煤矿辅助运输单轨吊实践应用研究

冯荘荘

（潞安化工集团余吾煤业公司，山西 长治 046100）

安全是矿井生产的首要问题，矿井生产的一切活动都必须以安全为中心，包括煤矿的交通系统。为了有效提高矿井的生产能力，许多矿井都引进了各种先进的装备，但是在实际设备的管理上仍有一定的缺陷，造成了矿井安全事故的频发。辅助运输单轨吊的使用为煤矿长距离、连续性运输提供了可能性，既可以在使用中运送重型设备，又可以减少工人多次下井作业，增强了工人的安全保障。

1 煤矿辅助运输应用单轨吊的关键

辅助运输在煤矿生产中占有举足轻重的位置，它能直接影响到煤炭生产的产出，而在辅助运输中采用单轨吊车，应充分考虑煤矿开采和辅助运输的关系，并对其进行合理的设计。在发展煤炭方面，必须将单轨吊机车的运输与其相关的内容相结合，以保证设计的巷道能达到辅助运输的要求。

2 单轨吊辅助运输系统概况

单轨吊在煤矿生产中得到了广泛的应用，它的主要动力是防爆专用电源。目前，在煤矿使用的单轨吊主要有两种：一种是用防爆蓄电池单轨吊，另一种是用单轨柴油机起重。无论采用何种起重机，其在实际工作中都采用直流电动机的输出功率，通过摇臂机构使起重机在单轨轨道上悬吊。该机承载能力高，运行速度快，使用寿命长，不易发生故障，后期维护保养过程相对简单，这也是单轨吊在矿井中得到广泛使用的原因。比如DZ1800 3+3型单轨吊机车、DC260/160Y柴油机单轨吊机车，具体参数如下表1。

表1 DZ1800 3+3柴油机单轨吊机车技术特征

表2 DC260/160Y柴油机单轨吊机车技术特征

3 煤矿辅助运输单轨吊的主要构成

3.1 辅助运输机车

辅助运输车辆作为辅助运输单轨吊的关键组成部分，其工作性能及实际运行结果直接影响着整个系统工作效率。

为了保证行车安全和提高运行效率，必须对其进行严格而科学的控制与检测。辅助运输机车主要由单轨吊，液压系统，电气控制系统，测试系统等组成：

①单轨吊车一般采用直接喷射方式，其优点是尺寸合理、结构牢固、维修方便、节能性和环保性强。在实际使用中，它的最大功率可以达到130 kW，而油耗也会维持在210 g/kWh以下。

②液压控制。液压系统是辅助运输车辆中的一个关键部件，它包括液压、气压和动力两个部件。气动系统包括蓄能器、气动阀、起动马达和压力计等设备。在气动系统中，储能器起到了驱动作用，气压计可作为发动机起动压的依据和参照，而气压调节阀则起到调节发动机开闭的作用。常规的液压装置包括：液压阀门组、电磁阀阀、柱塞泵等。在现代工程机械中被广泛使用。液压阀是液压系统的核心元件之一，它的工作状况直接影响着整个机械装置的性能和使用寿命。随着液压技术的发展，液压阀也不断地更新进步。利用液压控制阀门组，电磁阀门并在柱塞泵辅助下，控制液压系统流量和压力，利用活塞电机转动，从而获得发动机前进动力。

③电气控制。该系统主要包括温度控制器、速度编码器、操控箱、电磁阀、压力传感器和发电机。在此基础上，工作人员通过控制箱的控制面板对机车进行操作。电磁阀主要用于监控和监控列车运行状况，并将有关列车的有关信息显示在显示屏上。速度编码器的主要功能是对列车的转速进行调节。

④辅助运输车辆的作业环境以地下为主，其大气质量直接关系到矿井的安全。为切实提高矿井生产安全，需要在机车内安装监测装置来监测井下瓦斯，粉尘及其他有害物质，瓦斯、粉尘及其他有害物质过高时需要采取相应措施来降低井下有害物质浓度，以此来提升生产安全可靠性。

3.2 辅助运输梁

在辅助运输单轨吊中，辅助运输梁是其重要部件，它直接关系到运输的安全与可靠性。辅助运输单轨吊运送的货物是不同的，所以在不同的货物运输时，其辅助运输梁布置方式也各不相同。辅助运输梁概述随着矿井开采深度的增加，巷道掘进长度不断加大。根据单轨吊在煤炭辅助运输中的应用现状，可以将辅助运输梁划分为轻型辅助运输梁与重型辅助运输梁两种类型。采用辅助运输单轨吊运送重物时，必须与重型辅助梁相配套。从实际情况来看，采用重型运输梁，可将辅助运输单轨吊的起升能力提高至20～50 t，而采用轻型运输梁，可将其提升量维持在5～8 t左右。

4 单轨吊在煤矿辅助运输中的应用条件

单轨吊用于煤矿辅助运输，可携带人，装置及物料，因装置而异。

煤矿辅助运输采用单轨吊作为吊车使用，无需约束矿井底板。这种吊车具有结构简单、操作方便等特点。但是随着煤炭开采深度的增加，对于单轨吊的要求也越来越高，为了更好地满足生产需求。必须加大研究力度，提高其技术水平。蓄电池单轨吊与柴油单轨吊相比，其运输方式更灵活，可在煤矿井下多巷道内辅助运输并可由矿车直达采掘工作面实现不间断运输，绳牵引单轨吊需要把许多绳轮布置于弯道处，辅助运输一般不超过2 km，仅能在单巷道内辅助运输。

