的 勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了 運(yùn)輸事故率。僅綜采設(shè)備搬家一項(xiàng) ,每 搬一個(gè)工作面 ,比過(guò)去縮短 & 天以上 ,按每年 搬兩個(gè)工作 面計(jì)算凈增產(chǎn)量 & 萬(wàn) /;若將提高掘進(jìn)速度、減少事故的 效益進(jìn)行綜合 計(jì)算,每年的經(jīng)濟(jì)效益則更為可觀。輔助運(yùn)輸設(shè)備按其軌道的形式可分類為 :單軌吊車、 卡軌車、齒軌車和無(wú)軌車 四種類型 ;按行走方式可分類為 :自行式 （

5、防爆柴油機(jī)車和蓄電池機(jī)車 和牽引式。在 輔助運(yùn) 輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 ,如何根據(jù)礦井巷道的特點(diǎn)合理的選用輔 助運(yùn)輸設(shè)備種類是 致關(guān)重要的。一般情況 ,輔助運(yùn)輸設(shè)備種類 ,主要是由礦井的地質(zhì) 條件和開采的范圍大小所決 定的 ,即根據(jù)巷道的角度、巷 道的頂、底板情況以及運(yùn)輸距離的選擇確定的。自行式的設(shè)備連續(xù)運(yùn)行距離長(zhǎng)、機(jī)動(dòng)性好 ;繩式牽引 設(shè)備爬坡角度大 ,牽引噸位 大 ,但運(yùn)行距離較短。一般在 巷道坡度允許的情況下 ,自行式的設(shè)備往往被優(yōu)先選 用。 如果巷道底板較好 ,則可考慮選用地面行使的卡軌車、齒 軌車和無(wú)軌車 ;如果 巷道頂板較好 ,則可考慮選用離開地 面行使的單軌吊車。針對(duì)象山礦的具體情況來(lái)看

6、 :從井下?lián)Q裝站到開采初 期最遠(yuǎn)的一個(gè)工作面的距 離約為 % 0;巷道的坡度普遍 為 ! 1! #1之間,個(gè)別地段達(dá) & 1;巷道頂板條件良好 除在 下部車場(chǎng)有少量砌碹和部分錨噴支護(hù)外 ,其余均為 2 型支 架、錨桿支護(hù)或梯型 支架 ;問(wèn)題是在上山巷道中存在較嚴(yán) 重的底臌現(xiàn)象。正是巷道的底臌現(xiàn)象 ,使得所有在地面行使的輔助運(yùn) 輸設(shè)備都難以適應(yīng) ,而使用 單軌吊車系統(tǒng)則可以避開這種 不利條件。單軌吊車系統(tǒng)是一種將物料懸吊在巷道頂部的單軌上 進(jìn)行運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)。分別 有鋼絲繩牽引、蓄電池牽引和柴油 機(jī)車牽引三種形式。對(duì)于柴油機(jī)車牽引的單軌 吊車,其主 要特點(diǎn)為 :&! # 年第 +期煤炭工程 設(shè)計(jì)技術(shù)

7、萬(wàn) 方數(shù)據(jù)! 機(jī)車及牽引物均懸吊在一條天軌上懸空運(yùn)行 , 不受 巷道底板狀況的影響和約 束。 機(jī)動(dòng)性能好 , 轉(zhuǎn)彎半徑小?？稍趶?fù)雜、多支的線路 上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)運(yùn)輸#可連續(xù)運(yùn)輸 ,在巷道條件允許的情況下 ,在其單軌 系統(tǒng)內(nèi)可不經(jīng)轉(zhuǎn)載 ,把物料、 設(shè)備、人員直 接 運(yùn) 至 任 何 地點(diǎn)。$運(yùn)量大,爬坡能力強(qiáng) ,最大爬坡可達(dá) ! %&。一臺(tái) 馬 (力單軌吊車在速度為 ! /* 、坡度為 ! (&時(shí),牽引重量達(dá)! %+ 多?？烧w調(diào)運(yùn)液壓支架、大型變壓器等重型設(shè)備。 , 通過(guò)液壓馬達(dá)可自 動(dòng)起吊重物 ,方便快捷。專用集 裝箱可自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料 ,牽引人車可運(yùn)送較多的人員 ,大 大 降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 , 提高

