馬貴林

（山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司常村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046102）

隨著采掘設(shè)備機(jī)械化的發(fā)展，采掘設(shè)備大型化、超重化已成為趨勢(shì)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國大多數(shù)輔助運(yùn)輸仍采用小絞車、卡軌車等傳統(tǒng)的絞車運(yùn)輸系統(tǒng)，不僅運(yùn)輸環(huán)節(jié)多，運(yùn)載重量小，運(yùn)輸效率低等，而且容易發(fā)生斷繩、跑車等一系列安全事故，滯后于礦井輔助運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展[2-4]。

山西潞安常村煤礦為了實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化，采用單軌吊機(jī)車替代絞車運(yùn)輸系統(tǒng)，保證了礦井的安全生產(chǎn)和連續(xù)運(yùn)輸，提高了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工作面概況

山西潞安常村煤礦2311工作面布置于主采煤層3#煤層內(nèi)，該煤層位于山西組中、下部，工作面走向1469.2m，傾向長(zhǎng)300m。工作面回采巷道斷面呈矩形，其中運(yùn)輸巷平均寬5m，平均高3.3m，平均斷面16.5m2，回風(fēng)巷平均寬4.8m，平均高3.5m，平均斷面16.8 m2。2311工作面采用中間支架型號(hào)為ZF8000/20/38，198組，排頭（尾）支架型號(hào)為ZFG9600/23/38，各4組。表1為中間支架的支護(hù)參數(shù)。

表1 中間支架支護(hù)參數(shù)表

2 單軌吊選型計(jì)算與分析

依據(jù)工作面實(shí)際情況，2311工作采用KPCZ-148柴油單軌吊，由德國Becker-Warkop設(shè)計(jì)制造。為滿足最大單件載荷運(yùn)輸，需要進(jìn)行單軌吊爬坡能力的計(jì)算分析[5]：

式中：

F—所需牽引力，kN；

G1-單軌吊機(jī)車自重，t；

G2-運(yùn)輸?shù)淖畲筝d荷，t；

G3-起吊梁重量，t；

g-重力加速度，N/kg；

θ-最大坡度，(°)；

μ-滾動(dòng)摩擦系數(shù)。

基于工作面情況，取G1=14.2，G2=4.2，G3=26.1，g=9.8，θ=18，μ=0.04，計(jì)算得F=151.35kN，大于機(jī)車牽引力120kN，所以采用下坡安裝運(yùn)輸，且機(jī)車尾端用絞車鋼絲繩拖拽，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車下坡平穩(wěn)運(yùn)輸。同時(shí)，在上坡時(shí)段，機(jī)車制動(dòng)力180kN，大于151.35kN，故制動(dòng)力滿足運(yùn)輸需求。

如圖1所示，基于單軌吊性能曲線和前述單軌吊相關(guān)數(shù)據(jù)確定，當(dāng)機(jī)車總重44.5t時(shí)，行走在18°坡時(shí)，單軌吊允許行駛速度為0.45m/s。實(shí)際運(yùn)輸中，車場(chǎng)可達(dá)的最高允許速度不高于0.45m/s。因此在18°坡度下，單軌吊滿足最大坡度運(yùn)輸條件。

圖1 KPCZ-148單軌吊性能曲線圖

依據(jù)輔運(yùn)線路設(shè)計(jì)，單軌吊采用KPCZ-148柴油單軌吊，如圖2所示為單軌吊機(jī)車驅(qū)動(dòng)分布示意圖，圖3為提升梁相關(guān)示意圖，其中提升梁相關(guān)參數(shù)如表2所示。系統(tǒng)在實(shí)際工作中完全符合生產(chǎn)需要。

圖2 單軌吊機(jī)車驅(qū)動(dòng)分布示意圖

3 液壓支架裝運(yùn)流程

礦井原有支架最低下降高度為2.1m，當(dāng)前使用的ZF8000/20/38支撐掩護(hù)式支架最低下降高度為2.6m，當(dāng)支架裝車后，高度增加到2.9m，具體如圖3所示。結(jié)合前述地質(zhì)情況，巷道尺寸能夠滿足支架整架裝運(yùn)要求尺寸。排頭（尾）支架通過拆解，將底座和其他部件分別裝運(yùn)，避免了巷道寬度對(duì)支架轉(zhuǎn)彎時(shí)造成影響。

圖3 ZF8000/20/38支撐掩護(hù)式支架爬架示意圖

3.1 裝車流程

（1）中間支架采用專用支架板車進(jìn)行整架裝運(yùn)，利用螺絲固定支架底座。

（2）排頭（尾）支架先進(jìn)行頂梁拆卸，然后利用倒架絞車?yán)七\(yùn)輸至支架拆除處，最后裝上平板車，通過單軌吊車運(yùn)輸。

（3）利用單軌吊提升梁吊起支架或支架部件，其中提升梁結(jié)構(gòu)如圖4所示，具體參數(shù)如表2所示。提升梁下部具有4個(gè)起吊鉤，利用起吊鉤緊鉤支架底座配套孔，然后再將支架吊起。

表2 提升梁相關(guān)參數(shù)表

圖4 單軌吊提升梁示意圖

3.2 運(yùn)輸流程

支架及支架部件通過KPCZ-148柴油單軌吊運(yùn)輸，每趟一車，每車一件運(yùn)輸?；诘V井實(shí)際條件，由于機(jī)車改裝及切眼大坡等特殊原因，故將支架安裝運(yùn)輸按路線分為三段，具體如圖5所示。

第一段：23采區(qū)車場(chǎng)至軌順材料斜巷口，支架位于機(jī)車尾端。

第二段：機(jī)車經(jīng)軌順材料斜巷口變向道岔變向，支架位于機(jī)車正前方。

第三段：機(jī)車準(zhǔn)備進(jìn)入切眼。

圖5 支架運(yùn)輸路線圖

4 應(yīng)用效果

（1）運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)化，減少了支架及相關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，提高了運(yùn)輸效率，保證了運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性；

（2）相對(duì)于小轎車運(yùn)輸系統(tǒng)，單軌吊運(yùn)輸環(huán)節(jié)全部機(jī)械化，減少了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了安全隱患的發(fā)生；

（3）單軌吊運(yùn)輸避免工作面拆裝地點(diǎn)的占用，節(jié)省了空間，同時(shí)縮短了工作面連續(xù)生產(chǎn)的間隔；

（4）單軌吊運(yùn)輸環(huán)節(jié)全程可控，同時(shí)有效解決了輔助運(yùn)輸中的大重量、大坡度的運(yùn)輸難題。

5 結(jié)論

常村礦針對(duì)礦井原有支架的布置情況，進(jìn)行KPCZ-148柴油單軌吊的性能分析和流程闡述，并實(shí)現(xiàn)單軌吊的成功運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了2311工作面支架的安全運(yùn)輸，主要結(jié)論有：

（1）單軌吊在車場(chǎng)最高允許速度0.45m/s下，能夠?qū)崿F(xiàn)在18°最大坡度的支架的安全運(yùn)輸。

（2）單軌吊的成功運(yùn)用提高了礦井支架運(yùn)輸?shù)母咝?、安全性、連續(xù)性和穩(wěn)定性，并取得了較好的社會(huì)效益。