雙繩牽引單軌吊在礦井輔助運輸中的應用

高 勝

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

1 工作面概況

陽煤一礦北翼十二采區81210工作面進風巷位于十四采區以東、81209工作面（正在回采）以西、程莊井田以南、十二采區輔助回風巷以北。本工作面為綜采放頂煤工作面，巷道布置在15號煤層中。進風巷服務于81210工作面，工作面回采時，用作進風、運煤、行人、進料等。進風巷為沿15號煤底板掘進的煤巷。進風巷設計長度1 586m。

2 單軌吊車特點及構成

鋼絲繩牽引單軌吊是利用無極繩連續牽引車和國外進口的柴油機單軌吊進行了有機整合形成的一種新型輔助運輸設備，具有結構緊湊、重量輕、噪音低、無污染、安全可靠、操作維修方便、巷道利用效率高、使用成本低等特點，有效克服了傳統地面無極繩連續牽引車帶來的地面鋪軌繁瑣、投入建設費用高、維護難度大、且不能載人運輸等缺陷，同時克服了國外的柴油機單軌吊機車投入成本高，噪音和空氣污染大、易爆，維護保養費用多難度大等缺陷。

鋼絲繩牽引單軌吊由無極繩絞車主機、五輪張緊器、雙牽引車（由2套儲繩梭車、2套超速自動保護安全制動小車組成）、若干起吊梁、運人車以及連接桿、軌道輪組、尾輪、鋼絲繩、專用鋼軌以及通訊控制電器組成。

軌道直接用鏈條懸掛在隧道拱形鋼架上，或選擇錨桿懸掛鏈子的方式固定軌道，每個固定點只需兩根錨桿和一條鏈子即可固定。起吊梁動力源采用礦井本身的氣壓源。采用自主創造發明超速自動保護裝置，實現對運輸及人員的安全保障。設備安裝十分簡單，吊軌系統維護量很小，鋼絲繩牽引單軌吊車只需要2名司機即可完成運輸任務。

3 無極繩牽引單軌吊車系統基本參數（見表1）

表1 無極繩牽引單軌吊車系統基本參數

4 雙繩牽引單軌吊選型

4.1 工作面及運輸條件

最大運輸長度為1500m，巷道寬為4.5m，巷道高為3.2～4.0m，最大運輸傾角為15°，2處拐彎運輸最大件（支架含平板車）重量為30 t，每次輸送人員20人次；軌型為I140V。擬訂鋼絲繩選用：6×19S-Φ26 mm， 運 距 按 1 500 m， 擬 選 機 型DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車。

4.2 所需牽引力計算

F牽=（G+G0）1 000gμ（μ1cosβmax+sinβmax）+4μ2qRgL.式中：G為列車組自重，取4.5 t；G0為運輸最大重量（含平板車重量），取30 t；βmax為運行線路最大坡度,取 15°；μ1為列車運行阻力系數，取 0.02；μ2為鋼絲繩摩擦阻力系數，取0.25；μ為牽引力富余系數，取1.2；qR為單位長度鋼絲繩的重量，取2.43 kg/m；L為運輸距離，取1 500m；g為重力加速度，取9.8m/s2。

將數值代入公式得：F牽=148 567N≈148.57 kN。

4.3 無極繩絞車選型

通過計算及巷道使用運輸的條件，確保運輸能力及運輸重量符合要求，單軌吊的最大牽引力量為148.57 kN。綜合分析，擬訂采用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車，各項參數符合要求。

4.4 功率驗算

式中：N為實際消耗功率；F為牽引力，取148.57 kN；V為低速牽引重車時速度0.72m/s；η為絞車傳動效率0.80。

將數值代入公式得：N≈133.713 kW。

式中：K為功率富余系數（DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車功率備用系數為1.1）；N1為電機功率，取160 kW。

將數值代入公式得：K≈1.2。

經驗算雙滾筒雙繩牽引單軌吊車電機功率富余系數大于1.1,符合煤安規程要求。因此，選用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的功率滿足使用要求。

5 選型鋼絲繩

依據MT/T 988-2006《無極繩連續牽引車》行業標準第5、4、7條的規定，絞車滾繩筒上繩襯直徑應滿足以下要求：拋物線滾繩筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的50倍,因此我們選用Φ26mm鋼絲繩用作牽引。部分鋼絲繩技術參數，如表2所示：

1）鋼絲繩選型。26NAT6×19S+FC1670SZ372型鋼絲繩（GB/T8918）

根據前面所述，選用DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的滾筒直徑為Φ1 400mm，選用Φ26mm的鋼絲繩，繩徑比為53.85≥50，符合行業標準要求。

2）鋼絲繩強度驗算。由于DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車驅動方式為雙滾筒拋物線式，在安裝主繩平衡裝置后單根主繩上的牽引力為總牽引力的一半，即：

表2 鋼絲繩技術參數表

將數值代入公式得：F單牽=74.28 kN。

式中：n為鋼絲繩安全系數；Qz為鋼絲繩破斷拉力總和（手冊選），取372 kN；Smax為鋼絲繩最大牽引力，取68.46 kN；Sc為鋼絲繩張力初選值，取10 kN。

將數值代入公式得：n≈4.73＞3.5

符合《煤礦安全規程》中規定：運物時鋼絲繩安全系數n不得小于3.5，從以上計算可以得出所選的Φ26mm鋼絲繩在已知的工況條件下能滿足安全使用要求。

6 單軌吊運輸的分析

鋼絲繩牽引單軌吊車滿足陽煤一礦運輸要求和條件，實現了不同坡度的連續運輸，具有很好的適應性。雙繩牽引單軌吊車采用雙繩牽引技術，使單軌吊受力更平穩，實現了大噸位綜采設備的安全高效運輸。該單軌吊實現人員運輸及全程監控，有效預防各類事故的發生。牽引車及軌道上各種車輛均采用卡軌式結構，任何時候均不會出現掉道現象；具有雙重制動保護功能；主機的制動裝置和安全制動小車的斷繩制動保護裝置。鋼絲繩牽引單軌吊車不僅可以作為綜掘機高效掘進巷道的后配套輔助運輸系統，而且也可作為工作面安裝的運輸系統使用，可以節省工作面安裝前的準備時間。