振兴煤矿井下单轨吊运输系统设计

【摘要】煤矿传统的辅助运输形式越来越不适应煤矿现代化的需要。为改变传统的运输系统，振兴矿井采用了柴油机车牵引的单轨吊车设备。本文介绍了振兴矿单轨吊系统的设计思路和该系统的使用中存在的问题及其解决方法。

【关键词】 煤矿；单轨吊；运输；设计

1、矿井概况

山西长治振兴煤矿年设计能力为90万t，主井为轨运合一斜井，装备强力皮带机和绞车，副井为立井装备双钩罐笼。井下均配备了大型高效的综合机械化采掘设备， 其中液压支架整体设备单重达15t，同时巷道材料用量大，工作面距离远，仅从井底车场到151101综采工作面的距离就近2000m，并且随着采掘的延伸距离还将不断增加。因此要想适应综采、综掘的高速度，做到采、掘、运能够相辅相成，提高矿井的综合效益，必须考虑采用新型高效的辅助运输系统。如果仍沿袭着老式小绞车、无级绳牵引等分段运输方式，将会严重限制采掘机械化优势的发挥，影响矿井全员效率的提高。因此该矿井的辅助运输系统设计决定采用探讨新型的辅助运输设备。

2、新型的辅助运输设备的现状及其特点

一般情况，辅助运输设备种类，主要是由矿井的地质条件和开采的范围大小所决定的。自行式单轨吊设备连续运行距离长、机动性好，绳式牵引设备爬坡角度大，牵引吨位大，但运行距离较短。一般在巷道坡度允许的情况下，自行式的设备往往被优先选用。如果巷道顶板较好，则可考虑选用自行式单轨吊车。针对振兴矿的具体情况来看，从井下换装站到开采初期的一个工作面151101的距离约为2000m，巷道的坡度普遍为2°～4°之间，个别地段达10°，巷道顶板条件良好，除在下部车场有少量砌碹和部分锚喷支护外，其余均为U型支架、锚杆支护，问题是在部分巷道中存在较严重的底臌现象，正是巷道的底臌现象，使得所有在地面行使的辅助运输设备都难以适应，而使用单轨吊车系统则可以避开这种不利条件。

振兴矿所选防爆柴油机单轨吊车型号为DZ120Y-3，利用柴油机车牵引，采用低速大扭矩液压泵达直接驱动，整机重量轻，占用空间小。驱动前置，拉动重物前进，较推动重物前进减少了拧轨道概率。使用闭式液压系统，各类保护齐全，安全性高。其主要特点为：

1）机车及牵引物均悬吊在一条天轨上悬空运行，不受巷道底板状况的影响和约束。2）机动性能好，转弯半径小。可在复杂、多支的线路上实现多点运输。3）可连续运输，在巷道条件允许的情况下，在其单轨系统内可不经转载，把物料、设备、人员直接运至任何地点。4） 运量大，爬坡能力强，最大爬坡可达18°，速度为1.5m/s、坡度为10°时，牵引重量达20t多，可整体调运液压支架、大型变压器等重型设备。5）通过液压马达可自动起吊重物，方便快捷。专用集装箱可自动翻转卸料，牵引人车可运送较多的人员，大大降低工人的劳动强度，提高了工作效率。6）运距长，内燃机单轨吊车加油一次一般可连续满负荷运行约25km。7）目前，综采工作面的下顺槽，既安装有转载机、皮带机等运输设备，又安装供电设备和液压泵站组成的设备专列，造成下顺槽内布置对设备多，巷道的有效断面小，不利于机电设备和支护材料的运输，同时，连接工作面设备的电缆、液压支架、喷雾泵站的高压管路、防尘管路都裸置于巷道地板上，随着设备专列的定期移动而井下人工拖拽，常常导致这些缆线的损坏，造成很大的安全隐患。

