煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用

煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用

蔺德贤

中煤科工集团北京华宇工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000

[摘要]：我国煤矿行业最近几年发展非常迅速，推动我国整体经济建设的快速发展。煤矿采掘机械化是我国煤矿现代化发展主要趋势，采掘设备目前普遍向超重化、大型化的方向发展。目前，综采面、综掘面的一线生产设备机械化水准较高，但是煤矿辅助运输系统发展却普遍滞后。

[关键词]：煤矿井下单轨吊机车；辅助运输系统；应用

引言

由于煤矿的特殊性和重要性，一直以来我国对其开采和利用高度关注。现今在煤矿井下运输作业中，较为常用的绞车运输系统由于受到提升能力的限制，使得系辅助运输效率难以得到有效提升。 而基于柴油机动力的单轨吊机车辅助运输系统在采煤运输中的应用，能够有效代替绞车运输，克服复杂的巷道运输环境，实现高效、安全运输。

1单轨吊机车的适用条件

单轨吊机车是通过人员操作，将材料装备等悬挂在顶板或者运输机车上的设备。主要分为柴油机单轨吊、蓄电池单轨吊及吊绳引单轨吊等。其中柴油机单轨吊、蓄电池单轨吊相对灵活一些，绳索单轨吊需要大量的绳索，不能进入到岔道中，相对较为复杂。单轨吊整体爬坡较大，相对水平及斜巷运输能够更方便。单轨吊适应巷道倾角范围大、布置灵活，通常在30°以下使用。绞车系统辅运不提人情况下最大28°。单轨吊对平面曲率要求较小，一般在8m左右，绞车提升一般不小于15m，使用单轨吊有利于巷道布置。

蓄电池单轨吊受到蓄电池本身个体的大小影响，使得蓄电池的单轨吊车的整体功率相对偏小，本身的质量较大，所以较适用于很多牵引力小、功率要求大的的巷道进行人员及材料的运输。柴油机在运行过程中会产生少量有毒有害气体，影响空气质量，所以，在运行巷道就需要一定的排风道对稀有的有害气体进行排放。例如：一台66kW柴油机在巷道上排风量至少要在300m3/min左右。

2煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统概况

煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统可大致分为吊机设备、吊车设备、网络系统三个部分，轨道运输系统中涵盖弯轨、直轨、道岔等部分。目前，国内综采面应用的煤矿井下单轨吊机车以防爆柴油单轨机车、防爆蓄电池牵引机车这两类为主，防爆柴油单轨机车多见六驱结构，型号多为DZ1800 3+3、防爆蓄电池牵引机车可分为两驱、三驱、四驱、五驱，型号可分为DX40、DX60、DX80、DX100。防爆柴油单轨机车动力源为柴油机，动力利用三联泵转化液压油，最终以高压驱动马达运作。防爆柴油单轨机车的驱动指令从驾驶室发出，相对来说，防爆柴油单轨机车的自重更小，目前各矿区使用的六驱防爆柴油单轨机车自重仅为8.7t，且防爆柴油单轨机车的牵引力较大，多数设备的牵引力为120kN，在复杂的井下环境仍旧体现出较为良好的负载能力、爬坡能力。实践证明，六驱防爆柴油单轨机车能够在坡度为24°的斜巷中携带18t综采支架运作。虽然六驱防爆柴油单轨机车性能良好、可靠性高，但是防爆柴油单轨机车的前期购置成本高昂，后期维护成本也较高，设备运作产生的柴油燃烧尾气，对井下空气质量影响较大，我国防爆柴油单轨机车的生产技术尚未完全成熟，多数配件需要国外引进。防爆蓄电池牵引机车动力源为蓄电池，直流电通过逆变器转化为三相交流电，在变频机的转化驱动下运作。防爆蓄电池牵引机车的控制指令从司机室发出，指令为开车、停车、加速、减速等，相较于防爆柴油单轨机车，防爆蓄电池牵引机车的维护费用低、前期投资低（经过测算，前期购置费用不到防爆柴油单轨机车的50%），且防爆蓄电池牵引机车的配件生产技术目前已经发展成熟，配件采购价格较低，后期维护成本较低。但是，防爆蓄电池牵引机车的蓄电池重量大，机车的扭矩、负载能力有限，受限条件更多。

3煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用

3.1轨道部分

结合煤矿进行运输要求，可分别设置轻型轨道与重型轨道，前者主要用运输普通物料，后者足主要用于承载量较大运输作业。运输系统中，结合了巷道顶板环境、围岩条件等对轨道悬挂方式进行合理确定。若是巷道顶板是岩石结构，则选择锚杆式悬挂。若是煤层、地质松软条件，则选择锚索悬挂为宜。轻型梁大多采用单链式悬挂，而重型梁则使用双链时悬挂方式。轨道在连接方面主要包括有法兰板连接与塔扣式连接，前者主要应用于弯道，而后者应用于直道轨道连接。轨道的道岔分为左摆道岔与右摆道岔两种，主要用于岔路、车场方面的布置。岔道控制方面，主要包括气动道岔、机械道岔两类种，气动岔道控制主要借助汽缸推动作用，让道岔与轨道进行啮合。而机械道岔则是纯人工作业，井下采用较少，多为气动式。

3.2煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统在综采工作面安装过程中的应用

综采工作面在正常掘进完毕之后，可根据载荷需求，综合选用两驱、三驱、四驱、五驱防爆蓄电池牵引机车或者防爆柴油单轨机车，逐步撤出综掘设备、综掘零部件等。在综掘设备、综掘零部件撤出完毕后，利用单轨吊可运送综采设备、刮板运输机、支架、煤机等进入工作面安装。一般情况下，综采工作面所使用的支架，其自重不超过15t、巷道坡度不超过15°的情况下，就可直接应用电牵引单轨机车进行安装，若是支架的自重超过15t，巷道的坡度在15°综上考虑，就需要考虑采用六驱防爆柴油单轨机。综采工作面投入正常生产后，煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统能够根据生产需求运输零部件、工作人员、物料等。煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统用于综采工作面、综掘工作面，可直接消除小绞车运输方式带来的掉道、跑车、短绳等安全隐患，且煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统运作全程有司机进行指令控制，运输全过程均可根据实际情况进行调整；煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统可解决小绞车运输过程复杂、劳动强度大、占用设备多、运输效率低等等问题，且在大重量、高坡度的运输要求下，设备即便是在2m宽的巷道中也可运行，而传统的小绞车、无轨胶轮车只能够在坡度不大于12°的巷道中运行，且煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统应用无需硬化巷道底板、拓展巷道宽度。另外，煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用能够大幅度提高综采工作面各种设备的安装速度，在使用地轨运输的过程中，综掘工作面掘进完成后，需要大量时间完善辅助设施，而综掘工作面开始工作就可安装单轨吊，在掘进完毕后单轨吊系统已经安装完善，可直接满足综采工作面的设备运输需求，根据我国各个矿区实际生产效率计算，一个长度为150m的工作面，综采工作面设备的安装时间可提前30d左右。

结语

使用单轨吊运输方式来取代传统的绞车运输方式，这对巷道的坡变、使用范围、灵活性、安装操作方式都是有一定要求的。在很多企业中使用这样的单轨吊系统，能给生产带来更大的便利条件，能够降低运行成本，有利于设备维护与运营，从而提升矿井的工作效率和经济效益。

参考文献

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