矿井辅助运输时单轨吊既可利用平巷也可利用斜巷攀岩效果好。斜巷辅助运输方面，斜井巷道倾角高达18°，缆索单轨吊能够实现巷道坡度达25°，国产单轨吊单件最大重量达30 t，且单轨吊辅助运输时因受自身蓄电池能重条件的限制，自身重力比大、运输功率低，煤矿巷道辅助运输人员及物料时巷道内相对通风差、所需动力及牵引力小。随着国家节能减排政策的实施，井下工作环境恶劣的状况得到了有效改善；同时也增加了辅助运输设备的功率需求，使得双机驱动成为可能。而且在辅助运输过程中，柴油单轨吊有一定臭味及烟尘，所以要确保通风环境良好，以免给工人带来伤害。以单轨柴油机提升66 kW为例，矿井通风能力须达每分钟300 m3。

煤炭辅助运输时单轨吊应有悬挂结构，轨道特性，辅助设施设备和其他辅助运输辅助设备。采用双机牵引时必须满足下列要求：①具有足够强度；②运行速度高（一般不低于80 m/h）；③线路布置合理，能保证安全生产。应满足的条件有：轨道吊车可靠，巷道保护合理，运输辅助设备配置合理，井巷布置科学。

5 建立与完善单轨吊运输网络

煤矿井下单轨吊用于矿辅助运输时主要靠压力传感所支持的轨道线路。单轨吊运输监控画面易受外部环境严重干扰而难以实地维护，需要依靠完善单轨吊运输网络络化建设、动态影像处理技术、模式识别技术并结合几何相似原理基于最佳阈值实现单轨吊整体运输动态监控。以Web服务器为核心的动态图象监控系统可以实时监测井下单轨吊运行速度及走向，实时分析非正常工况并掌握起重机载荷资料。本设计采用了ASP.NET作为开发工具，SQLServer2005作为数据库管理系统，完成了动态图像监控系统的开发工作。实际测试结果表明：此方案可行有效，具有很高的推广价值。本系统能够把现场监测数据及图像反馈到地面监控中心进行远程监控，从而达到煤矿生产安全监控的目的。

6 煤矿辅助运输单轨吊实践应用

在煤矿企业进行常规采矿作业时，为了提高采煤的生产效率和品质，充分利用吊杆的输送能力，需要采用辅助运输的方式。一般来说，吊车的重量主要有两种，一种是重量，另一种是用来控制阀门和锁链的。其中，控制阀能够实现连贯的操纵手段，对整个吊杆的电机和链条进行整体应用，从而使调梁承载力持续增加。这两种方法都是简单的，不要求操作者有足够的知识和技术，也可以在简单的操作后，提高整个单轨吊机车的工作效率。

6.1 单轨吊的适用实践

在进行单轨吊使用时，为确保单轨吊机车的锚杆是必要的，在固定轨道时，可选择链条、悬挂板和锚杆来固定起升轨道。固定方法也非常简单，易于操作，在进行辅助运输时，单轨吊车对巷道的约束并不大，即使有多条岔道，也可以直接进行。单轨吊机车在行车时，会出现多点联接的情况，使之成为一个整体的单吊系统。在生产中，采用一台单轨吊机车和多台单轨吊机车进行作业，能有效地实现相应的输送，提高矿井的作业效率。

6.2 单轨吊巷道断面实践

由于单轨吊机车自身的原因，在运输过程中会发生震动，因此必须设计改进，巷道的大小会对单轨吊机车的工作产生一定的影响。单轨吊机车的宽度l是设备的宽度+单轨吊机车的左右摆动幅度L1，单轨吊机车的高度是设备到道路底部的距离加上设备的高度以及吊杆和设备之间的距离。在进行巷道道路设计时，必须根据具体情况进行相应的施工设计，确保合理的设计方案，以达到合理的设计要求。

6.3 单轨吊运输网络实践

矿井的设计是矿井生产和运输的必经之路，在设计时，往往存在着多条支路，而要确保单轨列车的安全运行，就必须建立起一套完整的网络体系，以确保单轨吊的安全。在单轨吊机车的使用中，工作人员在选择线路时要按照作业路线进行选择，确保输送线路发挥最大作用，以避免发生故障，同时根据线路的选取，提高巷道运输效率。

7 煤矿辅助运输应用单轨吊的关键

辅助运输对于煤矿生产来说是非常关键的一环，其运输效率的高低将直接影响着煤矿的产量，因此使用单轨吊来辅助运输需要合理规划矿井巷道，考虑矿井发展和辅助运输之间的联系，发展矿井需要综合考虑单轨吊所涉及的相关内容，在确保巷道符合单轨吊所需要的条件下，相关空间大小也需要保证单轨吊所需的空间大小，并且相应设备设施也需要齐全，这样才可以让单轨吊来为煤矿开采提供有效的辅助服务。

8 结语

矿井生产环境恶劣，系统复杂，单轨吊机车的使用不仅对辅助运输起到了很大的作用，而且对矿井的辅助运输也起到了促进作用。煤炭辅助运输系统的优化是目前煤炭行业发展的一个必然趋势，在煤炭辅助运输中，单轨吊的选型必须考虑到矿井的具体条件，矿井的设计是矿井生产和运输的必经之路，而确保单轨的安全是矿井设计的重要基础。