单轨吊机车在液压支架拆除运输中的应用
2020-04-07马贵林
马贵林
（山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿，山西 长治 046102）
随着采掘设备机械化的发展，采掘设备大型化、超重化已成为趋势[1]。据统计，我国大多数辅助运输仍采用小绞车、卡轨车等传统的绞车运输系统，不仅运输环节多，运载重量小，运输效率低等，而且容易发生断绳、跑车等一系列安全事故，滞后于矿井辅助运输的发展[2-4]。
山西潞安常村煤矿为了实现辅助运输的机械化，采用单轨吊机车替代绞车运输系统，保证了矿井的安全生产和连续运输，提高了矿井的经济效益。
1 工作面概况
山西潞安常村煤矿2311工作面布置于主采煤层3#煤层内，该煤层位于山西组中、下部，工作面走向1469.2m，倾向长300m。工作面回采巷道断面呈矩形，其中运输巷平均宽5m，平均高3.3m，平均断面16.5m2，回风巷平均宽4.8m，平均高3.5m，平均断面16.8 m2。2311工作面采用中间支架型号为ZF8000/20/38，198组，排头（尾）支架型号为ZFG9600/23/38，各4组。表1为中间支架的支护参数。
表1 中间支架支护参数表
2 单轨吊选型计算与分析
依据工作面实际情况，2311工作采用KPCZ-148柴油单轨吊，由德国Becker-Warkop设计制造。为满足最大单件载荷运输，需要进行单轨吊爬坡能力的计算分析[5]：
式中：
F—所需牵引力，kN；
G1-单轨吊机车自重，t；
G2-运输的最大载荷，t；
G3-起吊梁重量，t；
g-重力加速度，N/kg；
θ-最大坡度，(°)；
μ-滚动摩擦系数。
基于工作面情况，取G1=14.2，G2=4.2，G3=26.1，g=9.8，θ=18，μ=0.04，计算得F=151.35kN，大于机车牵引力120kN，所以采用下坡安装运输，且机车尾端用绞车钢丝绳拖拽，以实现机车下坡平稳运输。同时，在上坡时段，机车制动力180kN，大于151.35kN，故制动力满足运输需求。
如图1所示，基于单轨吊性能曲线和前述单轨吊相关数据确定，当机车总重44.5t时，行走在18°坡时，单轨吊允许行驶速度为0.45m/s。实际运输中，车场可达的最高允许速度不高于0.45m/s。因此在18°坡度下，单轨吊满足最大坡度运输条件。
图1 KPCZ-148单轨吊性能曲线图
依据辅运线路设计，单轨吊采用KPCZ-148柴油单轨吊，如图2所示为单轨吊机车驱动分布示意图，图3为提升梁相关示意图，其中提升梁相关参数如表2所示。系统在实际工作中完全符合生产需要。
图2 单轨吊机车驱动分布示意图
3 液压支架装运流程
矿井原有支架最低下降高度为2.1m，当前使用的ZF8000/20/38支撑掩护式支架最低下降高度为2.6m，当支架装车后，高度增加到2.9m，具体如图3所示。结合前述地质情况，巷道尺寸能够满足支架整架装运要求尺寸。排头（尾）支架通过拆解，将底座和其他部件分别装运，避免了巷道宽度对支架转弯时造成影响。
图3 ZF8000/20/38支撑掩护式支架爬架示意图
3.1 装车流程
（1）中间支架采用专用支架板车进行整架装运，利用螺丝固定支架底座。
（2）排头（尾）支架先进行顶梁拆卸，然后利用倒架绞车拉移运输至支架拆除处，最后装上平板车，通过单轨吊车运输。
（3）利用单轨吊提升梁吊起支架或支架部件，其中提升梁结构如图4所示，具体参数如表2所示。提升梁下部具有4个起吊钩，利用起吊钩紧钩支架底座配套孔，然后再将支架吊起。
表2 提升梁相关参数表
图4 单轨吊提升梁示意图
3.2 运输流程
支架及支架部件通过KPCZ-148柴油单轨吊运输，每趟一车，每车一件运输。基于矿井实际条件，由于机车改装及切眼大坡等特殊原因，故将支架安装运输按路线分为三段，具体如图5所示。
第一段：23采区车场至轨顺材料斜巷口，支架位于机车尾端。
第二段：机车经轨顺材料斜巷口变向道岔变向，支架位于机车正前方。
第三段：机车准备进入切眼。
图5 支架运输路线图
4 应用效果
（1）运输系统简化，减少了支架及相关设备的转载环节，提高了运输效率，保证了运输的连续性；
（2）相对于小轿车运输系统，单轨吊运输环节全部机械化，减少了人工劳动强度，降低了安全隐患的发生；
（3）单轨吊运输避免工作面拆装地点的占用，节省了空间，同时缩短了工作面连续生产的间隔；
（4）单轨吊运输环节全程可控，同时有效解决了辅助运输中的大重量、大坡度的运输难题。
5 结论
常村矿针对矿井原有支架的布置情况，进行KPCZ-148柴油单轨吊的性能分析和流程阐述，并实现单轨吊的成功运用，实现了2311工作面支架的安全运输，主要结论有：
（1）单轨吊在车场最高允许速度0.45m/s下，能够实现在18°最大坡度的支架的安全运输。
（2）单轨吊的成功运用提高了矿井支架运输的高效性、安全性、连续性和稳定性，并取得了较好的社会效益。
