南岔煤礦單軌吊輔助運輸的設計

王志文

（中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056031）

南岔煤礦單軌吊輔助運輸的設計

王志文

（中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056031）

以南岔煤礦輔助運輸條件為背景，研究評價了單軌吊輔助運輸系統在南岔煤礦運用的可行性，并介紹了單軌吊輔助運輸系統的設備選型計算。

單軌吊；輔助運輸；設備選型

1 南岔煤礦概況

南岔煤礦生產能力1.2Mt/a，屬大型礦井，開采2號、3號、5號煤層。2號煤層位于太原組頂部，煤層厚度4.25m～9.60m，平均7.02m，煤層賦存穩定，含1層～6層夾矸，一般在3層以上，結構復雜，單層夾矸厚0.15m～0.90m，老頂為K2砂巖，直接頂為泥巖，底板為泥巖；屬全井田賦煤區穩定可采煤層。3號煤層位于太原組上部，煤層厚度0m～2.45m，平均0.64m，井田內局部可采，含0～1層夾矸，結構簡單，單層夾矸厚0.22m～0.40m，頂板為泥巖，底板為砂質泥巖。屬井田賦煤區不穩定局部可采煤層。5上號煤層位于太原組下部，煤層厚度0～3.13m，平均0.54m，井田內局部可采，含0～1層夾矸，結構簡單，單層夾矸厚0.21m～0.50m，頂板為砂質泥巖，底板為砂質泥巖；屬井田賦煤區不穩定局部可采煤層。5號煤層位于太原組下部，下距K1砂巖平均14.5m，煤層厚度為1.86m～16.30m，平均11.61m，含夾矸0～6層，一般在3層以上，結構復雜，單層夾矸厚0.10m～0.64m，頂板為砂質泥巖，底板為泥巖，本層屬全井田穩定可采煤層。

采煤方法采用綜采及綜采放頂煤采煤方法，頂煤冒放性好。一、二采區煤層傾角小于12°，現開采煤層頂板為泥巖或砂質泥巖，底板為泥巖或砂質泥巖。井田地質構造屬簡單類型。副斜井傾角14°。

2 煤礦輔助運輸方式現狀

根據現代化礦井高產高效的特點，借鑒同類井型經驗，并結合礦井實際情況，因地制宜地選擇適合本礦的輔助運輸方式，將目前比較先進的單軌吊作為南岔煤礦的輔助運輸方式。

目前，我國井下輔助運輸方式主要有兩類：一類為牽引式，一類為自行式。牽引式分為繩牽引單軌吊、繩牽引卡軌車和絞車；自行式分為防爆柴油機、防爆蓄電池、線纜、復式能源、壓縮空氣等。

3 單軌吊與有軌輔助運輸的優缺點分析

3.1 單軌吊輔助運輸

單軌吊機車屬于井下輔助運輸設備的一種，它有空中懸軌運輸不受巷道地質條件制約、適應性強、裝卸材料方便等特點。機車前后各有一個駕駛室，正副司機兩人作業，每個司機各操作機車的一個運行方向，雙向運行，可實現自由調頭，操作簡單，安全可靠。

優點：能有效的利用巷道斷面，受底板因素影響較小；有一定的爬坡能力(最高爬坡角度為18°，設計選用14°)，能適應巷道起伏，彎道半徑較小(水平轉彎半徑僅為4m)，機動靈活、經濟安全；柴油機車單軌吊可進入多條分支岔道，可以一次運輸到位，減少運輸中的中轉環節，可實現地面到工作面一條龍不轉載運輸，是近年來發展的新型輔助運輸方式；機械化程度較高，生產效率較高，可快速更換運輸品種，可實現一機多用；與同功能地軌式運輸設備相比，初期投資少，運營費用和維護費用低；井下巷道輔助工作人員少、效率高，符合當前減少及限制井下人員的趨勢。

缺點：需有可靠的懸吊單軌的吊掛承力裝置，對巷道支護的可靠性要求較高；如用柴油機車單軌吊，存在尾氣排放的凈化處理，會對井下空氣造成一定污染。

潞安局漳村煤礦、潞安局常村煤礦、汾西局水峪煤礦、兗州局南屯煤礦、開灤局唐山煤礦和荊各莊煤礦、新疆伊利一礦和四礦等先后采用了柴油機車單軌吊作為礦井輔助運輸都取得了較好的評價，特別是新疆伊利四礦從地面到井下使用單軌吊一條龍的運輸，輔助運輸環節少，用人少，安全可靠，得到了良好的評價。

