双绳牵引单轨吊在矿井辅助运输中的应用

高 胜

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿， 山西 阳泉 045008）

1 工作面概况

阳煤一矿北翼十二采区81210工作面进风巷位于十四采区以东、81209工作面（正在回采）以西、程庄井田以南、十二采区辅助回风巷以北。本工作面为综采放顶煤工作面，巷道布置在15号煤层中。进风巷服务于81210工作面，工作面回采时，用作进风、运煤、行人、进料等。进风巷为沿15号煤底板掘进的煤巷。进风巷设计长度1 586m。

2 单轨吊车特点及构成

钢丝绳牵引单轨吊是利用无极绳连续牵引车和国外进口的柴油机单轨吊进行了有机整合形成的一种新型辅助运输设备，具有结构紧凑、重量轻、噪音低、无污染、安全可靠、操作维修方便、巷道利用效率高、使用成本低等特点，有效克服了传统地面无极绳连续牵引车带来的地面铺轨繁琐、投入建设费用高、维护难度大、且不能载人运输等缺陷，同时克服了国外的柴油机单轨吊机车投入成本高，噪音和空气污染大、易爆，维护保养费用多难度大等缺陷。

钢丝绳牵引单轨吊由无极绳绞车主机、五轮张紧器、双牵引车（由2套储绳梭车、2套超速自动保护安全制动小车组成）、若干起吊梁、运人车以及连接杆、轨道轮组、尾轮、钢丝绳、专用钢轨以及通讯控制电器组成。

轨道直接用链条悬挂在隧道拱形钢架上，或选择锚杆悬挂链子的方式固定轨道，每个固定点只需两根锚杆和一条链子即可固定。起吊梁动力源采用矿井本身的气压源。采用自主创造发明超速自动保护装置，实现对运输及人员的安全保障。设备安装十分简单，吊轨系统维护量很小，钢丝绳牵引单轨吊车只需要2名司机即可完成运输任务。

3 无极绳牵引单轨吊车系统基本参数（见表1）

表1 无极绳牵引单轨吊车系统基本参数

4 双绳牵引单轨吊选型

4.1 工作面及运输条件

最大运输长度为1500m，巷道宽为4.5m，巷道高为3.2～4.0m，最大运输倾角为15°，2处拐弯运输最大件（支架含平板车）重量为30 t，每次输送人员20人次；轨型为I140V。拟订钢丝绳选用：6×19S-Φ26 mm， 运 距 按 1 500 m， 拟 选 机 型DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车。

4.2 所需牵引力计算

F牵=（G+G0）1 000gμ（μ1cosβmax+sinβmax）+4μ2qRgL.式中：G为列车组自重，取4.5 t；G0为运输最大重量（含平板车重量），取30 t；βmax为运行线路最大坡度,取 15°；μ1为列车运行阻力系数，取 0.02；μ2为钢丝绳摩擦阻力系数，取0.25；μ为牵引力富余系数，取1.2；qR为单位长度钢丝绳的重量，取2.43 kg/m；L为运输距离，取1 500m；g为重力加速度，取9.8m/s2。

将数值代入公式得：F牵=148 567N≈148.57 kN。

4.3 无极绳绞车选型

通过计算及巷道使用运输的条件，确保运输能力及运输重量符合要求，单轨吊的最大牵引力量为148.57 kN。综合分析，拟订采用DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车，各项参数符合要求。

4.4 功率验算

式中：N为实际消耗功率；F为牵引力，取148.57 kN；V为低速牵引重车时速度0.72m/s；η为绞车传动效率0.80。

将数值代入公式得：N≈133.713 kW。

式中：K为功率富余系数（DS160/160PS型双滚筒双绳牵引单轨吊车功率备用系数为1.1）；N1为电机功率，取160 kW。

将数值代入公式得：K≈1.2。

经验算双滚筒双绳牵引单轨吊车电机功率富余系数大于1.1,符合煤安规程要求。因此，选用DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车的功率满足使用要求。

5 选型钢丝绳

依据MT/T 988-2006《无极绳连续牵引车》行业标准第5、4、7条的规定，绞车滚绳筒上绳衬直径应满足以下要求：抛物线滚绳筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的50倍,因此我们选用Φ26mm钢丝绳用作牵引。部分钢丝绳技术参数，如表2所示：

1）钢丝绳选型。26NAT6×19S+FC1670SZ372型钢丝绳（GB/T8918）

根据前面所述，选用DS160/160PS型双滚筒双绳牵引单轨吊车的滚筒直径为Φ1 400mm，选用Φ26mm的钢丝绳，绳径比为53.85≥50，符合行业标准要求。

2）钢丝绳强度验算。由于DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车驱动方式为双滚筒抛物线式，在安装主绳平衡装置后单根主绳上的牵引力为总牵引力的一半，即：

表2 钢丝绳技术参数表

将数值代入公式得：F单牵=74.28 kN。

式中：n为钢丝绳安全系数；Qz为钢丝绳破断拉力总和（手册选），取372 kN；Smax为钢丝绳最大牵引力，取68.46 kN；Sc为钢丝绳张力初选值，取10 kN。

将数值代入公式得：n≈4.73＞3.5

符合《煤矿安全规程》中规定：运物时钢丝绳安全系数n不得小于3.5，从以上计算可以得出所选的Φ26mm钢丝绳在已知的工况条件下能满足安全使用要求。

6 单轨吊运输的分析

钢丝绳牵引单轨吊车满足阳煤一矿运输要求和条件，实现了不同坡度的连续运输，具有很好的适应性。双绳牵引单轨吊车采用双绳牵引技术，使单轨吊受力更平稳，实现了大吨位综采设备的安全高效运输。该单轨吊实现人员运输及全程监控，有效预防各类事故的发生。牵引车及轨道上各种车辆均采用卡轨式结构，任何时候均不会出现掉道现象；具有双重制动保护功能；主机的制动装置和安全制动小车的断绳制动保护装置。钢丝绳牵引单轨吊车不仅可以作为综掘机高效掘进巷道的后配套辅助运输系统，而且也可作为工作面安装的运输系统使用，可以节省工作面安装前的准备时间。