金莊礦綜放工作面軌道鋪設技術參數優化設計

田學春

摘要： 綜放工作面軌道巷主要擔負著運輸綜采支架等大型設備的重任，如果前期施工軌道鋪設不合理，就會給后期安裝提升運輸綜采設備帶來安全隱患和整改難度。金莊礦3302綜放工作面相比同條件下3207綜放工作面，在軌道巷掘進過程中，提前對軌道鋪設等優化設計，為后期綜采設備實現順利運搬打下基礎，與之相比，取得較好的社會效益和經濟效益。

Abstract： The fully mechanized caving face track lane is mainly used for transportation of fully mechanized mining support and other large equipment. If the early construction track laying is unreasonable， it will cause security risks and correction difficulty for later installation and lifting of fully mechanized mining equipment. Compared with 3207 fully mechanized caving face in Jinzhuang mine， 3302 fully mechanized caving face， under the same conditions， optimized the design of track laying in advance， which lays foundation for smooth transportation of equipment later and achieves good social and economic benefits.

關鍵詞： 工作面；軌道巷；鋪軌；優化；設計

Key words： working face；roadway；laying；optimization；design

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）09-0102-02

0 引言

綜采工作面的安裝主要考慮大型綜采設備運輸問題，對于軌道鋪設質量等有較高要求。金莊礦3207綜放工作面由于軌道鋪設不理想，在安裝過程中數次出現運輸液壓支架掉道問題，帶來安全隱患。在相同條件下3302綜放工作面掘進鋪軌時，按照優化設計方案施工，提前考慮軌道運輸鋪設質量等滿足安裝要求，避免上述問題，踐行了“安全可靠、技術可行、經濟合理”設計三原則[1]效果良好。

1 工程概況

金莊礦年產煤量約60萬噸，33采區3302綜放工作面傾斜長度130m，走向長度460m，開采3煤平均5.6m厚，煤層賦存-500m～-600m，傾角0～18°，綜采放頂煤工藝。工作面內分布落差0～10m數條斷層，軌道巷沿3煤掘進，提前考慮后期運輸綜采設備問題，對巷道進行優化設計，掘進鋪軌一次成形到位，安裝期間沒有出現歪架掉道問題。比相同條件下3207綜放工作面安裝效率提高三分之一。

2 軌道鋪設技術參數優化設計

綜采工作面運搬液壓支架系統中，軌道鋪設要達到平、穩、直，軌道曲線半徑、軌道轉彎處行進速度、軌面抬高值和軌距加寬值重點考慮。

2.1 彎道曲率半徑R優化設計

利用曲線半徑允許最小值計算公式：

考慮到運輸大設備行車限速小于1.5m/s，平板車軸距為1m，代入式[2]中如下：

式中C—系數，按行車速度取值，當V<1.5m/s時，C取7～10；當1.53.5m/s時，C≥15；

SB—車輛的軸距，m。

Rmin=C×SB=7×1m=7m（1）

行車最小曲線半徑為7m。

2.2 曲線軌道外軌超高值Δh[3]優化設計

式中Δh—曲線軌道外軌超高值，mm；

V—車輛運行速度，m/s；

S—軌距，m；

R—曲線軌道的半徑，m；

k—曲線軌道半徑與軌距之比，k=R/S。

Δh=0.18■=100■=100■mm=32.1mm（2）

2.3 曲線軌道軌距的加寬值ΔSp優化設計

式中ΔSp—軌距加寬值，mm；

SB—車輛軸距，mm；

R—曲線軌道半徑，mm。

ΔSp=0.18■mm=0.18■≈0.0257m≈26mm（3）

2.4 斜巷拐平軌道豎曲線半徑最小值優化設計

2.4.1 凹型豎曲線半徑

R1=■

=■

=10711mm（4）

式中L0—裝車設備長度，mm；

h1—設備與輪緣的垂直距離，mm；

R1—豎曲線最小半徑，mm；

a—巷道傾角，（°）。

2.4.2 凸型豎曲線半徑優化設計

R2=■

=■=16507mm（5）

R2—最小凸型豎曲線半徑，mm；

h—平板車底距車軸中心的距離，mm；車底在軸心以上取+號，車底在軸心以下取-號；

r—車輪半徑，mm；

Sb—平板車軸距，mm。

液壓支架運輸鋪軌參數下限取值為以上結果。

3 優化設計應用效果

配合3302軌道巷總體設計方案，通過簡單的計算，得出幾個重要技術參數。該綜放工作面軌道巷掘進鋪軌過程中，對彎道曲率半徑R最小值、曲線軌道外軌超高值Δh、曲線軌道軌距的加寬值ΔSp、斜巷拐平軌道豎曲線半徑最小值R等技術數據進行優化[4]，嚴格按照優化后技術方案鋪設軌道。通過3302綜放工作面與相同條件下3207綜放工作面安裝工程進行類比，沒有出現運輸綜采支架多次掉道問題，在保證安全前提下，經過優化設計的運輸路線暢通無阻、行車順利，效率大大提高。

4 結論

本文以金莊礦3302綜放工作面軌道巷優化設計為例，介紹了該工程軌道鋪設等通過精心計算和預先考慮各項制約因素，采取措施加以防范，最終取得良好應用效果。實踐表明，綜放工作面安裝運輸軌道鋪設是保證順利安裝的前提，安裝工程難度雖大，但只要采取行之有效、可行合理的技術方案，化后期被動整改為前期主動預防，即節約人力物力資源，又滿足現場安裝實際需要，進而為安全、高效、科學采煤創造良好的生產條件。

參考文獻：

[1]張榮立，何國緯，等.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭出版社，2003：1475-1480.

[2]于慕松，馬玉彬，馬福巨，等.綜采技術手冊[M].北京：煤炭出版社，2001：1946-1947.

[3]張溫泉，王友仁，李軍，等.綜采工作面安裝技術研究[J].北京 科學研究，2005（6）：35-37.

[4]趙鐵錘，袁亮，葛世榮，等.總工程師手冊[M].北京：煤炭出版社，2010：635-646.