單軌吊輔助運輸在杜兒坪礦北五北七盤區(qū)的應(yīng)用

李寶榮

（西山煤電（集團）有限責(zé)任公司， 山西 太原 030053）

引言

使用單軌吊體積小，機動靈活，適應(yīng)性強，不怕水，不怕煤，不受底板狀況的影響，過道岔方便，連續(xù)運輸間隔長，用于掘進巷道時能迅速延伸軌道，既安全可靠，經(jīng)濟性也好，可以實現(xiàn)從盤區(qū)下部車場至采區(qū)工作面的直達運輸。

1 煤礦概況

杜兒坪礦北七盤區(qū)現(xiàn)采2號煤，盤區(qū)準(zhǔn)備巷包括北七2號煤軌道巷、北七2號煤皮帶巷，盤區(qū)可采儲量為750萬t，設(shè)計年產(chǎn)量110萬t/年，可采年限5.7年。北七2號煤軌道巷凈寬4.2m、凈高3.0m，傾角1°～8°，平均4.5°；北五盤區(qū)現(xiàn)采2號煤，盤區(qū)準(zhǔn)備巷包括北五集中軌道巷、北五皮帶巷，北五集中軌道巷寬4.2 m、凈高3.0 m，傾角1°～5°，平均3°。北七軌道巷與北五集中軌道巷全程約5 500 m。62709和62517使用的支架質(zhì)量為13 t，收起后最小高度為1.2 m，寬1.43 m。

盤區(qū)原輔助運輸方式為絞車運輸，材料及設(shè)備從盤區(qū)下部車場經(jīng)盤區(qū)斜坡至盤區(qū)軌道巷，采用JM-28型絞車進行提升。盤區(qū)軌道巷至工作面切眼采用調(diào)度絞車無極繩絞車進行拉運，盤區(qū)軌道巷采用JD-11.4型調(diào)度絞車，工作面軌道巷采用JWB-55BJ無極繩絞車。

經(jīng)過技術(shù)方案對比，確定在北五、北七盤區(qū)采用單軌吊輔助運輸方式，代替原來的絞車?yán)\。單軌吊運輸設(shè)計路線為北七盤區(qū)至62709順槽兼顧北五盤區(qū)62517，62709軌道巷現(xiàn)已開口；62517軌道巷還未開口施工，安裝單軌吊設(shè)備主要服務(wù)于北五、北七盤區(qū)掘進工作面材料運輸，將來為回采工作面設(shè)備安拆服務(wù)。

2 單軌吊運輸方案（見圖1）

圖1 單軌吊運輸設(shè)計示意圖

2.1 設(shè)備選型及計算校核

最大坡度8°，需運輸?shù)闹Ъ転?3 t。

按最重設(shè)備（支架）計算單軌吊所需牽引力F=[12.5（機車自重）+13+2.2（設(shè)備與起吊梁質(zhì)量）]×9.8×sin8°（最大爬坡角）+[12.5+13+2.2]×9.8×cos8°×0.03（滾動摩擦系數(shù)）=45.8 kN。

所需牽引力=45.8×1.15≈52.7 kN。

依據(jù)以上計算，選用DX80蓄電池單軌吊（技術(shù)參數(shù)見表1）可滿足運輸要求。

表1 DX80型單軌吊技術(shù)參數(shù)

2.2 單軌吊運輸時間

DX80蓄電池單軌吊運輸物料是平均速度約1.0 m/s，空載運行平均速度約1.5 m/s。

1）62709運輸總距離2 900 m時，裝卸各需要0.25 h，共計0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄電池機車運輸物料往返一趟（5 800 m）所需時間為（2 900÷1.0+2 900÷1.5）/3 600+0.5=1.8 h。

2）62517運輸總距離2 300 m時，裝卸各需要0.25 h，共計0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄電池機車運輸物料往返一趟（4600m）所需時間為（2 300÷1.0+2 300÷1.5）/3 600+0.5=1.6 h。