8、了工作效率。-運(yùn)距長(zhǎng) , 馬 (力內(nèi)燃機(jī)單軌吊車加油一次一般可 連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行約 #(. 。/主機(jī)為低污染防爆型特殊內(nèi)燃機(jī) ,故使用時(shí)安全 可靠。! 單軌吊系統(tǒng)需要解決問(wèn)題的及其相應(yīng)的處理方法 顯然采用柴油機(jī)單軌吊車作 為象山礦井輔助運(yùn)輸相對(duì) 來(lái)講是最佳的 ,但其仍然存在著一些的具體問(wèn)題需要必須 在設(shè)計(jì)中予以解決。下面對(duì)象山礦單軌吊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的 幾個(gè)比較突出的問(wèn)題以 及相應(yīng)的處理方法做以介紹 :#0! 散料換裝問(wèn)題的解決一般在條件允許的情況下 ,輔助運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)盡量單一 化 ,最好是從地面經(jīng)大巷、 上山、順槽直至工作面 ,達(dá)到 不間斷運(yùn)輸。但是 ,象山礦的地質(zhì)條件不盡理想 ,副井角 度為 (&

9、,超過(guò)了單軌吊的最大爬坡能力 ,從而限制了單軌 吊車從地面到井下工作面 全程運(yùn)輸?shù)目赡苄?。不得不使?運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備、物料通過(guò)斜井絞車提升設(shè)備送到井 下 ,然后 在井下?lián)Q裝站進(jìn)行換裝。由于散料 (沙子、石料、水泥、矸 石等 都是裝在 容器中運(yùn)輸?shù)?,井上地軌系統(tǒng)的容器為固定 礦車 ,井下單軌吊系統(tǒng)的配套容器為集裝 箱 ,由于兩者的 形狀尺寸相差較大 ,因此 ,給換裝帶來(lái)了麻煩。為此 ,從 簡(jiǎn)單實(shí)用減少 投資的角度出發(fā) ,在設(shè)計(jì)中采用了在換裝站 用單軌吊車的液壓起吊梁直接從地軌上 把礦車吊起來(lái)運(yùn)輸 的方法,這種方法 ,只需給礦車做個(gè)簡(jiǎn)單的專用吊具即可 解決問(wèn) 題。雖然比起用集裝箱降低了有效容積 ,但

10、是,在 尚沒(méi)有研制出一種既能匹配于地面 設(shè)施 ,又適用于井下單 軌吊系統(tǒng)的專用容器之前 ,不失為一種有效的辦法。#0 軌道懸吊問(wèn)題象山礦井下的巷道支護(hù)隨著地質(zhì)狀況的不同而變化 , 有的地段為砌碹、有些為 梯形支架 ,對(duì)于砌碹和巖石頂?shù)?巷道 ,均采用錨桿懸吊。對(duì)于梯形支架處均采用在梯 形支 架橫梁之間設(shè)兩個(gè)小短梁的方法 (見圖 ! 。這樣不但降低 了每個(gè)梯形支架橫梁 上的集中載荷 ,改善了受力條件 ,另 外,還使得軌道安裝變得簡(jiǎn)便而靈活 ,這對(duì)于提高 軌道的平直度十分有意義設(shè)計(jì)技術(shù) 煤 炭 工 程 ($年第 -期外,還需要考慮滿足通風(fēng)、防火、供水、供電、排污等要 求。下部車場(chǎng)布置的 好壞,直接

11、影響著單軌吊車系統(tǒng)使用 效果。對(duì)此 ,在設(shè)計(jì)中需特別重視。由于單軌吊車運(yùn)行線路與運(yùn)輸大巷之間的距離較小 , 不能滿足維修庫(kù)、人車庫(kù) 和換裝站線路所需要的長(zhǎng)度。為 此,采用 ! #單軌道岔將巷道按 ! #斜向布置 ,這樣 即增加 了線路長(zhǎng)度 ,同時(shí)又降低了彎道角度 ,方便了車輛的運(yùn)行。 根據(jù)規(guī)范的要求 : 維修庫(kù)、油庫(kù)必須要有良好的通風(fēng) 條件并且必須將其設(shè)在進(jìn)風(fēng)道處。在設(shè)計(jì)中 ,將 油庫(kù)設(shè)在 了維修庫(kù)內(nèi)。這樣 ,有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn) :一方面可使油庫(kù)與維修 庫(kù)共用一條回風(fēng) 道串聯(lián)通風(fēng) ,減少工程量 ;另一方面使機(jī) 車加油時(shí) ,可整體退入維修庫(kù)內(nèi)的加油線上 , 以不影響其 它單軌吊車在線路上的正常運(yùn)行。另外

