摘要：单轨吊式机车运输方式能够提高矿井辅助运输效率减少转载环节，尤其是提高工作面搬家效率，减少因搬家对生产造成的影响，近年来国内外矿井辅助运输应用较成熟，本文论述长胜煤矿采区辅助运输方式选择及设备的选型。
关键词：运输方式；柴油机设备选型
新疆莎车县长胜煤矿位于莎车县西南的达木斯乡，该矿为《新疆煤炭工业“十五”结构调整规划中保留矿井，于2005年9月份正式投入生产。设计生产能力0.09Mt/a，矿井开拓方式为平硐开拓。2013年进行系统改造及综合机械化采煤方法改造。2016年生产能力核定0.80Mt/a，为新疆南疆三地州缺煤地区最大的生产矿井。
一、采区辅助运输方式选择
长胜煤矿采用平硐+上山、暗斜井开拓方式。据此，为提高辅助运输效率减少转载环节，尤其是提高工作面搬家效率，减少因搬家对生产造成的影响，提出单轨吊式机车运输方式，单轨吊式机车运输方式具有如下优点：（1）单轨吊车本机截面小，巷道断面空间利用率高。（2）可用于平巷和斜巷的连续不转载运输，其运送载荷不受底板条件限制，可在各种竖曲线、平曲线及复杂曲线运行。（3）可完成从采区车场直至工作面不经转载的辅助运输，可用于把主要运输大巷和采区巷道连在一起的辅助运输作业。本机驱动单轨吊运行灵活，一台可多岔道多支线直达运输，运行阻力小，效率高，用人少，能直接进入工作面。（4）自动起吊，装卸方便，劳动强度低。（5）保护齐全，制动可靠。（6）投资和维护费用较低。使用柴油机或电动机牵引，灵活性好，运距不受限制，可以把人员、材料及设备运送到任何需要的地方，爬破能力强，最大倾角柴油机车可达30°、蓄电池机车可达15°。
二、单轨吊柴油机设备选型
1．设计依据：单轨吊主要为采区提供辅助运输，投产时期运输线路从轨道上山下部车场进入，通过一采区轨道上山进入1103W01工作面回风顺槽，全长约2000m，最大坡度14°，综采支架中间架最低高度1700mm，支架重量19t。提升容器：采用1t固定矿车，其质量594kg，可载矸1800kg。材料车采用1t材料车，其质量494kg。运送一般设备、移动变电站和泵站等选用5t平板车。最大件为19t的液压支架，运输尺寸为（长×宽×高）为6.0m×1.43m×1.7m。运送大件的平板车型号为MPC20—6型20t平板车，自重1481kg。每班辅助提升量：矸石35t（20车），材料10车，设备10车，其它5车（包含运送人员2车）。
2．矿方预订货的DLZ110F-Ⅱ 7驱单轨吊车的基本参数
（1）防爆柴油机功率：81kW；
（2）最大牵引力：四驱状态80kN，七驱状态140kN；
（3）紧急制动力：210kN；
（4）最大运行速度：快速四驱状态下7.2km/h，七驱状态下4.2km/h；
（5）限定速度：2.6m/s；
（6）适应坡度：≤30度；
（7）通过最小曲率半径：水平/垂直 4/8m；
（8）外型尺寸：长×宽×高：11.65m×1.00m×1.5m（主机）；
（9）设备重量：6.0t。
3．预订货单轨吊校核验证
（1）运载能力可按下式计算：
Q＝F/（gsinα+fd cosα）－Gd
式中 Q——运载能力，t；
F——单轨吊额定牵引力，四驱状态取80kN，七驱状态取140kN；
Gd——机车及配套设备自重，取10.6t；
fd——运行比阻力，kN/t（水平直道不大于300N/t，水平弯道不大于550N/t）；
α——坡道度数，取，14°。
四驱状态：Q＝80/（9.8sin14°+0.5cos14°）－10.6＝17.4t。
七驱状态：Q＝140/（9.8sin14°+0.5cos14°）－10.6＝38.4t。
（2）运送材料、设备、矸石的机车台数：
N=Nn/P
式中 N——机车工作台数，台；
Nn——每班需用列车数，列；
Nn=KQb/ZGy
式中 K——运输不均衡系数，取1.2；
Qb——最大班运量，约80t（45车）；
Z——每列车集装箱或承载车（梁）数；
Gy——每一集装箱或承载车（梁）净载质量，t；
Nn=80×1.2/（6×3）=5.3，取6次。
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每台机车每班可往返次数；
