28810 工作面礦用柴油機單軌吊機車的應用研究

李 波

（山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦， 山西 古交 030200）

1 問題的提出

山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦于1985年開建，1991 年投產，設計生產能力400 萬t/a，當前該礦開采深度已達980 m，是全國較深礦井之一。隨著該礦先進綜采綜掘設備的不斷推廣和應用，加上礦井埋藏深，巷道底鼓變形頻繁，采區輔助運輸成為制約人身安全和機械化發展的老大難問題。東曲煤礦28810 采煤工作面順槽長度達2 470 m，井下的開采條件復雜，存在多條斜交斷層，因此巷道多起伏，坡度最達變化達22°。該工作面原設計采用內齒輪絞車對拉運輸方式，從當前的情況來看，該運輸方式的運輸效率不高，安全管理難度大，因此，必須對現有運輸方式進行調整，提高運輸安全和運輸效率。

2 礦用柴油動力單軌吊機車的特點

東曲煤礦對28810 采煤工作面順槽的運輸系統進行了多次的勘察分析，通過市場技術調查，決定采用礦用柴油動力單軌吊機車來實現該工作面的輔助運輸[1-3]。該單軌吊機車具有以下特點：

1）牽引力可以滿足在25°坡度以下運輸最大載重16 t，實現變坡起伏拐彎處平穩運行，制動系統設計為失效安全型。

2）適應轉彎半徑：水平4 m，垂直8 m。

3）該單軌吊機車能實現連續運行，有效地提高了輔助運輸效率。

6）軌道固定方式：軌道在巷道頂板用錨網支護的地段采用錨桿懸掛的固定方式，在鋼棚支護地段采用鏈條懸掛在橫穿工字鋼上的固定方式。

3 礦用柴油動力單軌吊機車的結構

該礦用柴油動力單軌吊機車采用DZ110F-4 型四驅柴油動力機車作為牽引設備，配置16 t 液壓式起吊梁，通過敷設在巷道頂板上的I115 型單軌組合成一套完整的運輸系統，單軌布置在巷道中間偏上幫一側。

3.1 機車

機車主體由2 個駕駛室和發動機部分組成，其中發動機部分包括3 個驅動單元和1 個附屬驅動單元。發動機為四沖程渦輪增壓型煤礦專用柴油發動機，裝有抽氣管和排氣管。廢氣經專門的排氣箱冷卻排出。機車的工作狀態、速度、運行時間，柴油機液壓和濕度值全部由電子調節和安全系統控制，如果超過預定值，發動機會立即停止運轉，機車立即制動停車。驅動單元構成了最終牽引元件，它把瞬時扭矩傳送到驅動輪上以驅動機車。驅動單元由2 個低速液壓發動機和1 個帶有緊急制動功能的延遲固定剎車系統組成，如果超過了額定速度，這套剎車系統將自動動作以制動機車。

3.2 軌道系統

軌道采用截面為I115 的單軌，它由一個錨桿固定在頂板的懸掛板，通過鏈條懸吊在巷道上部的兩根鋪桿上，它由直軌道、彎軌道、道岔組成，軌道長度為1 m、1.5 m、2 m、3 m 不等，彎軌道采用法蘭連接方式，以防機車通過彎道時損傷連接部分[4]。

將單軌吊軌道鋪設在巷道中間偏上幫處，確保單軌吊軌道中心距兩幫間距不小于1.35 m，距離底板高度不小于2.2 m（換裝站高度不小于2.8 m），轉彎半徑設置為水平不小于4 m，垂直不小于8 m。在28810 工作面頂板繞道處，設計一個帶有自動控制道岔的環形車場，作為停車站、檢修站、加油站和換裝站。

3.3 泄漏通信系統

泄漏通信系統由KTL12 基地臺、KDW29 基地電源、KTL2B 手持電臺和MSLYFVZA-50-9 型泄露同軸電纜組成。該系統具有打點、通話、急停等功能，通過該手持電臺可以與行車司機取得聯系。該泄漏通信系統通過效果理想。

