iData_煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用_吴家安

煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用吴家安（河南煤业化工集团，河南郑州450046）摘要：针对目前矿井普遍采用的轨道大绞车和顺槽小调度绞车以及无极绳绞车运输为主的地轨运输系统，指出该系统的主要缺陷是在使用中由于巷道底板的复杂性会严重制约其运输效率。

通过柴油机单轨吊机车运输系统的应用，简要介绍该新型运输设备———单轨吊的技术特点及应用情况。

采用单轨吊机车辅助运输系统代替绞车运输，实现了运输安全，提高了运输效率。

关键词：矿井采区；辅助运输系统；单轨吊机车；应用中图分类号：TD524文献标识码：B文章编号：1001－0874（2014）01－0109－04Application of Monorail Locomotive Auxiliary TransportingSystem at Underground MineWu Jia’an（Henan Coal＆Chemistry Group，Zhengzhou450046，China）Abstract：On account of the current common rail transmission systems including big rail locomotive，small dispatching locomotive and endless rope winch，points out that the main disadvantages of this system is that the complexity of tunnel plate seriously restrains the transport efficiency．Through the application of monorail locomotive transportation system，briefly introduces this new equipment：the technology features and application situation of monorail locomotive．The winch transportation is being instead of monorail locomotive auxiliary transporting system，which realizes the safe transport and improves the efficiency．Keywords：mining area；auxiliary transporting system；monorail locomotive；application0引言随着煤炭开采技术的发展，生产效率的不断提高，综采设备以及液压支架单件的重量越来越大。

如何在巷道坡度起伏较大、工况条件复杂的环境中，充分保证人员运送和设备运输的安全，以及实现最高的运输效率，是当前井下辅助运输系统供应商所面临的巨大挑战。

目前，我国煤矿的辅助运输系统除少数煤矿采用现代化的单轨吊车、齿轨卡轨车运输系统和无轨胶轮车等新型辅助运输设备外，大部分矿井的辅助运输系统仍延用无极绳、小绞车等技术滞后的传统辅助运输方式。

这些运输方式环节多，系统构造复杂，对人员操作的能力依赖性高，从地面或井底车场至采区工作面端头的运输，一般需要经过多次转载，运输效率较低，且事故多发。

据有关资料统计，我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上，有些矿甚至达到50%。

其事故率也约占工伤事故总数的30%以上，因此，选择合理的矿井辅助运输方式，提高矿井辅助运输的装备水平，将直接影响到矿井的生产和经济效益。

1单轨吊机车运输系统自2005年左右始，随着我国煤炭企业的快速发展，单轨吊、齿轨卡轨运输系统逐渐在那些工况条件复杂、煤层起伏较大的矿区得到应用。

截止2012年，约有50多个矿井先后采用了百余台不同型号的单轨运输系统。

从使用结果看，生产运输效率的确得到大幅度提高，降低了辅助运输环节的伤亡事故，经济和社会效益明显。

现以德国生产的柴油机单轨吊机车运输系统为例，简要介绍一下该系统的技术特性。

该系统是以·901·2014年第1期煤矿机电柴油发动机为动力，通过液压传动系统驱动吊装在工字形钢轨上运行的一列机车。

钢轨通过锚杆或锚索吊装在巷道顶板上。

1．1主要技术参数牵引力/kN 60 280最大爬坡角度/（ʎ）30最大载荷能力/t 47．5最大运行速度/（m ·s －1）2．4适应转弯半径/m水平方向：4垂直方向：101．2技术特点1）不受巷道地面条件的限制和影响。

2）爬坡角度达到30ʎ，能在起伏坡度较大和弯道较多的情况下行驶。

3）独特的导向轮设计，确保机车运行不掉道、不打滑；独立的“主动紧急制动系统”保障机车在极端状况下的安全。

4）在多方向路网上实现重载荷连续、快速运输，减少运输中的换装环节，可实现设备、人员、物料从井口到工作面不转载连续运输。

尤其在煤矿工作面转换的工作表现尤为突出，可以将工作面转换的时间缩短到普通辅助运输系统的一半以上。

1．3单轨吊运输系统该运输系统主要由机车、提升梁及轨道三部分组成。

1．3．1机车部分机车部分如图1所示。

1－驾驶室；2－驱动单元；3－主机部分图1机车组成示意图1）单轨吊采用利波海尔四缸四冲程直喷式柴油发动机，具有坚固的基础结构和优化设计尺寸，低油耗、低噪音、维护简单。

发动机的主要系统有曲轴连杆的驱动系统，涡轮增压进气系统及排气系统，双恒温冷却系统，带有喷油泵和两级过滤的燃油系统，带有由齿轮泵加压及二级过滤的润滑系统。

功率最大可达130kW ，耗油量为210g /kWh 。

2）整个机车采用的液压系统包括液压启动系统和液压传动系统。

液压启动系统主要由双蓄能器、液压表、启动控制阀门和启动马达组成。

蓄能器提供动力源，液压表用于监控蓄能器压力，启动控制阀门用于启动机车，马达驱动柴油机飞轮；液压传动系统由变量轴向柱塞泵、电磁比例阀及液控阀组及径向柱塞马达组成。

通过变量柱塞泵转动，由电磁比例阀及液控阀组控制系统压力油的流量及压力，从而驱动径向柱塞马达旋转使机车行走。

3）机车的电控系统主要由发电机、控制箱、操纵箱、电磁阀、显示屏、速度编码器、压力及温度传感器等组成。

通过发电机提供电源，由控制箱内的控制板处理输入输出信号，由操纵箱的操纵手柄控制机车的前后方向，由电磁阀门对液压系统进行监控，显示屏显示系统参数及故障，速度编码器监测机车的运行速度及转数，温度和压力传感器检测系统不同点的温度和压力值，系统便于检查和维护。

