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摘要：针对五阳煤矿7603工作面安装机械化运输问题，结合矿井的实际条件，设计了防爆蓄电池电牵引单轨吊系统，从设备选型、运输效率、设备配置及悬吊锚杆受力进行全面系统的阐述。
设计方案对类似设计具有一定的借鉴意义。
关键词：辅助运输 单轨吊 防爆蓄电池电牵引 设备选型
1 7603回风巷现场情况
潞安集团五阳煤矿7603回风巷担负7603工作面所需物料、设备及人员运输任务，最大设备为液压支架，重约24.5t，最小高度1.9m，宽1.5m，液压支架整体运输；最大人员运输量不超过30人/班。7603回风巷设计长度约2150m，巷道截面为矩形，宽×高：5×3.5m（最窄宽度为4m），最大坡度小于10°，切巷长240m，7603回风巷位置如图1所示。
2 单轨吊辅助运输方案
2.1 单轨吊辅助运输系统设计
如单轨吊运输系统示意图2所示，7603回风巷及切巷安装单轨吊运输系统，系统全长2150m，设充电区一处，位于图示AB段内，A点起留10风门空间，充电区长约50m，区内敷设双轨，可以作为单轨吊及其设备闲置时停放处，单轨吊机车检修也可在这一区域完成；充电设备位于充电区内，距B点道口25m，区域长11m，电池充电时靠一侧帮即可。
运输转载区设于图示BC段，区域长约50m，单轨吊轨道为双轨，设一条绞车轨道，要求其中心线与BC段上侧单轨吊轨道中心线重合，7603回风巷内绞车轨道不小于30m，可存放5辆板车。运输支架时，单轨吊先停放在充电区内，待绞车将一辆板车运至7603回风巷内时，单轨吊将支架吊起，运进工作面，同时绞车将另一辆板车运进7603回风巷内，单轨吊卸载后退出，从转载区下侧轨道进入充电区，起吊下一台支架，如此循环达到最大运输效率。
巷道设两处汇车区，一处距转载区500～600m（如图2），另一处距转载区1000～1200m（如图），汇车区单轨吊轨道为双轨，区域长为50m。汇车时运输货物的单轨吊从上侧轨道进入汇车区，空车从下侧轨道进入汇车区，实现汇车，如此达到两台单轨吊同时使用，运输效率提高一倍。
2.2 设备选型
计算可得：F=74.676kN
式中：g——9.8N/kg；
10°——最大坡度；
F——所需牵引力（kN）；
10.5——单轨吊机车自重（t）；
25——液压支架质量（t）；
2——起吊梁质量（t）；
0.03——滚动摩擦系数。
保证井下运输能力，拟选用DX80型单轨吊2台，配25T起吊梁2台及6T起吊梁4台。对于井下运输的其它一些材料或设备，增选6T起吊梁用集装箱及6T起吊梁用运输平台各两台，专门运送零散货物。DX80型单轨吊技术参数如表1：
2.3 单轨吊运输效率
设安装7603工作面，预计运输长度约2150m，支架25t，其余均为小型设备及锚固材料，一列单轨吊完成此任务，以此为前提预测运行效率。
运输支架：
满载最大速度：1.0m/s（一辆单轨吊一次运一台支架）；
行驶时间：2150m÷1.0m/s=36分；
空载最大速度：1.6m/s；
行驶时间：2150m÷1.6m/s=23分；
转载时间：10分；
卸载时间：10分；
汇车时间：4分（每趟汇车两次）；
共计83分，一个班一台单轨吊可运送6趟，一个班两台单轨吊可运送12趟。满足矿上所提要求。
运输物料：
满载最大速度：1.2m/s（一辆单轨吊一次运2车物料）；
行驶时间：2150m÷1.2m/s=30分；
空载最大速度：1.6m/s；
行驶时间：2150m÷1.6m/s=22.5分；
转载时间：5分；
卸载时间：5分；
汇车时间：4分（每趟汇车两次）；
共计66.5分，一个班一台单轨吊可运送7趟，一个班两台单轨吊可运送14趟。满足矿上所提要求。
2.4 单轨吊电池续航能力
电池充满一次需8小时，可供单轨吊满载运行16公里，每台机车备用一块蓄电池即可满足运输要求。
2.5 设备配置
为协助单轨吊工作，结合实际工作环境及经济性，拟用设备：DX80防爆蓄电池单轨吊2台，6t起吊梁4台，25t起吊梁2台，电池2块，集装箱4台，道岔7副，电池更换车4台，I140E型轨道2150m。
2.6 轨道敷设
轨道采用德国工业标准（DIN20593）的专用轨道I140E，采用标准直轨，每节2.25m，宽68mm，高155mm，中板厚7mm；材料屈服应力500MPa，轨道最大静载荷30kN。单根轨道允许垂直夹角3.5°，水平夹角±1°。巷道弯轨水平曲率半径不得小于4m，每节弧长不大于2m，弧长大于1.6m时，在其中点设一吊耳；垂直弯轨曲率半径不小于10m，每节弧长不大于2.25m，弧长大于1.6m时，在其中点增设一吊耳。水平弯轨间及轨道与道岔连接处均采用专用法兰螺栓连接。轨道总计2150m。
