28810 工作面礦用柴油機單軌吊機車的應(yīng)用研究

李 波

（山西焦煤集團有限責(zé)任公司東曲煤礦， 山西 古交 030200）

1 問題的提出

山西焦煤集團有限責(zé)任公司東曲煤礦于1985年開建，1991 年投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力400 萬t/a，當(dāng)前該礦開采深度已達980 m，是全國較深礦井之一。隨著該礦先進綜采綜掘設(shè)備的不斷推廣和應(yīng)用，加上礦井埋藏深，巷道底鼓變形頻繁，采區(qū)輔助運輸成為制約人身安全和機械化發(fā)展的老大難問題。東曲煤礦28810 采煤工作面順槽長度達2 470 m，井下的開采條件復(fù)雜，存在多條斜交斷層，因此巷道多起伏，坡度最達變化達22°。該工作面原設(shè)計采用內(nèi)齒輪絞車對拉運輸方式，從當(dāng)前的情況來看，該運輸方式的運輸效率不高，安全管理難度大，因此，必須對現(xiàn)有運輸方式進行調(diào)整，提高運輸安全和運輸效率。

2 礦用柴油動力單軌吊機車的特點

東曲煤礦對28810 采煤工作面順槽的運輸系統(tǒng)進行了多次的勘察分析，通過市場技術(shù)調(diào)查，決定采用礦用柴油動力單軌吊機車來實現(xiàn)該工作面的輔助運輸[1-3]。該單軌吊機車具有以下特點：

1）牽引力可以滿足在25°坡度以下運輸最大載重16 t，實現(xiàn)變坡起伏拐彎處平穩(wěn)運行，制動系統(tǒng)設(shè)計為失效安全型。

2）適應(yīng)轉(zhuǎn)彎半徑：水平4 m，垂直8 m。

3）該單軌吊機車能實現(xiàn)連續(xù)運行，有效地提高了輔助運輸效率。

6）軌道固定方式：軌道在巷道頂板用錨網(wǎng)支護的地段采用錨桿懸掛的固定方式，在鋼棚支護地段采用鏈條懸掛在橫穿工字鋼上的固定方式。

3 礦用柴油動力單軌吊機車的結(jié)構(gòu)

該礦用柴油動力單軌吊機車采用DZ110F-4 型四驅(qū)柴油動力機車作為牽引設(shè)備，配置16 t 液壓式起吊梁，通過敷設(shè)在巷道頂板上的I115 型單軌組合成一套完整的運輸系統(tǒng)，單軌布置在巷道中間偏上幫一側(cè)。

3.1 機車

機車主體由2 個駕駛室和發(fā)動機部分組成，其中發(fā)動機部分包括3 個驅(qū)動單元和1 個附屬驅(qū)動單元。發(fā)動機為四沖程渦輪增壓型煤礦專用柴油發(fā)動機，裝有抽氣管和排氣管。廢氣經(jīng)專門的排氣箱冷卻排出。機車的工作狀態(tài)、速度、運行時間，柴油機液壓和濕度值全部由電子調(diào)節(jié)和安全系統(tǒng)控制，如果超過預(yù)定值，發(fā)動機會立即停止運轉(zhuǎn)，機車立即制動停車。驅(qū)動單元構(gòu)成了最終牽引元件，它把瞬時扭矩傳送到驅(qū)動輪上以驅(qū)動機車。驅(qū)動單元由2 個低速液壓發(fā)動機和1 個帶有緊急制動功能的延遲固定剎車系統(tǒng)組成，如果超過了額定速度，這套剎車系統(tǒng)將自動動作以制動機車。

3.2 軌道系統(tǒng)

軌道采用截面為I115 的單軌，它由一個錨桿固定在頂板的懸掛板，通過鏈條懸吊在巷道上部的兩根鋪桿上，它由直軌道、彎軌道、道岔組成，軌道長度為1 m、1.5 m、2 m、3 m 不等，彎軌道采用法蘭連接方式，以防機車通過彎道時損傷連接部分[4]。

將單軌吊軌道鋪設(shè)在巷道中間偏上幫處，確保單軌吊軌道中心距兩幫間距不小于1.35 m，距離底板高度不小于2.2 m（換裝站高度不小于2.8 m），轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置為水平不小于4 m，垂直不小于8 m。在28810 工作面頂板繞道處，設(shè)計一個帶有自動控制道岔的環(huán)形車場，作為停車站、檢修站、加油站和換裝站。

3.3 泄漏通信系統(tǒng)

泄漏通信系統(tǒng)由KTL12 基地臺、KDW29 基地電源、KTL2B 手持電臺和MSLYFVZA-50-9 型泄露同軸電纜組成。該系統(tǒng)具有打點、通話、急停等功能，通過該手持電臺可以與行車司機取得聯(lián)系。該泄漏通信系統(tǒng)通過效果理想。

3.4 四驅(qū)柴油機車技術(shù)參數(shù)