4）为了防止机车在高瓦斯浓度矿井发生安全事故，机车上安装了瓦斯探测仪。

瓦斯监控系统可以测量井下瓦斯浓度。

当瓦斯浓度超标时，通过瓦斯测量装置给出的信号可以使机车急停，而且不能重启，直至瓦斯浓度符合要求时才可以重新启动机车。

瓦斯探测仪由独立电源，控制板，显示屏等部件组成。

5）机车的每个驱动单元由两个径向柱塞马达、两个增压缸、一个驱动部支架、两个摩擦轮等部件组成。

当主泵驱动径向柱塞马达旋转时，与马达同轴的摩擦轮也一起转动，从而使摩擦轮与轨道产生摩擦力驱动设备向前或向后行走，而增压缸的作用是同过给缸体加压使摩擦轮紧紧的压在轨道上，从而得到更大的摩擦驱动力。

6）机车的行走系统主要由行走轮和导向轮组成。

行走轮和导向轮分布在设备的主机、起吊梁、司机室的顶部，行走轮的作用是使设备在轨道上行驶，而当设备转弯时导向轮起到卡轨和导向的作用。

7）机车每个驱动部上面有两套制动单元。

制动单元由制动油缸、弹簧总成、制动闸块等部件组·011·煤矿机电2014年第1期成。

当液压油缸注入液压油时，油缸推开弹簧总成开启抱闸，机车可以前、后行走；当液压油缸的液压油被泄掉时，弹簧总成会靠自身的弹力，闸在导轨上实现设备的制动。

8）机车采用两个相同的驾驶室分别布置在系统两端。

驾驶室配有显示屏、操纵箱，以及前部照明头灯等部件，在驾驶室内可以操纵机车前、后行走。

1．3．2提升梁根据不同的运输任务，可配置不同的提升梁，如图2所示。

（a ）轻型提升梁（提升能力5t 8t ）用于材料及人员运输（b ）重型提升梁（提升能力8t 32t ）用于液压支架、综采设备运输（c ）重型复合式提升梁用于运输液压支架图2提升梁结构示意图提升梁分重型梁和轻型梁，由机车单元提供液压动力。

提升梁由马达齿轮箱、控制阀门、提升链条和梁体等部分组成。

通过操纵控制阀门，可使马达双向转动，从而与马达同轴的齿轮机构将带动提升链条上下运动，提升物料。

重型梁主要用于吊运重型设备，提升能力可高达20t 47．5t ；轻型梁用于运输相对较轻的物料，提升能力设计为5t 8t ，两种提升梁具有操作简单、提升物料快等显著特点。

1．3．3轨道1）根据不同要求可采用两种不同的轨道，如图3所示。

轻型轨道用于承载普通物料运输；重型轨道则用于承载量较大的运输。

2）轨道单元长度：轻轨140E 有四种规格：3．0m 、2．4m ，2．0m 和1．5m ；重轨140V 有三种规格：3．0m ，2．4m 和2．0m 。

3）轨道的悬挂方式可根据巷道顶板的环境而定，如图4所示。

巷道顶板为岩石时采用锚杆悬挂，在煤层或者地质结构比较软的工况条件下采用的是锚索悬挂，并且轻型梁与重型梁的悬挂方式也不同，重型梁为双链悬挂，轻型梁为单链悬挂。

（a ）140E 轻轨断面图（b ）140V 重轨断面图图3轨道断面示意图4）轨道的连接有两种形式，可按客户的需要选择，一种是法兰板连接，另一种是搭扣连接。

在弯道上多采用法兰连接，而在直道上多采用搭扣连接。

（下转第115页）滤底座、隔音棉及启动控制系统等已烧毁，进气阀已经烧化流入主机，致使主机卡死，现场分析为3#空气压缩机故障引起其它4台机器烧毁，直接经济损失达200万元。

4．2原因分析全国每年都有压风机着火或爆炸事故发生，起火原因通常有以下几种情况：①空气压缩机外部电器元件打火，引爆油蒸汽、瓦斯等可燃性气体；②润滑油品质差或长时间高温运行闪点、燃点降低引起着火或爆炸；③保护系统失效，引起温度不断上升，最终导致着火或爆炸；④因为油气分离器金属层之间的静电没有释放引起油气分离器起火。

根据现场从烧毁的设备状况看，主要是因转子缺油造成烧毁。

由此判断出事故原因有以下几点：①温控阀及超温保护系统失效；②油量不足或有漏损，油质差、过滤器部分堵塞。

4．3弥补措施1）在机房内设置烟雾报警和视频监控，对无人机房的情况由调度室24h 监控。

2）定期检查交流接触器主触点，防止引起触点老化、接触不良引起打火现象。

3）使用高品质专用油，并定期抽检样品，观察油液粘度、颜色，有无变质等，必要时化验分析。

4）经常检查冷却器进、处油温，发现异常及时更换温控阀，以防引起意外事故。