12、 ,在油庫(kù)的進(jìn)出口 處各設(shè)了一道 防火柵欄門 ,以防止火災(zāi)。將人車庫(kù)、換裝站巷道順向布置對(duì)機(jī)車運(yùn)行有利 ,即 機(jī)車來(lái)回可直接進(jìn)出。而 把機(jī)車維修庫(kù)逆向布置 ,其主要 設(shè)計(jì)思想為 :由于機(jī)車是正向牽引進(jìn)入上山巷道的 , 返回 到此,機(jī)車的主機(jī)在單軌吊的后端 ,而在機(jī)車需要維修時(shí) , 一般只需將主機(jī)留在 維修庫(kù) ,其它象起吊梁一類的設(shè)備可 繼續(xù)使用。逆向布置維修庫(kù) ,便有利于主機(jī)在前 進(jìn)入維修 庫(kù)。減少繁瑣的調(diào)車程序。! $% 軌道高度的確定單軌吊車的軌道高度的確定是設(shè)計(jì)中一個(gè)需要重視的 問(wèn)題。軌道定得過(guò)高 ,則 巷道高度隨之增加 ,從而加大整 個(gè)巷道的工程量 ,造成浪費(fèi) ;若軌道定矮了 ,勢(shì)必要

13、影 響 大件設(shè)備的正常起吊和運(yùn)輸。根據(jù)在水峪礦和漳村礦的調(diào) 研結(jié)果來(lái)看 ,均存在部 分地段軌道高度不夠的問(wèn)題 ,嚴(yán)重 影響了單軌吊車的正常使用。象山礦 （以北一采區(qū)為例 使用的最大最高件為 & 液（ 壓支架。支架收縮后的 高度為 &$! 。在設(shè)計(jì)中 ,以此確定 運(yùn)輸線路的軌高為 $%換 ;裝站處 ,地軌和天軌重 合,考 慮大型平板車增加的高度 ,軌高定為 $* 人; 車庫(kù)、吊車 線的軌高 ,以人車高度 &$+ 、保證人員上下方便 ,定為 &$* ; 維修庫(kù)內(nèi)的軌高為維修的方便 ,也定為 &$* 。 另 外 , 在經(jīng)過(guò)線路變坡點(diǎn)時(shí)設(shè)備的兩端產(chǎn)生的上下起伏 ;支護(hù)支架受頂板壓力產(chǎn)生下沉 ;軌道的安

14、裝誤差 ;地面的不 平整 ;設(shè)備的捆綁繩索 的松馳等等 ,均要考慮適當(dāng)增加吊 軌高度。! $, 新型司機(jī)室的采用當(dāng)液壓支架被吊運(yùn)到工作面后 ,由于軌道的高度有限 , 使得頭部的司機(jī)室無(wú)法直 接從下放的液壓支架上面退出。 為使機(jī)車返回 ,往往采取一些不得已的措施。例如 將液 壓支架的下方的地面挖低 ,直到其下放后 ,上面的空間能 夠通過(guò)司機(jī)室為止。此 法費(fèi)工費(fèi)時(shí)。為此 ,我選用了河北 煤研所最新研制的一種司機(jī)室 ! 折疊司機(jī)室。 這是一種 液壓 連 桿 式 可 折 疊 司 機(jī) 室,司 機(jī) 室 折 疊 后 的 高 度 僅 為 %! 。這 樣 ,不必增加軌道離地面的距離 ,該種司機(jī)室 會(huì)很容易地從液