P=60T/ty+td
式中 T——机车每班净工作时间，取6h；
ty——机车往返一次运行时间，
ty =ZL/60Ksv=1170÷60÷0.8÷1+（2000-1170）÷60÷0.8÷1.67=34.7min
式中 L——加权平均运输距离，投产工作面运输距离按2000m考虑。其中轨道上山段长度1170m；
v——单轨吊运行速度，除运送液压支架外，一次运输量小于15t；轨道上山按最大坡度取14°，顺槽及其它巷道按最大坡度取5°，查单轨吊速度曲线图，轨道上山在七驱状态速度约3.5km/h（1m/s），顺槽及其它巷道四驱状态下单轨吊速度约6.0km/h（1.67m/s）。
Ks——速度影响系数，一般取0.8；
Td——装载和调车辅助时间，取10min。
P=60T/（ty+td）=6×60÷（34.7+10）=8.05，取8次
N=Nn/P=6/8=0.75，取1台。
根据计算，每班单轨吊运送材料、设备、矸石需要运送6趟就可满足要求，设计选用1台DLZ110F-Ⅱ 7驱柴油机单轨吊每班可运输8次，满足矿井使用要求。
（3）单轨吊运输最大件时运输能力
①MHZZ12-DUO液压提吊梁最大载重量32t，自身重4633kg，机车重量6000kg，机车长度18.7m，牵引力140kN，制动力210kN。
携带重物时，机车重量加载荷总重为
G=6000+4633kg+19000=29633kg
②机车的配置初步为MHZZ12-DUO液压提吊梁1套，8t的起吊梁4套。MHZZ12-DUO液压提吊梁用来运输综采支架；8t的起吊梁用来运输物料及其它设备。
③机车运行速度的计算。运输综采支架时，单程运行时间为2000÷0.7=48min，加上起吊和卸车10min；返程空车速度7.2km/h（2.0m/s），运行时间为2000÷2=17min，则运输一个综采支架的时间为48+10+17=75min，投产时天能运输约19个综采支架。
（4）机车防滑制动
DLZ110F-II型7驱单轨吊车，保险制动和停车制动装置为失效安全型，当机车出现故障时，制动装置自动抱死运送设备、矸石、人员时的下滑力。
运送液压支架时：F制=（P1+P5+P6+P8+P9）×（sina-ωcosa）g=63kN
运送矸石时：F制=（P1+ngP3+P5+n1P6+ngP7+P8）×（sina-ωcosa）g=49kN
运送人员时：F制=（P1+nrP2+ZRnrp4+P5+P8）×（sina-ωcosa）g=14kN
式中 F1——运送人员所需牵引力，kN；
P1——机车质量，6000kg；
P2——人车质量，1200kg；
P3——矸石集装箱质量，860kg；
P4——单人质量，75kg；
P5——制动车质量，400kg；
P6——吊运梁质量，MHZZ12-DUO液压提吊梁4633kg，8t提吊梁梁2000kg；
P7——矸石集装箱装载质量，5000kg；
P8——司机体重，2×75kg；
P9——液压支架质量，19000kg。
nr——每列车牵引人车数，2辆；
ZR——每辆人车乘车数，20人；
ω——机车运行阻力系数，取0.03；
a——线路最大坡度，14°。
计算结果取大值，即为F制=63ｋN。
计算防滑系数K=Fz/F制=3.3＞2，满足规范要求。
式中 K——防滑系数；
Fz——紧急制动力：210kN；；
结束语
经计算，该矿辅助运输系统选型的DLZ110F-Ⅱ-7防爆型单轨吊柴油机车，其运送设备、人员、材料及矸石时所需牵引力、制动力矩、防滑系数及所需功率均满足规范要求。满足井下一、二采区开采辅助运输的要求，后期开采深部三、四采区运输距离较长，约4.0km，增加1台DLZ110F-Ⅱ-7防爆型单轨吊柴油机车可满足深部三、四采区辅助运送要求。
论文作者:胡建平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/6
标签：单轨论文; 机车论文; 采区论文; 矸石论文; 支架论文; 设备论文; 工作面论文; 《基层建设》2019年第18期论文;