镇城底矿单轨吊悬挂锚杆载荷计算分析

李宝荣

（西山煤电（集团）有限责任公司总调度室， 山西 太原 030053）

引言

镇城底矿井田以断层、钻孔连线及主要大巷延伸线为边界，划分为东、西、南三翼。东、西两翼已经回采完毕，南翼划分为南一、南二、南三、南六四个采区。采区布置及开采顺序原则上为由近及远前进式开采，煤层群先上层后下层，即先采2、3号煤，再采8号煤。矿井原煤以2、3号煤和8号煤按1:1的比例进行配采，目前现采采区有两个，即南一下组采区、南六上组采区，目前2、3号煤采掘活动主要在南六上组采区，接替采区为南三上组采区；8号煤采掘活动主要在南一下组采区，接替采区为南六下组煤采区[1]。

目前，镇城底矿南六下组煤轨道大巷采用无极绳运输方式，材料设备进入工作面需要多次转载，且矿车容易掉道，安全隐患突出，因此矿方决定采用先进辅助运输方式单轨吊作为南六下组煤的辅助运输方式，本文通过对悬挂锚杆的锚固力计算，得到有效的承载单轨吊六设备的重量的锚杆选型结论[2-3]。1 25 t起吊梁吊装示意图（如图1所示）

图1 25 t起吊梁吊装示意图（单位：mm）

其中轨道间距为2.25 m，起吊梁小车间距为2.01 m和1 m。

2 承载23 t液压支架受力分析

承载23t液压支架，起吊梁自重3t，总重26t，8个承载小车平均受力，则单个承载车受力[4-6]如图2所示。

图2 单个承载车受力示意图

2.1 当承载小车在其吊点正下方

如图3所示，吊点对左侧轨道的起吊力F1满足：

图3 承载车位于吊点下方受力示意图（未标单位：mm）

代入数据计算得：F1=1.806 t。

吊点对右侧轨道的起吊力F2满足：

代入数据计算得：F2=0.347 t。

则吊点所受总力为：

2.2 当吊点两边轨道承载4个承载小车（见下页图4）

设：右边第一个小车距吊点距离为x mm。

吊点对左侧轨道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1满足：

吊点对右侧轨道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2满足：

图4 4个承载车受力示意图（未标单位：mm）

则吊点受总力为（其中0≤x≤1000）：

2.3 当吊点两边轨道承载3个承载小车（见图5）

设：右边第一个小车距吊点距离为x mm[7-8]。

图5 3个承载车受力示意图（未标单位：mm）

吊点对左侧轨道的起吊力（其中0≤x≤1000）F1满足：

吊点对右侧轨道的起吊力（其中0≤x≤1000）F2满足：

则吊点受总力为（其中0≤x≤1000）：

当x=0时，F吊点有最大值5.40 t。

2.4 当吊点两边轨道承载2个承载小车（见图6）

设：右边第一个小车距吊点距离为x mm。

吊点对左侧轨道的起吊力（其中0≤x≤2010）F1满足：

吊点对右侧轨道的起吊力（其中0≤x≤2010）F2满足：

图6 2个承载车受力示意图（未标单位：mm）

则吊点受总力为（其中0≤x≤2010）：

3 结论

1）由上述计算可知：当吊点两边轨道承载3个承载小车时，吊点承重力最大为5.4 t。此时，要求锚杆锚固力为3×5.4 t=16.2 t（3倍安全系数）。经计算轨道的悬挂点选用Φ22 mm×2400 mm左螺旋锚杆，双锚杆悬吊，全长锚固，单根锚杆锚固力不小于100 kN，能达到设计要求。在斜坡、断层、穿层、顶板破碎处使用锚索悬挂，悬挂点选用Φ8.5 mm锚索，双锚索悬吊，端头锚固，单根锚索锚固力不小200 kN[9]。

2）对于顶板较好的巷道采用单轨吊作为辅助运输是一种很好的选择，单轨吊具有转弯半径小、运行灵活、安全可靠的特点，同时能有效地解决底鼓严重的辅助运输。

3）采用单轨吊系统可以基本解决整个矿井的辅助运输机械化题目。目前我国还存在着大量的中小型矿井。矿井的井筒及巷道断面也都较小，巷道系统比较复杂。井型及巷道系统又不易改造。假如这些矿的巷道顶板比较稳定，支护条件较好，单件重量不太大，有底鼓的矿井选用单轨吊运输系统还是比较合适的[10]。

[1]马鹏.徐庄煤矿深部采区煤巷单轨吊悬吊关键技术分析[J].能源技术与管理，2017，42（4）：118-120.

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[3]谢生荣，郜明明，陈冬冬，等.单轨吊巷道顶板深梁支护结构的构建及应用[J].煤炭学报，2017，42（6）：1420-1428.

[4]徐红光.煤矿井下基于单轨吊的锚护平台的设计及应用[J].中国高新技术企业，2016（21）：139-141.

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[6]朱利民，杨林，任晓华，等.单轨吊钻锚一体机的设计应用[J].煤矿机械，2015，36（10）：236-238.

[7]陆继旺，董开封.柴油机单轨吊在新桥矿的安装及应用[J].煤矿机械，2015，36（6）：235-237.

[8]金力.基于单轨吊的凿岩钻孔设备分析与研究[D].淮南：安徽理工大学，2015.

[9]马齐江.单轨吊锚杆支护作业平台关键技术研究[D].淮南：安徽理工大学，2015.

[10]杨剑英，殷宪刚，周钢.徐庄矿软弱煤层巷道单轨吊悬吊技术[J].矿山机械，2014，42（7）：19-22.