3.4 四驅柴油機車技術參數

牽引力為80 kN；運行速度為0～2 m/s；噪聲為82 dB；適應轉彎半徑為4 m（水平）和8 m（垂直）；最大坡度為25°；功率為81 kW；耗油量為255 g/（kW·h）；冷卻方式為水冷；發動機啟動方式為液壓；機車總長8 650 mm；機車自重4 800 kg。

4 實踐應用的分析

柴油動力單軌吊機車從2018 年12 月20 日進行安裝、調試、試運行，至2019 年1 月10 日完成整個準備工作。每小班運送3 趟，每小班留有2 h 的設備檢修保養時間。期間共運送119 車次，運送總噸位達734 t，最大運送單件噸位12.5 t，最大爬行坡度25°，具體見表1 所示[5]。

表1 面單軌吊車運輸量統計表

該設備正常需要單軌吊司機2 人，外車場2 人（有1 部電瓶車），內車場1 人，維護工1 人，共6 人。

發病期，每4～6天全園檢查1次，對發現的病斑區別處理：細枝，從病斑下20 cm剪除，剪口涂抹藥劑。粗枝，病斑已造成枝蔓環剝的，從病斑下20 cm剪鋸，還未造成枝蔓環剝的，用刀跨病斑縱劃幾道，劃口間距1.5 cm，健全組織附近也要劃到，然后用4～6倍84消毒液或4～6倍10%過氧乙酸溶液噴霧，充分浸濕劃口，次日或隔日如病斑仍流紅色膿液，繼續噴霧，直到不流水或流出的水變清為止。此時，劃口涂抹“屠潰”藥劑。

從運行情況來看該系統替代了11 部55 kW 絞車、40 kW 紋車，回柱機等提升設備，提升環節大大優化，節省大量設備、車場、人員、安全設施、信號、電纜、開關等，效率高，占用人員少，安全性能高。當前東曲煤礦共有單軌吊機車11 部，運行軌道2 萬余米，道岔30 余組，所有采區輔助運輸已經全部實現了單軌吊網絡化，消滅了傳統的內齒輪較車和軌道運輸。

從實踐情況來看，該柴油機單軌吊具有牽引力大（80 kN），爬坡能力強（25°），續航能力強，運行速度快（2 m/s），質量輕（4.8 t），體積小（長度8.65 m），安裝、使用和維護簡單等特點。

5 運行中存在的問題及建議分析

1）單軌吊車對巷道頂板要求較高，頂板必須穩定，支護良好，并定期檢測。

2）對維護人員要求較高，單軌吊機車技術含量較高，相應要求單軌吊車的使用、維護人員素質高。

3）軌道安裝質量有待進一步提高。當軌道比較潮濕時，上坡、下坡容易出現滑行現象。

4）有尾氣排放，影響空氣質量。需定期檢測機車牽引力、制動力和尾氣排放，需專用便于攜帶的尾氣檢測設備。

5）必須加強巷道拐彎和變坡處軌道的調整與維護。對于巷道底鼓變形嚴重的巷道，設計時需考慮排矸問題。

6）急需研究適合單軌吊機車運輸的車輛，尤其對改造礦井要考慮車輛的不轉載運輸，進一步減少崗位人員。

7）工作面運送人員的設備的標準、規定及安全設施和保護等方面還需研究確定。

6 結論

1）單軌吊機車已經廣泛應用于綜掘工作面的輔助材料運輸，解決了原有的綜掘機配件、輸送機配件的運輸主要靠人抬肩扛的難題。

2）在采區變坡平巷內，單軌吊機車運輸與普通軌道運輸相比較，可實現巷道內的分段平行。

3）從東曲煤礦的使用實踐證明，單軌吊機車作為一種運送設備、物料的運輸工具，基本能夠滿足采區順槽運輸的需要，在巷道坡度小于25°的巷道使用，是代替調度絞車和卡軌車運輸等的理想運輸設備，但其推廣范圍因受巷道坡度的影響而受限。柴油機單軌吊的成功應用，破解了該礦采區輔助運輸的難題，是采區輔助運輸的一次改革，對輔助運輸的發展具有深遠意。