鉴于巷道最大运输重量为25t，轨道采用双锚杆单悬挂板链条悬吊方式悬挂。轨道的每个悬挂点均由￠22×2500mm双锚杆悬吊，单个锚杆锚固力不小于150kN，悬挂板由两锚杆固接后与链条销接，链条通过U型环与轨道吊耳销接，确保轨道具有应有的承载能力，挂接方式如图3所示：
2.7 悬吊锚杆受力分析
整列车运行最重部分为25T起吊梁起吊25T支架时，25T起吊梁自重为3T，液压支架重25T，总重28T，此时共有8个承载小车分担，每个承载小车受支撑力3.5T，当列车运行到此处时，第四根雙锚杆所受力为最大：
经过计算：F≥4.6T；
单个吊点所需力为：F`*3≥13.8T ；
单根锚杆所需锚固力为：F`*3/2≥6.9T；
其中：3为安全系数。
3 施工方案
①两根锚杆为一组，每组锚杆为轨道的一个悬挂点，先打一根锚杆，安装悬挂板，然后打另一锚杆，保证悬挂板得安装精度。
②每十组为一安装单元，以第一组锚杆为基准安装，以减小轨道累积误差。
③道岔和弯轨悬挂锚杆由我方安装人员现场指导安装。
④锚杆位置如下图示：
4 小结
针对五阳煤矿7603回风巷顶板较好，底鼓比较严重，设计采用防爆蓄电池电牵引单轨吊辅助运输系统进行工作面安装辅助运输系统。设计全面系统的阐述了单轨吊的设备选型、运输效率、设备配置及悬吊锚杆受力。采用单轨吊辅助运输系统能够有效的避免巷道底鼓造成的运输系统不通畅问题。
参考文献：
[1]毋虎城，裴文喜.矿山运输与提升设备[M].北京：煤炭工业出版社，2004.
[2]吴中伟，谭建华，高峰等.单轨吊运输系统在大屯矿区的应用研究[J].2011（01）.
[3]孙凯，沈志平，邵福兵.姚桥煤矿综采工作面单轨吊辅助运输应用实践[J].矿山机械.2012（06）.
[4]李广兴，赵志敏，张林红，程文芳，郑泽柱.全锚支护的底煤巷单轨吊车道安装方法[J].煤.2002（05）.
[5]肖亚宁，王志清，林健，沈建娜.锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术及应用[J].煤炭科学技术.2003（08）.
作者简介：
李秀文（1964-），山西长治人，毕业于山西大同煤校，工程师，目前任职于山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿生产矿长。
设计方案对类似设计具有一定的借鉴意义。
关键词：辅助运输 单轨吊 防爆蓄电池电牵引 设备选型
1 7603回风巷现场情况
潞安集团五阳煤矿7603回风巷担负7603工作面所需物料、设备及人员运输任务，最大设备为液压支架，重约24.5t，最小高度1.9m，宽1.5m，液压支架整体运输；最大人员运输量不超过30人/班。7603回风巷设计长度约2150m，巷道截面为矩形，宽×高：5×3.5m（最窄宽度为4m），最大坡度小于10°，切巷长240m，7603回风巷位置如图1所示。
2 单轨吊辅助运输方案
2.1 单轨吊辅助运输系统设计
如单轨吊运输系统示意图2所示，7603回风巷及切巷安装单轨吊运输系统，系统全长2150m，设充电区一处，位于图示AB段内，A点起留10风门空间，充电区长约50m，区内敷设双轨，可以作为单轨吊及其设备闲置时停放处，单轨吊机车检修也可在这一区域完成；充电设备位于充电区内，距B点道口25m，区域长11m，电池充电时靠一侧帮即可。
运输转载区设于图示BC段，区域长约50m，单轨吊轨道为双轨，设一条绞车轨道，要求其中心线与BC段上侧单轨吊轨道中心线重合，7603回风巷内绞车轨道不小于30m，可存放5辆板车。运输支架时，单轨吊先停放在充电区内，待绞车将一辆板车运至7603回风巷内时，单轨吊将支架吊起，运进工作面，同时绞车将另一辆板车运进7603回风巷内，单轨吊卸载后退出，从转载区下侧轨道进入充电区，起吊下一台支架，如此循环达到最大运输效率。
巷道设两处汇车区，一处距转载区500～600m（如图2），另一处距转载区1000～1200m（如图），汇车区单轨吊轨道为双轨，区域长为50m。汇车时运输货物的单轨吊从上侧轨道进入汇车区，空车从下侧轨道进入汇车区，实现汇车，如此达到两台单轨吊同时使用，运输效率提高一倍。
2.2 设备选型
计算可得：F=74.676kN
式中：g——9.8N/kg；
10°——最大坡度；
F——所需牵引力（kN）；
10.5——单轨吊机车自重（t）；
25——液压支架质量（t）；
2——起吊梁质量（t）；
0.03——滚动摩擦系数。
