南岔煤矿单轨吊辅助运输的设计

王志文

（中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031）

南岔煤矿单轨吊辅助运输的设计

王志文

（中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031）

以南岔煤矿辅助运输条件为背景，研究评价了单轨吊辅助运输系统在南岔煤矿运用的可行性，并介绍了单轨吊辅助运输系统的设备选型计算。

单轨吊；辅助运输；设备选型

1 南岔煤矿概况

南岔煤矿生产能力1.2Mt/a，属大型矿井，开采2号、3号、5号煤层。2号煤层位于太原组顶部，煤层厚度4.25m～9.60m，平均7.02m，煤层赋存稳定，含1层～6层夹矸，一般在3层以上，结构复杂，单层夹矸厚0.15m～0.90m，老顶为K2砂岩，直接顶为泥岩，底板为泥岩；属全井田赋煤区稳定可采煤层。3号煤层位于太原组上部，煤层厚度0m～2.45m，平均0.64m，井田内局部可采，含0～1层夹矸，结构简单，单层夹矸厚0.22m～0.40m，顶板为泥岩，底板为砂质泥岩。属井田赋煤区不稳定局部可采煤层。5上号煤层位于太原组下部，煤层厚度0～3.13m，平均0.54m，井田内局部可采，含0～1层夹矸，结构简单，单层夹矸厚0.21m～0.50m，顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩；属井田赋煤区不稳定局部可采煤层。5号煤层位于太原组下部，下距K1砂岩平均14.5m，煤层厚度为1.86m～16.30m，平均11.61m，含夹矸0～6层，一般在3层以上，结构复杂，单层夹矸厚0.10m～0.64m，顶板为砂质泥岩，底板为泥岩，本层属全井田稳定可采煤层。

采煤方法采用综采及综采放顶煤采煤方法，顶煤冒放性好。一、二采区煤层倾角小于12°，现开采煤层顶板为泥岩或砂质泥岩，底板为泥岩或砂质泥岩。井田地质构造属简单类型。副斜井倾角14°。

2 煤矿辅助运输方式现状

根据现代化矿井高产高效的特点，借鉴同类井型经验，并结合矿井实际情况，因地制宜地选择适合本矿的辅助运输方式，将目前比较先进的单轨吊作为南岔煤矿的辅助运输方式。

目前，我国井下辅助运输方式主要有两类：一类为牵引式，一类为自行式。牵引式分为绳牵引单轨吊、绳牵引卡轨车和绞车；自行式分为防爆柴油机、防爆蓄电池、线缆、复式能源、压缩空气等。

3 单轨吊与有轨辅助运输的优缺点分析

3.1 单轨吊辅助运输

单轨吊机车属于井下辅助运输设备的一种，它有空中悬轨运输不受巷道地质条件制约、适应性强、装卸材料方便等特点。机车前后各有一个驾驶室，正副司机两人作业，每个司机各操作机车的一个运行方向，双向运行，可实现自由调头，操作简单，安全可靠。

优点：能有效的利用巷道断面，受底板因素影响较小；有一定的爬坡能力(最高爬坡角度为18°，设计选用14°)，能适应巷道起伏，弯道半径较小(水平转弯半径仅为4m)，机动灵活、经济安全；柴油机车单轨吊可进入多条分支岔道，可以一次运输到位，减少运输中的中转环节，可实现地面到工作面一条龙不转载运输，是近年来发展的新型辅助运输方式；机械化程度较高，生产效率较高，可快速更换运输品种，可实现一机多用；与同功能地轨式运输设备相比，初期投资少，运营费用和维护费用低；井下巷道辅助工作人员少、效率高，符合当前减少及限制井下人员的趋势。

缺点：需有可靠的悬吊单轨的吊挂承力装置，对巷道支护的可靠性要求较高；如用柴油机车单轨吊，存在尾气排放的净化处理，会对井下空气造成一定污染。

潞安局漳村煤矿、潞安局常村煤矿、汾西局水峪煤矿、兖州局南屯煤矿、开滦局唐山煤矿和荆各庄煤矿、新疆伊利一矿和四矿等先后采用了柴油机车单轨吊作为矿井辅助运输都取得了较好的评价，特别是新疆伊利四矿从地面到井下使用单轨吊一条龙的运输，辅助运输环节少，用人少，安全可靠，得到了良好的评价。

