单轨吊辅助运输在大倾角矿井中的应用实践

单轨吊辅助运输方式

在大倾角矿井中的应用

1.矿井概况

张家沟煤业有限公司位于宁武县西马坊乡张家沟村南，行政区划属宁武县西马坊乡管辖，是山西宁武煤业集团五个煤业公司之一，井田面积2.7856平方公里，矿井保有储量2310万吨，设计井型为0.9MT/a；井田位于宁静向斜的中部，倾角为12°～29°的单斜构造，井田内批准开采的煤层有侏罗纪2号、3号煤层，两煤层平均间距36m，全井田划分为一个水平，即2号煤层为主水平，水平标高+1420m。3号煤层为辅助水平，与2号煤层联合开采，其中2号煤平均煤厚5.4米，局部有伪顶0～0.3米，直接顶为砂质泥或泥岩，老顶为中细-中粗砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩；矿井采用斜井立井下山综合开拓，其中副斜井全长220m，倾角25°为穿层岩巷，砌碹支护，半圆拱巷道，净宽3.9米，净高3.9米，净断面：13.58m2；材料下山全长650m，倾角0°～23°，锚、网、索、喷联合支护，半圆拱巷道，净宽4.5米，净高3.8米，净断面14.93㎡。

2.单轨吊简介

单轨吊作为煤矿的一种辅助运输设备，具有安全性强、驱动力大、适应性强、经济效益可观的优点，是适应我国大多数煤矿的辅助运输设备。

2.1单轨吊对巷道的适应性强

2.1.1单轨吊作为一种辅助运输装备，对巷道坡度适用性比较强。

电牵引机车运输坡度达15°，柴油机车运输坡度大达到24。，对巷道的水平曲线半径可达到4m，竖曲线半径达达到10m,可应用于在一般平巷、斜巷、

采区变坡轨道平巷、大巷等多种巷道中，具有较强的适应性。

2.1.2单轨吊需要的巷道宽度比较小

电牵引机车设备最宽仅1m,柴油机车最宽1.2m，该装备与地轨运输相比对巷道安全间隙要求不严格，巷道宽度容易满足要求。

2.1.3单轨吊对巷道高度不高

运输综采支架时，巷道高度为支架最低高度加1.3米就能够满足要求。

2.1.4巷道的支护条件

可以采用锚杆支护巷道、架棚巷道等。适应性较强。

2.2单轨吊用途较广

单轨吊作为一种比较理想的辅助运输装备，用途比较广泛，可以在多种条件下运输多种设备材料和物料等。

2.2.1运输种类

单轨吊既可以运输采掘工作面各种物料、设备，又可以挂上人车作辅助运人使用。

2.2.2使用形式

单轨吊既可以作为综掘机跟皮带的辅助后配套用，又可以用来运输安装撤出期间的材料设备，还可以在工作面正常生产期间的物料供应。

2.3单轨吊的驱动力变化范围大，运输能力大

单轨吊有多种驱动力的形式，驱动力可由27kN到120kN，可运载24吨以下的重物，在国内的轨道运输的辅助运输设备中属运输能力最大的。例如，太矿电器发展有限公司公司生产的DX80机车一次可运输6吨的集装箱3个，也可以一次运输24吨的综采液压支架1架。大的运输能力和驱动力的特点，是比较适合我国煤矿的特点的。

2.4单轨吊运输具有网络化的优势，可充分节省运输资源。

在斜巷中使用的辅助运输装备，如卡轨车、小绞车、梭车等，大都是在固定地点使用，一部设备只能服务于一条巷道或巷道的一段，一个采区多个采煤工作面和掘进工作面，需要布臵多台设备，方能保证辅助运输的需要。使用单轨吊运输，各巷道之间的单轨吊轨道线路可以通过道岔、弯道等联成

一体，形成一整套单轨吊网络系统，一部单轨机车可以服务于多条巷道多个工作面，也可以多部机车服务于一条巷道集中进行运输完成运输量较大的运输任务。

3.矿井辅助运输方式选择

结合井田煤层赋存条件及矿井巷道设计中副斜井及材料下山坡度大、巷道长、中间拐弯多，设臵提升绞车功率大、辅助安全设施复杂、配套绞车房及通风巷工程量大等因素，矿井选用了一套DLZ110F型矿用柴油动力单轨吊机车使井上下为一套提升设备，担负从副井井筒到一采区单轨吊上山尽头的全部提升运输任务。其技术参数为驱动单元4+3（7驱），最高功率为81kW；气缸个数为4个；冷却方式为水冷却；自重为6000kg；驱动轮直径为355mm；最大牵引力为140kN；最高速度为2m/s；转弯半径水平为4m，垂直为8m；吊轨最大倾角30°，机车最大载荷为20吨；MHZZ-16DUO液压提吊梁，最大载重量32t；单轨吊专用BTS 型制动小车；SK-20型人车；小车自重200kg。

4.单轨吊设计及参数验算

4.1设计依据

4.1.1矿井年产量：900 kt/a

4.1.2工作制度：330d，16h

4.1.3井筒特征：斜长，220 m ，倾角，0～25°；

一采区材料下山长度，650m倾角，0°～21°

首采工作面回风顺槽长度850m，倾角0°～5°；

井底车场长度200m；

最大运输距离1920m，最大倾角25°

4.1.4提升方式：单轨吊车

4.1.5散矸容重：1.6t/m3

4.1.6最大班提升量：

材料及设备每班3箱；

矸石提升每班3箱；

每班下放炸药、雷管量：各1箱；

每班其他作业次数；2箱/班；

配臵4个3m3自卸式集装箱，每个集装箱重量为860kg；

最大件为端头液压支架分体件，最大件重16t；

最大班下井人数：80；

4.2单轨吊运输能力计算

4.2.1列车牵引能力理论计算

列车在牵引状态时，机车的牵引力F（单位N）与列车的静阻力和惯性力是平衡的。

F=W o+W i+W a

式中： W o——基本阻力，N；

W i——坡道阻力，N；

W a——惯性力，N。

W o=（P+Q）g〃ω

式中：

P——列车质量（机车自重6000kg、起吊梁2000 kg、司机体重150kg、制动车400kg）；

Q——货物质量（运输最重件质量：取液压支架分体后最大件质量16000kg）

g——重力加速度，取9.81m/s2；

ω——列车运行阻力系数，取0.02。

W i＝（P+Q）g〃i

按上坡时计算。

式中：

i——单轨坡度，井筒倾角为α=25°，即i=tg25°=0.466。

W a＝（P+Q）γ〃a

式中：

γ——惯性系数；