单轨吊辅助运输在杜儿坪矿北五北七盘区的应用

李宝荣

（西山煤电（集团）有限责任公司， 山西 太原 030053）

引言

使用单轨吊体积小，机动灵活，适应性强，不怕水，不怕煤，不受底板状况的影响，过道岔方便，连续运输间隔长，用于掘进巷道时能迅速延伸轨道，既安全可靠，经济性也好，可以实现从盘区下部车场至采区工作面的直达运输。

1 煤矿概况

杜儿坪矿北七盘区现采2号煤，盘区准备巷包括北七2号煤轨道巷、北七2号煤皮带巷，盘区可采储量为750万t，设计年产量110万t/年，可采年限5.7年。北七2号煤轨道巷净宽4.2m、净高3.0m，倾角1°～8°，平均4.5°；北五盘区现采2号煤，盘区准备巷包括北五集中轨道巷、北五皮带巷，北五集中轨道巷宽4.2 m、净高3.0 m，倾角1°～5°，平均3°。北七轨道巷与北五集中轨道巷全程约5 500 m。62709和62517使用的支架质量为13 t，收起后最小高度为1.2 m，宽1.43 m。

盘区原辅助运输方式为绞车运输，材料及设备从盘区下部车场经盘区斜坡至盘区轨道巷，采用JM-28型绞车进行提升。盘区轨道巷至工作面切眼采用调度绞车无极绳绞车进行拉运，盘区轨道巷采用JD-11.4型调度绞车，工作面轨道巷采用JWB-55BJ无极绳绞车。

经过技术方案对比，确定在北五、北七盘区采用单轨吊辅助运输方式，代替原来的绞车拉运。单轨吊运输设计路线为北七盘区至62709顺槽兼顾北五盘区62517，62709轨道巷现已开口；62517轨道巷还未开口施工，安装单轨吊设备主要服务于北五、北七盘区掘进工作面材料运输，将来为回采工作面设备安拆服务。

2 单轨吊运输方案（见图1）

图1 单轨吊运输设计示意图

2.1 设备选型及计算校核

最大坡度8°，需运输的支架为13 t。

按最重设备（支架）计算单轨吊所需牵引力F=[12.5（机车自重）+13+2.2（设备与起吊梁质量）]×9.8×sin8°（最大爬坡角）+[12.5+13+2.2]×9.8×cos8°×0.03（滚动摩擦系数）=45.8 kN。

所需牵引力=45.8×1.15≈52.7 kN。

依据以上计算，选用DX80蓄电池单轨吊（技术参数见表1）可满足运输要求。

表1 DX80型单轨吊技术参数

2.2 单轨吊运输时间

DX80蓄电池单轨吊运输物料是平均速度约1.0 m/s，空载运行平均速度约1.5 m/s。

1）62709运输总距离2 900 m时，装卸各需要0.25 h，共计0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄电池机车运输物料往返一趟（5 800 m）所需时间为（2 900÷1.0+2 900÷1.5）/3 600+0.5=1.8 h。

2）62517运输总距离2 300 m时，装卸各需要0.25 h，共计0.5 h，因此在62709巷道DX80蓄电池机车运输物料往返一趟（4600m）所需时间为（2 300÷1.0+2 300÷1.5）/3 600+0.5=1.6 h。

2.3 单轨吊续航能力

电池充满一次需8 h，可供单轨吊运行16 km。结合实际及运行成本，为保证单轨吊运输能力：每台机车需配1块备用电池。

2.4 设备配置

为协助单轨吊工作，结合实际工作环境及经济性，拟用设备：

DX80防爆蓄电池单轨吊2台，配6 t梁6套，用于运输物料；16 t梁2套，用于运输支架；另配换电池装置2套，备用电池2块。

I140E轨道5 500 m及轨道吊挂配套件等。

2.5 机车结构

蓄电池单轨吊机车运输物料进入工作面各部件顺序：制动车—驱动部1—3个6 t起吊梁（或者16 t梁）—驱动部2—司机室1—驱动部3—控制车—电池车—驱动部4—司机室2。

2.6 轨道安装标准

轨道采用德国工业标准（DIN20593）的专用轨道I140E，采用标准直轨，每节长2.25 m，宽68 mm，高155 mm，中板厚7 mm；材料屈服应力500 MPa。单根轨道允许垂直夹角3.5°，水平夹角±1°（如图1、2）。巷道弯轨水平曲率半径4 m，垂直弯轨曲率半径10 m。水平弯轨间及轨道与道岔连接处均采用专用法兰螺栓连接。

轨道采用双锚杆单悬挂板链条悬吊方式悬挂。轨道的悬挂点由Φ22 mm两根锚杆悬吊，单根锚杆锚固力不小于100 kN。每隔5根轨道两侧链条侧拉预紧；在工作面顺槽中，有断层处巷道较高，在每根轨道两侧侧拉，防止轨道晃动。悬挂板由双锚杆固接后与链条销接，链条通过U型环与轨道吊耳连接，确保轨道具有应有的承载能力。

挂接方式如图2、图3所示（轨道高度的调节可调节链条长度来实现）。

2.7 系统设计

系统设转载区一处，位于北五四斜坡顶端车场，用于物料、设备的转载，转载区铺设双股轨道，为方便转载，其中一条单轨吊轨道与地轨中心线重合；设充电检修区一处，用于机车停放、充电。

转载所需高度H=1 800 mm（顶板至司机室高度）+1 200 mm（支架高度）+200 mm（安全距离）≥3 200 mm。

运输巷道所需高度H=1 200 mm（顶板至起吊梁底高度）+1200mm（支架高度）+200 mm（安全距离）≥2 600 mm。

充电区要求独立回风。换电池小车在巷道置于一侧，充电区设两个充电位置，其中一个位置有电池，另一个位置为空位，机车更换电池时，先将没电的电池置于空位，然后挂接充好电池。

充电平台宽1 300 mm，电池宽900 mm，电池距需大于500 mm，布置充电区巷道宽度约4.2 m，充电硐室长约30 m。

图2 轨道悬挂方式图

图3 轨道侧拉示意图

3 巷道要求

1）保证单轨吊轨道悬挂锚杆单根锚固力达100 kN，安装时要做抽样测试；

2）要求所有巷道倾角或轨道安装倾角不超过8°。

4 单轨吊辅助运输与绞车运输方式比较（见表2）

表2 单轨吊辅助运输与绞车运输比较

经综合对比得出，采用单轨吊运输在施工时间、运行速度、安全效果方面，相比传统绞车、无极绳辅助运输方式具有优势。

5 结语

单轨吊辅助运输方式在北五北七盘区的应用，解决了杜儿坪矿以往绞车运输非连续运输、运输环节多、系统复杂的问题，避免了传统绞车运输方式的断绳、脱钩、翻车、跑车等隐患，提高了运输效率，运行安全可靠，对杜儿坪矿其他采区的辅助运输方式优化具有良好的借鉴意义及参考价值。