在单轨吊上安装可以行走的滑轮组和悬挂吊钩，设备专列后方的缆线可直接挂在吊钩上，随着设备专列的定期移动可自行滑移，当需要进出支护材料或设备时，可卸下这些管线，将1-2吨的手拉葫芦直接挂在行走部件上即可实现支护材料或设备的运输，运输的动力可借助设备专列前移用的调度绞车，无需额外增加动力设备可实现机械运输，非常方便的实现综采设备的定期向外移动。

3、单轨吊系统需要解决问题的及其相应的处理方法

3.1散料换装问题的解决

一般在条件允许的情况下，辅助运输设备应尽量单一化，最好是从地面经大巷、上山、顺槽直至工作面，达到不间断运输。但是， 振兴矿的地质条件为副井角度为25°，超过了单轨吊的最大爬坡能力，从而限制了单轨吊车在主斜井运输的可能性。需要运输的设备、物料通过主斜井绞车送到井下，然后在井下换装站进行换装。由于散料（沙子、石料、水泥、矸石等） 都是装在容器中运输的，井上地轨系统的容器为固定矿车，井下单轨吊系统的配套容器为集装箱，由于两者的形状尺寸相差较大，因此给换装带来了麻烦。为此在设计中采用了在换装站用单轨吊车的液压起吊梁直接从地轨上把矿车吊起来运输的方法，这种方法只需给矿车做个简单的专用吊具即可解决问题，通过改进可一次吊装3辆矿车，满足了物料运输的需要。

3.2轨道悬吊问题

振兴矿井下的巷道支护随着地质状况的不同而变化，有的地段为砌碹、有些为梯形支架，对于砌碹和岩石顶的巷道，均采用锚杆悬吊。对于梯形支架处均采用在梯形支架横梁之间设两个小短梁的方法（如图1）。这样不但降低了每个梯形支架横梁上的集中载荷，改善了受力条件，另外还使得轨道安装变得简便而灵活，这对于提高轨道的平直度十分有意义。

3.3调车问题的解决

振兴矿根据运量需要，虽然单轨吊车具有正反向驱动的功能，但在吊运不同货物（设备、型材、散料） 时，常常需要更换相应的起吊设备，另外在机车或其配套设备发生故障需要调换时，都要用正常的单轨吊车在天轨上进行调度。为满足调度要求，设计采取几个专门的渡线道岔定型产品，构成了几组调车线。这种方法不仅使调车问题变得简单了，而且还大大减少了巷道工程量，节省了投资。

3.4轨道高度的确定

单轨吊车的轨道高度的确定是设计中一个需要重视的问题。轨道定得过高， 则巷道高度随之增加，从而加大整个巷道的工程量，造成浪费，若轨道定矮了，势必要影响大件设备的正常起吊和运输。根据调研结果来看，均存在部分地段轨道高度不够的问题，影响了单轨吊车的正常使用。振兴矿使用的最大最高件为15t 液压支架。支架收缩后的高度为1130mm。在设计中以此确定运输线路的轨高为2150mm，换装站处，地轨和天轨重合，考虑大型平板车增加的高度，轨高定为2180mm； 人车库、吊车线的轨高，以人车高度1140mm、保证人员上下方便，定为1180mm。另外，在经过线路变坡点时设备的两端产生的上下起伏，轨道的安装误差，地面的不平整，均要考虑适当增加吊轨高度。

4、结束语

振兴矿井单轨吊投用2年多的实践表明，井下单轨吊运输系统的设计方案不仅很好的满足了井下运输需要，而且安全、可靠、方便， 保证了矿井的正常生产。尤其是综采设备的安装、撤除更能实现快速、安全和高效，因此作为矿井生产的一个重要环节，在辅助运输设备的选型及系统设计时，单轨吊运输不失为既安全又高效的选择。

作者简介

尹成排，工程师，山东科技大学毕业，先后任新汶矿业集团协庄煤矿工作机电科长，运输科长，修理厂厂长，山东矿业管理集团公司副总工程师。