15、壓支架上方退出 （見 圖 ! , 從而使單軌吊 車的運(yùn)輸效率得到提高。另外 , 與此相適應(yīng) , 在上山巷道 與順槽 的交岔點(diǎn)的線路設(shè)計(jì)時(shí) ,將軌道線路布置成轍返式 , 使正向牽引到此的單軌吊車倒行 進(jìn)入順槽內(nèi) ,即折疊司機(jī) 室先進(jìn)入順槽 ,這樣方能達(dá)到卸下液壓支架后機(jī)車正常退出設(shè)計(jì)技術(shù)萬(wàn) 方數(shù)據(jù)象山煤礦井下單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者:姜綠江作者單位 :中煤國(guó)際工程集團(tuán) ,北京華宇工程有限公司 ,北京,100011刊名:煤炭工 程英文刊名 :COAL ENGINEERING 年,卷(期:2004,(6 被引用次數(shù) :0次1. 期刊論文 矯林岳 . JIAO Lin-yue 國(guó)產(chǎn) DXP40 電牽引單

16、軌吊在煤礦輔助運(yùn)輸 中的應(yīng)用 -煤炭工程 2006,(10文章介紹了 DXP40 電牽引單軌吊工作原理及特點(diǎn) ,以及漳村煤礦輔助運(yùn)輸中的 應(yīng)用情況 .實(shí)踐證明 DXP40 電牽引單軌吊具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效等 特點(diǎn),對(duì) 在其它類似礦井中的使用有一定的借鑒意義 .2. 期刊論文 崔希海 . 來(lái)淑梅 . 宋廷彬 . 李進(jìn)蘭 . 劉雷 . CUI Xi-hai. LAI Shu-mei. SONG Ting-bin. LI Jin-lan. LIU Lei 單軌吊運(yùn)行工況分析及改進(jìn)措施 -煤礦機(jī)械 2008,29(9對(duì)單軌吊在煤礦輔助運(yùn)輸應(yīng)用中的工況及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析 ,并綜合運(yùn)用 了機(jī)械自

17、鎖原理和電氣控制原理 ,提出了與這些問(wèn)題相關(guān)的改進(jìn)措施 .這 些措施的應(yīng) 用可改善單軌吊的使用性能、提高使用的安全性和可靠性 ,增強(qiáng)了單軌吊的節(jié)能、 低耗經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果 .3. 期刊論文 秦衛(wèi)斌. QIN Wei-bin 輔助運(yùn)輸蓄電池電牽引單軌吊的開發(fā)與應(yīng)用-煤 2007,16(11輔助運(yùn)輸防爆蓄電池電牽引單軌吊的開發(fā)與應(yīng)用 ,較防爆柴油機(jī)單軌吊有著環(huán) 保、經(jīng)濟(jì)、高效等諸多優(yōu)勢(shì) ,有著廣闊的使用前景 .4. 期刊論文 王志清 . 萬(wàn)世文 單軌吊輔助運(yùn)輸對(duì)巷道支護(hù)的影響 -煤炭科學(xué)技術(shù) 2003,31(5對(duì)單軌吊輔助運(yùn)輸與巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了分析 ,對(duì)單軌吊車組施加給巷 道支護(hù)的載荷進(jìn)行了

18、理論計(jì)算 ,為巷道支護(hù)設(shè)計(jì)和單軌懸吊設(shè)計(jì)提供了 依據(jù) ,為現(xiàn)場(chǎng) 應(yīng)用提供了指導(dǎo) .5. 期刊論文 白宏峰 . 盛團(tuán)秀 NEC-D916 柴油機(jī)單軌吊電牽引改造探討 -煤礦現(xiàn) 代化 2004,(6介紹了國(guó)內(nèi)柴油機(jī)單軌吊使用狀況 ,針對(duì)井下輔助運(yùn)輸方式選擇中存在的幾點(diǎn) 爭(zhēng)議 ,提出了柴油機(jī)單軌吊電牽引改造方案及基本技術(shù)要求 ,柴油機(jī)單軌 吊電牽引改 造將為我國(guó)生產(chǎn)制造電牽引單軌吊奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ) .6. 期刊論文 楊志林 . 靳勝利 . YANG Zhi-lin. JIN Sheng-li 電牽引單軌吊機(jī)車蓄 電池的研究 -山西煤炭 2010,30(7分析了我國(guó)目前電牽引單軌吊機(jī)車蓄電池的優(yōu)點(diǎn)和不足 ,研究了動(dòng)力電池 ,最后 得出結(jié)論認(rèn)為 :水平鉛網(wǎng)電池