3.2 有軌輔助運輸

優點：車輛沿固定線路行駛，可靠性高；巷道斷面較柴油機車單軌吊巷道斷面稍小，對巷道支護的可靠性相對較低；有軌運輸適用于各種巷道坡度變化（電機車牽引除外）。

缺點：井下開拓運輸系統復雜，絞車運輸時(因容繩量有限)需要多次接力運輸，安全隱患較大；運輸不連續，在運輸過程中轉環節多，需較多輔助人員操控，效率低；大巷采用電機牽引運輸時，對巷道坡度要求苛刻，不適應煤層底板上下起伏的變化；上、下山必須專設防跑車機構和運輸過程中的信號通訊設備，管理相應復雜；根據《煤礦安全規程》第358條規定，長度超過1.5 km的主要運輸平巷，上下班時應采用機械運送人員。若采用軌道運輸時，還需相應的運人設備。

4 經濟比較

現就本礦采用單軌吊和地軌絞車運輸的經濟比較，如表1所示。

表1 單軌吊和地軌斜井串車運輸主要經濟比較表

由表看出：單軌吊運輸前期投資上比地軌串車運輸多1 045萬元，但是單軌吊運輸方式連續化，在運輸時間比地軌絞車運輸節省30%～40%，比如工作面搬家，比地軌絞車運輸節省時間10 d～13 d，而該礦井每天采煤3 636 t，10 d～13d可多出煤3.6萬t～4.5萬t煤，結合業主要求，所以設計推薦輔助運輸采用柴油機車單軌吊（蓄電池機車單軌吊）運輸方式。

5 設備選型計算

南岔煤礦輔助運輸采用柴油機單軌吊機車牽引方式，完成礦井全部輔助提升任務。

5.1 設計依據

從副斜井井底至工作面最遠距離為2 500m，最大坡度為14°。工作制度：年工作日330 d，每天四班作業，三班生產，一班準備。最大班運輸量：

運輸設備：自制6 t集裝箱自重1.3 t，4 t集裝箱自重1.1 t。6 t集裝箱6個，4 t集裝箱6個。人員：65人。矸石：45 t/班。材料：40 t/班。設備：8次 /班。其它：30 t/班。運輸最重件重量：21.5 t（整體液壓支架）。

5.2 單軌吊選型及校驗

（1）設備選型：單軌吊運輸系統形成后，設計選用兩部DZ1800 3+3柴油機車完成礦井全部輔助提升任務。

（2）技術參數：DZ1800 3+3柴油機車技術參數。水平曲線半徑，4 m。垂向曲線半徑，10 m。車最大牽引力，120 kN。機車制動力，大于180 kN。最大運行速度，2 m/s。機重量，8 700 kg。最大爬坡能力，24°。

5.3 電牽引機車牽引力計算（只對牽引液壓支架校驗即可）

根據公式：F=（P+Q）（Sinθ+μCosθ）.

式中：P為牽引機車的重量，kg；Q為機車攜帶重物的重量，kg；θ為巷道的傾角最大為14°；F為牽引力最大為80 kN，機車重量12 t；μ為吊軌與承載輪之間的摩擦系數0.08；代入數據得，F=112.3 kN＜120 kN，機車牽引力滿足要求。

單軌吊從井口到井下最遠工作距離為2 500m，柴油電機車下放速度為2m/s，則下放一次所需時間t=1250 s。

6 結束語

該設備機械化程度較高，生產效率較高，可以快速地更換運輸品種，并可實現一機多用，符合現代礦井高效生產特點；該設備在井下巷道輔助工作人員少，機動靈活，安全性高，符合現代礦井安全生產理念；該設備總體投資高，但初期投資少，便于礦井初期盡快投產，運營費用和維護費用較低。

［1］ 闞向陽.單軌吊車的設計與應用［J］.機械工程師，2005（9）：110．

［2］ 劉玉水.單軌吊車推廣應用中的幾個問題［J］.山東煤炭科技，2010（1）：46-47.

［3］ 師文林.煤礦輔助運輸系統電牽引單軌吊車的研究［J］.煤炭工程，2007（1）：91-92.

［4］ 趙國平，宋順妙.煤礦井下用單軌吊車［J］.煤礦機電，1999（1）：28-30．

M onorail Auxiliary Transport Design in Nancha M ine

WANG Zhi-wen

(Nancha Coal Co.,Shenda Group,Xinzhou Shanxi036300)

On the ground of auxiliary transport condition in Nancha Mine,the study evaluates the feasibility ofmonorail auxiliary transport system in themine and introduces the calculation in its equipment selection.

monorail;auxiliary transport;equipment selection

TD527

A

1672-5050（2011）09-0037-03

2011-06-28

王志文（1969—）男，山西寧武人，專科，經濟師，從事采礦技術管理工作。

徐樹文