金庄矿综放工作面轨道铺设技术参数优化设计

田学春

摘要： 综放工作面轨道巷主要担负着运输综采支架等大型设备的重任，如果前期施工轨道铺设不合理，就会给后期安装提升运输综采设备带来安全隐患和整改难度。金庄矿3302综放工作面相比同条件下3207综放工作面，在轨道巷掘进过程中，提前对轨道铺设等优化设计，为后期综采设备实现顺利运搬打下基础，与之相比，取得较好的社会效益和经济效益。

Abstract： The fully mechanized caving face track lane is mainly used for transportation of fully mechanized mining support and other large equipment. If the early construction track laying is unreasonable， it will cause security risks and correction difficulty for later installation and lifting of fully mechanized mining equipment. Compared with 3207 fully mechanized caving face in Jinzhuang mine， 3302 fully mechanized caving face， under the same conditions， optimized the design of track laying in advance， which lays foundation for smooth transportation of equipment later and achieves good social and economic benefits.

關键词： 工作面；轨道巷；铺轨；优化；设计

Key words： working face；roadway；laying；optimization；design

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）09-0102-02

0 引言

综采工作面的安装主要考虑大型综采设备运输问题，对于轨道铺设质量等有较高要求。金庄矿3207综放工作面由于轨道铺设不理想，在安装过程中数次出现运输液压支架掉道问题，带来安全隐患。在相同条件下3302综放工作面掘进铺轨时，按照优化设计方案施工，提前考虑轨道运输铺设质量等满足安装要求，避免上述问题，践行了“安全可靠、技术可行、经济合理”设计三原则[1]效果良好。

1 工程概况

金庄矿年产煤量约60万吨，33采区3302综放工作面倾斜长度130m，走向长度460m，开采3煤平均5.6m厚，煤层赋存-500m～-600m，倾角0～18°，综采放顶煤工艺。工作面内分布落差0～10m数条断层，轨道巷沿3煤掘进，提前考虑后期运输综采设备问题，对巷道进行优化设计，掘进铺轨一次成形到位，安装期间没有出现歪架掉道问题。比相同条件下3207综放工作面安装效率提高三分之一。

2 轨道铺设技术参数优化设计

综采工作面运搬液压支架系统中，轨道铺设要达到平、稳、直，轨道曲线半径、轨道转弯处行进速度、轨面抬高值和轨距加宽值重点考虑。

2.1 弯道曲率半径R优化设计

利用曲线半径允许最小值计算公式：

考虑到运输大设备行车限速小于1.5m/s，平板车轴距为1m，代入式[2]中如下：

式中C—系数，按行车速度取值，当V<1.5m/s时，C取7～10；当1.53.5m/s时，C≥15；

SB—车辆的轴距，m。

Rmin=C×SB=7×1m=7m（1）

行车最小曲线半径为7m。

2.2 曲线轨道外轨超高值Δh[3]优化设计

式中Δh—曲线轨道外轨超高值，mm；

V—车辆运行速度，m/s；

S—轨距，m；

R—曲线轨道的半径，m；

k—曲线轨道半径与轨距之比，k=R/S。

Δh=0.18■=100■=100■mm=32.1mm（2）

2.3 曲线轨道轨距的加宽值ΔSp优化设计

式中ΔSp—轨距加宽值，mm；

SB—车辆轴距，mm；

R—曲线轨道半径，mm。

ΔSp=0.18■mm=0.18■≈0.0257m≈26mm（3）

2.4 斜巷拐平轨道竖曲线半径最小值优化设计

2.4.1 凹型竖曲线半径

R1=■

=■

=10711mm（4）

式中L0—装车设备长度，mm；

h1—设备与轮缘的垂直距离，mm；

R1—竖曲线最小半径，mm；

a—巷道倾角，（°）。

2.4.2 凸型竖曲线半径优化设计

R2=■

=■=16507mm（5）

R2—最小凸型竖曲线半径，mm；

h—平板车底距车轴中心的距离，mm；车底在轴心以上取+号，车底在轴心以下取-号；

r—车轮半径，mm；

Sb—平板车轴距，mm。

液压支架运输铺轨参数下限取值为以上结果。

3 优化设计应用效果

配合3302轨道巷总体设计方案，通过简单的计算，得出几个重要技术参数。该综放工作面轨道巷掘进铺轨过程中，对弯道曲率半径R最小值、曲线轨道外轨超高值Δh、曲线轨道轨距的加宽值ΔSp、斜巷拐平轨道竖曲线半径最小值R等技术数据进行优化[4]，严格按照优化后技术方案铺设轨道。通过3302综放工作面与相同条件下3207综放工作面安装工程进行类比，没有出现运输综采支架多次掉道问题，在保证安全前提下，经过优化设计的运输路线畅通无阻、行车顺利，效率大大提高。

4 结论

本文以金庄矿3302综放工作面轨道巷优化设计为例，介绍了该工程轨道铺设等通过精心计算和预先考虑各项制约因素，采取措施加以防范，最终取得良好应用效果。实践表明，综放工作面安装运输轨道铺设是保证顺利安装的前提，安装工程难度虽大，但只要采取行之有效、可行合理的技术方案，化后期被动整改为前期主动预防，即节约人力物力资源，又满足现场安装实际需要，进而为安全、高效、科学采煤创造良好的生产条件。

参考文献：

[1]张荣立，何国纬，等.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭出版社，2003：1475-1480.

[2]于慕松，马玉彬，马福巨，等.综采技术手册[M].北京：煤炭出版社，2001：1946-1947.

[3]张温泉，王友仁，李军，等.综采工作面安装技术研究[J].北京 科学研究，2005（6）：35-37.

[4]赵铁锤，袁亮，葛世荣，等.总工程师手册[M].北京：煤炭出版社，2010：635-646.