摘 要：为了提高煤矿井下辅助运输系统的效率，通过对单轨吊适应性、巷道断面的分析以及机车选型计算，构建了单轨吊辅助运输系统，并提出了单轨吊辅助運输系统推广应用的关键环节.这对改善运输环境、提高运输效率、保证运输安全具有重要的现实意义。

关键词：煤矿辅助运输 单轨吊

一、概述：以某矿81采区为例，因巷道输送距离长，运输量较大，且有多处转弯，如果采用传统绞车运输方式，设备投入量大，占用人工较多，安全隐患相对较大。且81采区巷道底鼓量大，采用传统绞车运输，需进行多次巷修工作。本文通过对传统运输绞车与柴油机单轨吊全面论证比较，确定最终运输方式。

二、轨道提升设备选型计算

巷道技术参数：南翼轨道大巷 断面B×H=mm

81采区轨道上山 断面B×H=mm，前期兼出煤。

81采区左翼采用大巷布置方式，右翼采用上山布置方式，轨道上山长度为1200米，巷道坡度为10o。

工作面机、风巷最小长度1200m，最大长度2000m，平均长度1600m，坡度平均120，最大坡度180。安装支架期间提升重量最大，72煤若采用一次采全高开采，需要选用ZY型液压支架，整架重量为21.4t，其中最大件顶梁重量为7.2t。

物料及支架运输路线为：南翼轨道大巷→81轨道石门→81轨道（左翼）为电机车运输；81轨道右翼、采区内部工作面为提升装置运输。

该矿对前期采区辅助运输方式选择了两个方案（单轨吊和绞车）进行了比较，具体比较方案如下。

（一）、柴油式单轨吊方案

1、柴油单轨吊布设方案

（1）、柴油机单轨吊可实现整架吊装，ZY型支架整体尺寸00mm。在81采区轨道上山生根点外施工一换车站，前期采用两辆牵引机车，一辆机车服务81采区轨道上山及7105工作面风巷，一辆机车服务7105工作面机联巷及机巷。随掘进开拓单轨吊轨道延伸。后期工作面安装期间，均采用单轨吊运输设备。

（2）、前期服务地点现场条件：

7105工作面下部车场→7105风巷预计巷道长度2200米，最大坡度12°，平均坡度约10°。

7105工作面下部车场→7105机巷预计巷道长度1500米，最大坡度18°，平均坡度约13°。

（3）、最大设备重量及尺寸：

7105工作面将采用ZY型液压支架，设备最大重量22吨，尺寸00mm（长*宽*高）。

（4）、单轨吊牵引力计算及机车选型：

根据柴油单轨吊设计原理，单轨吊整体运送21.4t液压支架，行走最大坡度18°。

α=18°（线路最大坡度）、W1=21.4 吨（设备最大重量）、W2=9.6吨（机车自重）、W3=5.6吨（SLG8.X 系列起吊梁自重）、W4=0.5 吨（拉杆及线管重量）、f=0.03（机车运行阻力系数）、g=9.8

综上：选用DZ22003+3型柴油机单轨吊最大牵引力140KN，满足7105工作面的使用要求。

（5）、对巷道高度的要求：

顶板至轨道底高度为650mm，轨道加液压支架高度为2500mm，预留200mm的起吊距离，综上要求巷道高度3350mm。

②起吊间及检修间的高度要求：

起吊间的高度不低于3950mm，维修间单轨吊轨道底至底板高度为2000mm。

③物料运输时的总高度等于以下各项之和：

巷道顶板到轨道底端的高度为 650 mm

轨道底端到矿车顶部的高度为 2000 mm

底板安全运输距离为 200 mm

总高度=650+0 mm，此高度为单轨吊运输物料时所需巷道高度。

④人员运输时的总高度等于以下各项之和：

巷道顶板到轨道底端的高度 750mm

轨道底端到起吊梁底部的高度 750mm

人车舱高度加起吊梁 2300 mm

底板安全运输距离为 200mm

即总高度=750+0m，此高度为单轨吊运输人员时所需巷道高度，（以人车仓1.620m高为例）。

①、DZ在运送22吨液压支架（支架重量+设备自重=38t），行走在18度坡上时的速度为0.5m/s，由于下部车场以及工作面风巷平均坡度仅为13°，从下部车场至工作面的平均速度设为0.8m/s。空车返回时速度1.5m/s。