2.3 單軌吊續(xù)航能力

電池充滿一次需8 h，可供單軌吊運行16 km。結(jié)合實際及運行成本，為保證單軌吊運輸能力：每臺機車需配1塊備用電池。

2.4 設(shè)備配置

為協(xié)助單軌吊工作，結(jié)合實際工作環(huán)境及經(jīng)濟性，擬用設(shè)備：

DX80防爆蓄電池單軌吊2臺，配6 t梁6套，用于運輸物料；16 t梁2套，用于運輸支架；另配換電池裝置2套，備用電池2塊。

I140E軌道5 500 m及軌道吊掛配套件等。

2.5 機車結(jié)構(gòu)

蓄電池單軌吊機車運輸物料進入工作面各部件順序：制動車—驅(qū)動部1—3個6 t起吊梁（或者16 t梁）—驅(qū)動部2—司機室1—驅(qū)動部3—控制車—電池車—驅(qū)動部4—司機室2。

2.6 軌道安裝標(biāo)準(zhǔn)

軌道采用德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN20593）的專用軌道I140E，采用標(biāo)準(zhǔn)直軌，每節(jié)長2.25 m，寬68 mm，高155 mm，中板厚7 mm；材料屈服應(yīng)力500 MPa。單根軌道允許垂直夾角3.5°，水平夾角±1°（如圖1、2）。巷道彎軌水平曲率半徑4 m，垂直彎軌曲率半徑10 m。水平彎軌間及軌道與道岔連接處均采用專用法蘭螺栓連接。

軌道采用雙錨桿單懸掛板鏈條懸吊方式懸掛。軌道的懸掛點由Φ22 mm兩根錨桿懸吊，單根錨桿錨固力不小于100 kN。每隔5根軌道兩側(cè)鏈條側(cè)拉預(yù)緊；在工作面順槽中，有斷層處巷道較高，在每根軌道兩側(cè)側(cè)拉，防止軌道晃動。懸掛板由雙錨桿固接后與鏈條銷接，鏈條通過U型環(huán)與軌道吊耳連接，確保軌道具有應(yīng)有的承載能力。

掛接方式如圖2、圖3所示（軌道高度的調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)鏈條長度來實現(xiàn)）。

2.7 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)轉(zhuǎn)載區(qū)一處，位于北五四斜坡頂端車場，用于物料、設(shè)備的轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載區(qū)鋪設(shè)雙股軌道，為方便轉(zhuǎn)載，其中一條單軌吊軌道與地軌中心線重合；設(shè)充電檢修區(qū)一處，用于機車停放、充電。

轉(zhuǎn)載所需高度H=1 800 mm（頂板至司機室高度）+1 200 mm（支架高度）+200 mm（安全距離）≥3 200 mm。

運輸巷道所需高度H=1 200 mm（頂板至起吊梁底高度）+1200mm（支架高度）+200 mm（安全距離）≥2 600 mm。

充電區(qū)要求獨立回風(fēng)。換電池小車在巷道置于一側(cè)，充電區(qū)設(shè)兩個充電位置，其中一個位置有電池，另一個位置為空位，機車更換電池時，先將沒電的電池置于空位，然后掛接充好電池。

充電平臺寬1 300 mm，電池寬900 mm，電池距需大于500 mm，布置充電區(qū)巷道寬度約4.2 m，充電硐室長約30 m。

圖2 軌道懸掛方式圖

圖3 軌道側(cè)拉示意圖

3 巷道要求

1）保證單軌吊軌道懸掛錨桿單根錨固力達100 kN，安裝時要做抽樣測試；

2）要求所有巷道傾角或軌道安裝傾角不超過8°。

4 單軌吊輔助運輸與絞車運輸方式比較（見表2）

表2 單軌吊輔助運輸與絞車運輸比較

經(jīng)綜合對比得出，采用單軌吊運輸在施工時間、運行速度、安全效果方面，相比傳統(tǒng)絞車、無極繩輔助運輸方式具有優(yōu)勢。

5 結(jié)語

單軌吊輔助運輸方式在北五北七盤區(qū)的應(yīng)用，解決了杜兒坪礦以往絞車運輸非連續(xù)運輸、運輸環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)復(fù)雜的問題，避免了傳統(tǒng)絞車運輸方式的斷繩、脫鉤、翻車、跑車等隱患，提高了運輸效率，運行安全可靠，對杜兒坪礦其他采區(qū)的輔助運輸方式優(yōu)化具有良好的借鑒意義及參考價值。