鎮(zhèn)城底礦單軌吊懸掛錨桿載荷計算分析

李寶榮

（西山煤電（集團）有限責(zé)任公司總調(diào)度室， 山西 太原 030053）

引言

鎮(zhèn)城底礦井田以斷層、鉆孔連線及主要大巷延伸線為邊界，劃分為東、西、南三翼。東、西兩翼已經(jīng)回采完畢，南翼劃分為南一、南二、南三、南六四個采區(qū)。采區(qū)布置及開采順序原則上為由近及遠(yuǎn)前進(jìn)式開采，煤層群先上層后下層，即先采2、3號煤，再采8號煤。礦井原煤以2、3號煤和8號煤按1:1的比例進(jìn)行配采，目前現(xiàn)采采區(qū)有兩個，即南一下組采區(qū)、南六上組采區(qū)，目前2、3號煤采掘活動主要在南六上組采區(qū)，接替采區(qū)為南三上組采區(qū)；8號煤采掘活動主要在南一下組采區(qū)，接替采區(qū)為南六下組煤采區(qū)[1]。

目前，鎮(zhèn)城底礦南六下組煤軌道大巷采用無極繩運輸方式，材料設(shè)備進(jìn)入工作面需要多次轉(zhuǎn)載，且礦車容易掉道，安全隱患突出，因此礦方?jīng)Q定采用先進(jìn)輔助運輸方式單軌吊作為南六下組煤的輔助運輸方式，本文通過對懸掛錨桿的錨固力計算，得到有效的承載單軌吊六設(shè)備的重量的錨桿選型結(jié)論[2-3]。1 25 t起吊梁吊裝示意圖（如圖1所示）

圖1 25 t起吊梁吊裝示意圖（單位：mm）

其中軌道間距為2.25 m，起吊梁小車間距為2.01 m和1 m。

2 承載23 t液壓支架受力分析

承載23t液壓支架，起吊梁自重3t，總重26t，8個承載小車平均受力，則單個承載車受力[4-6]如圖2所示。

圖2 單個承載車受力示意圖

2.1 當(dāng)承載小車在其吊點正下方

如圖3所示，吊點對左側(cè)軌道的起吊力F1滿足：

圖3 承載車位于吊點下方受力示意圖（未標(biāo)單位：mm）

代入數(shù)據(jù)計算得：F1=1.806 t。

吊點對右側(cè)軌道的起吊力F2滿足：

代入數(shù)據(jù)計算得：F2=0.347 t。

則吊點所受總力為：

2.2 當(dāng)?shù)觞c兩邊軌道承載4個承載小車（見下頁圖4）

設(shè)：右邊第一個小車距吊點距離為x mm。

吊點對左側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1滿足：

吊點對右側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2滿足：

圖4 4個承載車受力示意圖（未標(biāo)單位：mm）

則吊點受總力為（其中0≤x≤1000）：

2.3 當(dāng)?shù)觞c兩邊軌道承載3個承載小車（見圖5）

設(shè)：右邊第一個小車距吊點距離為x mm[7-8]。

圖5 3個承載車受力示意圖（未標(biāo)單位：mm）

吊點對左側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1滿足：

吊點對右側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2滿足：

則吊點受總力為（其中0≤x≤1000）：

當(dāng)x=0時，F(xiàn)吊點有最大值5.40 t。

2.4 當(dāng)?shù)觞c兩邊軌道承載2個承載小車（見圖6）

設(shè)：右邊第一個小車距吊點距離為x mm。

吊點對左側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤2010）F1滿足：

吊點對右側(cè)軌道的起吊力（其中0≤x≤2010）F2滿足：

圖6 2個承載車受力示意圖（未標(biāo)單位：mm）

則吊點受總力為（其中0≤x≤2010）：

3 結(jié)論

1）由上述計算可知：當(dāng)?shù)觞c兩邊軌道承載3個承載小車時，吊點承重力最大為5.4 t。此時，要求錨桿錨固力為3×5.4 t=16.2 t（3倍安全系數(shù)）。經(jīng)計算軌道的懸掛點選用Φ22 mm×2400 mm左螺旋錨桿，雙錨桿懸吊，全長錨固，單根錨桿錨固力不小于100 kN，能達(dá)到設(shè)計要求。在斜坡、斷層、穿層、頂板破碎處使用錨索懸掛，懸掛點選用Φ8.5 mm錨索，雙錨索懸吊，端頭錨固，單根錨索錨固力不小200 kN[9]。

2）對于頂板較好的巷道采用單軌吊作為輔助運輸是一種很好的選擇，單軌吊具有轉(zhuǎn)彎半徑小、運行靈活、安全可靠的特點，同時能有效地解決底鼓嚴(yán)重的輔助運輸。

3）采用單軌吊系統(tǒng)可以基本解決整個礦井的輔助運輸機械化題目。目前我國還存在著大量的中小型礦井。礦井的井筒及巷道斷面也都較小，巷道系統(tǒng)比較復(fù)雜。井型及巷道系統(tǒng)又不易改造。假如這些礦的巷道頂板比較穩(wěn)定，支護(hù)條件較好，單件重量不太大，有底鼓的礦井選用單軌吊運輸系統(tǒng)還是比較合適的[10]。

[1]馬鵬.徐莊煤礦深部采區(qū)煤巷單軌吊懸吊關(guān)鍵技術(shù)分析[J].能源技術(shù)與管理，2017，42（4）：118-120.

[2]畢俊剛.單軌吊輔助運輸在西銘礦的應(yīng)用分析[J].山東煤炭科技，2017（7）：144-145；148.

[3]謝生榮，郜明明，陳冬冬，等.單軌吊巷道頂板深梁支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2017，42（6）：1420-1428.

[4]徐紅光.煤礦井下基于單軌吊的錨護(hù)平臺的設(shè)計及應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（21）：139-141.

[5]徐華超.單軌吊作業(yè)平臺錨桿鉆機分度系統(tǒng)研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2016.

[6]朱利民，楊林，任曉華，等.單軌吊鉆錨一體機的設(shè)計應(yīng)用[J].煤礦機械，2015，36（10）：236-238.

[7]陸繼旺，董開封.柴油機單軌吊在新橋礦的安裝及應(yīng)用[J].煤礦機械，2015，36（6）：235-237.

[8]金力.基于單軌吊的鑿巖鉆孔設(shè)備分析與研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2015.

[9]馬齊江.單軌吊錨桿支護(hù)作業(yè)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2015.

[10]楊劍英，殷憲剛，周鋼.徐莊礦軟弱煤層巷道單軌吊懸吊技術(shù)[J].礦山機械，2014，42（7）：19-22.