以运送巷道全长2200米计算，运送一台支架往返需要80分钟。起吊支架以及在工作面放置支架的时间和为1小时。

综上：完成一台支架的运输需要的时间大约为2.5小时，一个圆班按运输16小时计算，运送支架6架。

②、DZ一次可以运送矿车6辆，设总重为18吨物料时（物料重量+设备自重=33.7T），行走在平均坡度13°的坡度时，机车的平均速度设为0.8m/s. 空车返回时速度1.5m/s。endprint

以运送巷道全长2200米计算，运送18t物料往返需要70分钟。

③DZ运输总重量60人员+人车舱=7500kg，起吊梁重量=3500kg，总重量为21吨，行走在平均坡度13°的坡度时，机车的速度可以达到1.3m/s。

以运送巷道全长2200米计算，运送人员时往返大约需要60分钟。

（1）柴油机单轨吊机车对井下条件适应性较高，主要体现在体积小，机动灵活，通过巷道断面小，转弯半径小。一台机车可以在数个工作面进行作业。其悬吊轨道延伸比较简单，可在多岔道长距离范围内运输。由于是吊挂式运输，与巷道底板状况无关，除日常的运人、运料和运设备以外，还可实现重型液压支架的整体搬运。

（2）单轨吊机车本身的运载能力可以很大，且有较强的爬坡能力，最大爬坡角度可达30°，柴油机单轨吊机车系统具有较快的运行速度，最大速度可达2.4m/s。

（3）柴油機单轨吊机车可根据不同的运输任务要求，选择不同型号的专用起吊梁设备，可以灵活的完成对井下人员、材料、设备以及重型综采设备的运输任务。

（4）柴油机单轨吊配备独立的钳型导向装置，用以防止脱轨事故的发生。速度保护装置减少了一坡三档等防护措施。

（5）单轨吊可以实现支架整体运输至安装地点。

3、单轨吊运输系统缺点：

（1）、由于单轨吊系统以柴油机为动力，有一定尾气排放污染。

（2）、单轨吊运行噪音大。

（3）、单轨吊系统对巷道高度有一定要求，同时单轨吊轨道受巷道顶板影响较大，因顶板变形会造成单轨吊轨道变形，影响单轨吊使用。

掘进开拓期间，81轨道上山需使用绞车提升物料，7105工作面在掘进开拓施工期间，需安装无极绳绞车提升物料。待81轨道上山施工完毕后，安装一部轨道运输绞车，工作面安装期间，因受无极绳绞车提升能力影响，需将支架解体运输。

由于轨道绞车需安装在81轨道上口，在前期掘进期间，各施工地点需另行安设矿用调度绞车，待81轨道施工完毕后，方可安装。故采用轨道绞车方案存在以下缺点：

（1）、运输能力低。多部绞车运输环节多，时间消耗在人工多次倒车、联车和摘挂钩上，而且绞车本身速度不快，如JD-4型绞车为1.305m/s，因此运输能力相对较低。

（2）、运输环节多。需要多名绞车司机、车场信号把钩工，效率低，人员占用量大，劳动强度较大。

（3）、占用设备多。需占用绞车、开关、各种小型电器及电缆等，增加了安装和维护工作量。

（4）、轨道系统受巷道底板变形影响大。

（5）、需增设多个绞车硐室、躲避硐室、打点硐室等。

（6）、由于使用多部绞车，易造成跑车和矿车挤人等事故。这给运输现场安全管理带来了很大的难度。

（7）、绞车的安全设施较多，需配备“一坡三档”、声光信号等。

（8）、由于设备众多、环节复杂，加大了安全管理的难度。

（1）、相对单轨吊系统不存在尾气排放和噪音影响。

（2）、轨道绞车使用、维修成本较单轨吊低。

（3）、轨道绞车对巷道高度及顶板质量要求较单轨吊低。

（三）、轨道绞车及单轨吊成本投入比较

通过上述分析论证，采用柴油单轨吊系统在总费用投入方面较轨道绞车运输方式少投入1719万元，在运输效率、系统的安全性能方面要优于轨道绞车运输方式。

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