3.2 有轨辅助运输

优点：车辆沿固定线路行驶，可靠性高；巷道断面较柴油机车单轨吊巷道断面稍小，对巷道支护的可靠性相对较低；有轨运输适用于各种巷道坡度变化（电机车牵引除外）。

缺点：井下开拓运输系统复杂，绞车运输时(因容绳量有限)需要多次接力运输，安全隐患较大；运输不连续，在运输过程中转环节多，需较多辅助人员操控，效率低；大巷采用电机牵引运输时，对巷道坡度要求苛刻，不适应煤层底板上下起伏的变化；上、下山必须专设防跑车机构和运输过程中的信号通讯设备，管理相应复杂；根据《煤矿安全规程》第358条规定，长度超过1.5 km的主要运输平巷，上下班时应采用机械运送人员。若采用轨道运输时，还需相应的运人设备。

4 经济比较

现就本矿采用单轨吊和地轨绞车运输的经济比较，如表1所示。

表1 单轨吊和地轨斜井串车运输主要经济比较表

由表看出：单轨吊运输前期投资上比地轨串车运输多1 045万元，但是单轨吊运输方式连续化，在运输时间比地轨绞车运输节省30%～40%，比如工作面搬家，比地轨绞车运输节省时间10 d～13 d，而该矿井每天采煤3 636 t，10 d～13d可多出煤3.6万t～4.5万t煤，结合业主要求，所以设计推荐辅助运输采用柴油机车单轨吊（蓄电池机车单轨吊）运输方式。

5 设备选型计算

南岔煤矿辅助运输采用柴油机单轨吊机车牵引方式，完成矿井全部辅助提升任务。

5.1 设计依据

从副斜井井底至工作面最远距离为2 500m，最大坡度为14°。工作制度：年工作日330 d，每天四班作业，三班生产，一班准备。最大班运输量：

运输设备：自制6 t集装箱自重1.3 t，4 t集装箱自重1.1 t。6 t集装箱6个，4 t集装箱6个。人员：65人。矸石：45 t/班。材料：40 t/班。设备：8次 /班。其它：30 t/班。运输最重件重量：21.5 t（整体液压支架）。

5.2 单轨吊选型及校验

（1）设备选型：单轨吊运输系统形成后，设计选用两部DZ1800 3+3柴油机车完成矿井全部辅助提升任务。

（2）技术参数：DZ1800 3+3柴油机车技术参数。水平曲线半径，4 m。垂向曲线半径，10 m。车最大牵引力，120 kN。机车制动力，大于180 kN。最大运行速度，2 m/s。机重量，8 700 kg。最大爬坡能力，24°。

5.3 电牵引机车牵引力计算（只对牵引液压支架校验即可）

根据公式：F=（P+Q）（Sinθ+μCosθ）.

式中：P为牵引机车的重量，kg；Q为机车携带重物的重量，kg；θ为巷道的倾角最大为14°；F为牵引力最大为80 kN，机车重量12 t；μ为吊轨与承载轮之间的摩擦系数0.08；代入数据得，F=112.3 kN＜120 kN，机车牵引力满足要求。

单轨吊从井口到井下最远工作距离为2 500m，柴油电机车下放速度为2m/s，则下放一次所需时间t=1250 s。

6 结束语

该设备机械化程度较高，生产效率较高，可以快速地更换运输品种，并可实现一机多用，符合现代矿井高效生产特点；该设备在井下巷道辅助工作人员少，机动灵活，安全性高，符合现代矿井安全生产理念；该设备总体投资高，但初期投资少，便于矿井初期尽快投产，运营费用和维护费用较低。

［1］ 阚向阳.单轨吊车的设计与应用［J］.机械工程师，2005（9）：110．

［2］ 刘玉水.单轨吊车推广应用中的几个问题［J］.山东煤炭科技，2010（1）：46-47.

［3］ 师文林.煤矿辅助运输系统电牵引单轨吊车的研究［J］.煤炭工程，2007（1）：91-92.

［4］ 赵国平，宋顺妙.煤矿井下用单轨吊车［J］.煤矿机电，1999（1）：28-30．

M onorail Auxiliary Transport Design in Nancha M ine

WANG Zhi-wen

(Nancha Coal Co.,Shenda Group,Xinzhou Shanxi036300)

On the ground of auxiliary transport condition in Nancha Mine,the study evaluates the feasibility ofmonorail auxiliary transport system in themine and introduces the calculation in its equipment selection.

monorail;auxiliary transport;equipment selection

TD527

A

1672-5050（2011）09-0037-03

2011-06-28

王志文（1969—）男，山西宁武人，专科，经济师，从事采矿技术管理工作。

徐树文