保证井下运输能力，拟选用DX80型单轨吊2台，配25T起吊梁2台及6T起吊梁4台。对于井下运输的其它一些材料或设备，增选6T起吊梁用集装箱及6T起吊梁用运输平台各两台，专门运送零散货物。DX80型单轨吊技术参数如表1：
2.3 单轨吊运输效率
设安装7603工作面，预计运输长度约2150m，支架25t，其余均为小型设备及锚固材料，一列单轨吊完成此任务，以此为前提预测运行效率。
运输支架：
满载最大速度：1.0m/s（一辆单轨吊一次运一台支架）；
行驶时间：2150m÷1.0m/s=36分；
空载最大速度：1.6m/s；
行驶时间：2150m÷1.6m/s=23分；
转载时间：10分；
卸载时间：10分；
汇车时间：4分（每趟汇车两次）；
共计83分，一个班一台单轨吊可运送6趟，一个班两台单轨吊可运送12趟。满足矿上所提要求。
运输物料：
满载最大速度：1.2m/s（一辆单轨吊一次运2车物料）；
行驶时间：2150m÷1.2m/s=30分；
空载最大速度：1.6m/s；
行驶时间：2150m÷1.6m/s=22.5分；
转载时间：5分；
卸载时间：5分；
汇车时间：4分（每趟汇车两次）；
共计66.5分，一个班一台单轨吊可运送7趟，一个班两台单轨吊可运送14趟。满足矿上所提要求。
2.4 单轨吊电池续航能力
电池充满一次需8小时，可供单轨吊满载运行16公里，每台机车备用一块蓄电池即可满足运输要求。
2.5 设备配置
为协助单轨吊工作，结合实际工作环境及经济性，拟用设备：DX80防爆蓄电池单轨吊2台，6t起吊梁4台，25t起吊梁2台，电池2块，集装箱4台，道岔7副，电池更换车4台，I140E型轨道2150m。
2.6 轨道敷设
轨道采用德国工业标准（DIN20593）的专用轨道I140E，采用标准直轨，每节2.25m，宽68mm，高155mm，中板厚7mm；材料屈服应力500MPa，轨道最大静载荷30kN。单根轨道允许垂直夹角3.5°，水平夹角±1°。巷道弯轨水平曲率半径不得小于4m，每节弧长不大于2m，弧长大于1.6m时，在其中点设一吊耳；垂直弯轨曲率半径不小于10m，每节弧长不大于2.25m，弧长大于1.6m时，在其中点增设一吊耳。水平弯轨间及轨道与道岔连接处均采用专用法兰螺栓连接。轨道总计2150m。
鉴于巷道最大运输重量为25t，轨道采用双锚杆单悬挂板链条悬吊方式悬挂。轨道的每个悬挂点均由￠22×2500mm双锚杆悬吊，单个锚杆锚固力不小于150kN，悬挂板由两锚杆固接后与链条销接，链条通过U型环与轨道吊耳销接，确保轨道具有应有的承载能力，挂接方式如图3所示：
2.7 悬吊锚杆受力分析
整列车运行最重部分为25T起吊梁起吊25T支架时，25T起吊梁自重为3T，液压支架重25T，总重28T，此时共有8个承载小车分担，每个承载小车受支撑力3.5T，当列车运行到此处时，第四根雙锚杆所受力为最大：
经过计算：F≥4.6T；
单个吊点所需力为：F`*3≥13.8T ；
单根锚杆所需锚固力为：F`*3/2≥6.9T；
其中：3为安全系数。
3 施工方案
①两根锚杆为一组，每组锚杆为轨道的一个悬挂点，先打一根锚杆，安装悬挂板，然后打另一锚杆，保证悬挂板得安装精度。
②每十组为一安装单元，以第一组锚杆为基准安装，以减小轨道累积误差。
③道岔和弯轨悬挂锚杆由我方安装人员现场指导安装。
④锚杆位置如下图示：
4 小结
针对五阳煤矿7603回风巷顶板较好，底鼓比较严重，设计采用防爆蓄电池电牵引单轨吊辅助运输系统进行工作面安装辅助运输系统。设计全面系统的阐述了单轨吊的设备选型、运输效率、设备配置及悬吊锚杆受力。采用单轨吊辅助运输系统能够有效的避免巷道底鼓造成的运输系统不通畅问题。
参考文献：
[1]毋虎城，裴文喜.矿山运输与提升设备[M].北京：煤炭工业出版社，2004.
[2]吴中伟，谭建华，高峰等.单轨吊运输系统在大屯矿区的应用研究[J].2011（01）.
[3]孙凯，沈志平，邵福兵.姚桥煤矿综采工作面单轨吊辅助运输应用实践[J].矿山机械.2012（06）.
[4]李广兴，赵志敏，张林红，程文芳，郑泽柱.全锚支护的底煤巷单轨吊车道安装方法[J].煤.2002（05）.
[5]肖亚宁，王志清，林健，沈建娜.锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术及应用[J].煤炭科学技术.2003（08）.
作者简介：
李秀文（1964-），山西长治人，毕业于山西大同煤校，工程师，目前任职于山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿生产矿长。