牽引力為80 kN；運行速度為0～2 m/s；噪聲為82 dB；適應(yīng)轉(zhuǎn)彎半徑為4 m（水平）和8 m（垂直）；最大坡度為25°；功率為81 kW；耗油量為255 g/（kW·h）；冷卻方式為水冷；發(fā)動機啟動方式為液壓；機車總長8 650 mm；機車自重4 800 kg。

4 實踐應(yīng)用的分析

柴油動力單軌吊機車從2018 年12 月20 日進行安裝、調(diào)試、試運行，至2019 年1 月10 日完成整個準備工作。每小班運送3 趟，每小班留有2 h 的設(shè)備檢修保養(yǎng)時間。期間共運送119 車次，運送總噸位達734 t，最大運送單件噸位12.5 t，最大爬行坡度25°，具體見表1 所示[5]。

表1 面單軌吊車運輸量統(tǒng)計表

該設(shè)備正常需要單軌吊司機2 人，外車場2 人（有1 部電瓶車），內(nèi)車場1 人，維護工1 人，共6 人。

發(fā)病期，每4～6天全園檢查1次，對發(fā)現(xiàn)的病斑區(qū)別處理：細枝，從病斑下20 cm剪除，剪口涂抹藥劑。粗枝，病斑已造成枝蔓環(huán)剝的，從病斑下20 cm剪鋸，還未造成枝蔓環(huán)剝的，用刀跨病斑縱劃幾道，劃口間距1.5 cm，健全組織附近也要劃到，然后用4～6倍84消毒液或4～6倍10%過氧乙酸溶液噴霧，充分浸濕劃口，次日或隔日如病斑仍流紅色膿液，繼續(xù)噴霧，直到不流水或流出的水變清為止。此時，劃口涂抹“屠潰”藥劑。

從運行情況來看該系統(tǒng)替代了11 部55 kW 絞車、40 kW 紋車，回柱機等提升設(shè)備，提升環(huán)節(jié)大大優(yōu)化，節(jié)省大量設(shè)備、車場、人員、安全設(shè)施、信號、電纜、開關(guān)等，效率高，占用人員少，安全性能高。當(dāng)前東曲煤礦共有單軌吊機車11 部，運行軌道2 萬余米，道岔30 余組，所有采區(qū)輔助運輸已經(jīng)全部實現(xiàn)了單軌吊網(wǎng)絡(luò)化，消滅了傳統(tǒng)的內(nèi)齒輪較車和軌道運輸。

從實踐情況來看，該柴油機單軌吊具有牽引力大（80 kN），爬坡能力強（25°），續(xù)航能力強，運行速度快（2 m/s），質(zhì)量輕（4.8 t），體積?。ㄩL度8.65 m），安裝、使用和維護簡單等特點。

5 運行中存在的問題及建議分析

1）單軌吊車對巷道頂板要求較高，頂板必須穩(wěn)定，支護良好，并定期檢測。

2）對維護人員要求較高，單軌吊機車技術(shù)含量較高，相應(yīng)要求單軌吊車的使用、維護人員素質(zhì)高。

3）軌道安裝質(zhì)量有待進一步提高。當(dāng)軌道比較潮濕時，上坡、下坡容易出現(xiàn)滑行現(xiàn)象。

4）有尾氣排放，影響空氣質(zhì)量。需定期檢測機車牽引力、制動力和尾氣排放，需專用便于攜帶的尾氣檢測設(shè)備。

5）必須加強巷道拐彎和變坡處軌道的調(diào)整與維護。對于巷道底鼓變形嚴重的巷道，設(shè)計時需考慮排矸問題。

6）急需研究適合單軌吊機車運輸?shù)能囕v，尤其對改造礦井要考慮車輛的不轉(zhuǎn)載運輸，進一步減少崗位人員。

7）工作面運送人員的設(shè)備的標(biāo)準、規(guī)定及安全設(shè)施和保護等方面還需研究確定。

6 結(jié)論

1）單軌吊機車已經(jīng)廣泛應(yīng)用于綜掘工作面的輔助材料運輸，解決了原有的綜掘機配件、輸送機配件的運輸主要靠人抬肩扛的難題。

2）在采區(qū)變坡平巷內(nèi)，單軌吊機車運輸與普通軌道運輸相比較，可實現(xiàn)巷道內(nèi)的分段平行。

3）從東曲煤礦的使用實踐證明，單軌吊機車作為一種運送設(shè)備、物料的運輸工具，基本能夠滿足采區(qū)順槽運輸?shù)男枰?，在巷道坡度小?5°的巷道使用，是代替調(diào)度絞車和卡軌車運輸?shù)鹊睦硐脒\輸設(shè)備，但其推廣范圍因受巷道坡度的影響而受限。柴油機單軌吊的成功應(yīng)用，破解了該礦采區(qū)輔助運輸?shù)碾y題，是采區(qū)輔助運輸?shù)囊淮胃母铮瑢o助運輸?shù)陌l(fā)展具有深遠意。