單軌吊機車在液壓支架拆除運輸中的應用

馬貴林

（山西潞安環保能源開發股份有限公司常村煤礦，山西 長治 046102）

隨著采掘設備機械化的發展，采掘設備大型化、超重化已成為趨勢[1]。據統計，我國大多數輔助運輸仍采用小絞車、卡軌車等傳統的絞車運輸系統，不僅運輸環節多，運載重量小，運輸效率低等，而且容易發生斷繩、跑車等一系列安全事故，滯后于礦井輔助運輸的發展[2-4]。

山西潞安常村煤礦為了實現輔助運輸的機械化，采用單軌吊機車替代絞車運輸系統，保證了礦井的安全生產和連續運輸，提高了礦井的經濟效益。

1 工作面概況

山西潞安常村煤礦2311工作面布置于主采煤層3#煤層內，該煤層位于山西組中、下部，工作面走向1469.2m，傾向長300m。工作面回采巷道斷面呈矩形，其中運輸巷平均寬5m，平均高3.3m，平均斷面16.5m2，回風巷平均寬4.8m，平均高3.5m，平均斷面16.8 m2。2311工作面采用中間支架型號為ZF8000/20/38，198組，排頭（尾）支架型號為ZFG9600/23/38，各4組。表1為中間支架的支護參數。

表1 中間支架支護參數表

2 單軌吊選型計算與分析

依據工作面實際情況，2311工作采用KPCZ-148柴油單軌吊，由德國Becker-Warkop設計制造。為滿足最大單件載荷運輸，需要進行單軌吊爬坡能力的計算分析[5]：

式中：

F—所需牽引力，kN；

G1-單軌吊機車自重，t；

G2-運輸的最大載荷，t；

G3-起吊梁重量，t；

g-重力加速度，N/kg；

θ-最大坡度，(°)；

μ-滾動摩擦系數。

基于工作面情況，取G1=14.2，G2=4.2，G3=26.1，g=9.8，θ=18，μ=0.04，計算得F=151.35kN，大于機車牽引力120kN，所以采用下坡安裝運輸，且機車尾端用絞車鋼絲繩拖拽，以實現機車下坡平穩運輸。同時，在上坡時段，機車制動力180kN，大于151.35kN，故制動力滿足運輸需求。

如圖1所示，基于單軌吊性能曲線和前述單軌吊相關數據確定，當機車總重44.5t時，行走在18°坡時，單軌吊允許行駛速度為0.45m/s。實際運輸中，車場可達的最高允許速度不高于0.45m/s。因此在18°坡度下，單軌吊滿足最大坡度運輸條件。

圖1 KPCZ-148單軌吊性能曲線圖

依據輔運線路設計，單軌吊采用KPCZ-148柴油單軌吊，如圖2所示為單軌吊機車驅動分布示意圖，圖3為提升梁相關示意圖，其中提升梁相關參數如表2所示。系統在實際工作中完全符合生產需要。

圖2 單軌吊機車驅動分布示意圖

3 液壓支架裝運流程

礦井原有支架最低下降高度為2.1m，當前使用的ZF8000/20/38支撐掩護式支架最低下降高度為2.6m，當支架裝車后，高度增加到2.9m，具體如圖3所示。結合前述地質情況，巷道尺寸能夠滿足支架整架裝運要求尺寸。排頭（尾）支架通過拆解，將底座和其他部件分別裝運，避免了巷道寬度對支架轉彎時造成影響。

圖3 ZF8000/20/38支撐掩護式支架爬架示意圖

3.1 裝車流程

（1）中間支架采用專用支架板車進行整架裝運，利用螺絲固定支架底座。

（2）排頭（尾）支架先進行頂梁拆卸，然后利用倒架絞車拉移運輸至支架拆除處，最后裝上平板車，通過單軌吊車運輸。

（3）利用單軌吊提升梁吊起支架或支架部件，其中提升梁結構如圖4所示，具體參數如表2所示。提升梁下部具有4個起吊鉤，利用起吊鉤緊鉤支架底座配套孔，然后再將支架吊起。

表2 提升梁相關參數表

圖4 單軌吊提升梁示意圖

3.2 運輸流程

支架及支架部件通過KPCZ-148柴油單軌吊運輸，每趟一車，每車一件運輸。基于礦井實際條件，由于機車改裝及切眼大坡等特殊原因，故將支架安裝運輸按路線分為三段，具體如圖5所示。

第一段：23采區車場至軌順材料斜巷口，支架位于機車尾端。

第二段：機車經軌順材料斜巷口變向道岔變向，支架位于機車正前方。

第三段：機車準備進入切眼。

圖5 支架運輸路線圖

4 應用效果

（1）運輸系統簡化，減少了支架及相關設備的轉載環節，提高了運輸效率，保證了運輸的連續性；

（2）相對于小轎車運輸系統，單軌吊運輸環節全部機械化，減少了人工勞動強度，降低了安全隱患的發生；

（3）單軌吊運輸避免工作面拆裝地點的占用，節省了空間，同時縮短了工作面連續生產的間隔；

（4）單軌吊運輸環節全程可控，同時有效解決了輔助運輸中的大重量、大坡度的運輸難題。

5 結論

常村礦針對礦井原有支架的布置情況，進行KPCZ-148柴油單軌吊的性能分析和流程闡述，并實現單軌吊的成功運用，實現了2311工作面支架的安全運輸，主要結論有：

（1）單軌吊在車場最高允許速度0.45m/s下，能夠實現在18°最大坡度的支架的安全運輸。

（2）單軌吊的成功運用提高了礦井支架運輸的高效性、安全性、連續性和穩定性，并取得了較好的社會效益。