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[摘 要]随着煤矿采、掘机械化程度的不断提高，井下安装设备的数量、规格及运距不断增加，仅依靠传统的调度绞车和无极绳绞车作为辅助运输工具已明显不能适应煤矿的快速发展，本文重点介绍单轨吊运输系统在21402工作面安装期间所呈现出的各种优缺点。
[关键词]绞车、单轨吊、安装
中图分类号：F407.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0294-02
早在50、60年代，一些国家便开始着手研发单轨吊辅助运输系统，到了70、80年代，单轨吊成为西方采煤国家的主要辅助运输工具，目前单轨吊依旧是国外煤矿使用的主要辅助运输工具。随着集团公司“多上设备少上人，无人则安”安全理念的大力倡导以及我矿“四新”活动的积极开展，推广和应用单轨吊辅助运输系统，对改善运输环境、提高运输效率、保证运输安全具有重要意义。笔者重点针对单轨吊运输系统在城郊煤矿21402工作面的应用情况进行分析。
一、工作面概况
21402工作面位于城郊煤矿西北翼十四采区，北邻DWF45断层保护煤柱，南至西北胶带运输巷保护煤柱，西为21403（未动），东为21401（未动），工作面轨道顺槽长2367m，胶带顺槽长2352m，工作面切眼长188.6m，煤层厚度1.6～3.5m，平均2.92m，可采储量1665391t，设计服务年限约16.9个月，是矿井的主力采面。
西北1#联巷及轨道顺槽车场采用锚网喷支护，锚杆为Ф20×2200mm高强锚杆，锚杆间排距为800×800mm，喷厚100mm，喷射砼标号C20。轨道顺槽及切眼顶部均采用锚网带支护，沿顶板巷道中心线两侧700mm处各打一排锚索梁（12#槽钢），锚索规格为Ф18.9×8000mm，锚索梁沿走向三花布置。轨道顺槽及切眼帮部均采用锚网支护，轨道顺槽帮部锚杆为Ф20×2200mm高强锚杆，内层网为双抗网，外层网为平焊网，切眼帮部锚杆为Ф16×1800mm树脂锚杆，外层网为双抗网，锚杆间排距均为800×800mm，帮部锚杆起锚高度均不超过400mm（图1）。
二、单轨吊应用条件分析
1、21402工作面走向较长，斜巷较多，单轨吊运输系统可实现持续运输和人员输送，减少了岗位人员的配置，避免窝工现象。
2、21402工作面服务年限较长，单轨吊受矿山压力影响较小，维护简单，且单轨吊运输系统设有多套安全制动系统，运行安全可靠。
3、12、14采区设计工作面均为长距离工作面，单轨吊可以实现面和面、区和区之间的互动，实现网络化。
4、单轨吊按牵引动力分，有钢丝绳牵引、柴油机、蓄电池三大类，但柴油机单轨吊灵活性高、驱动能力大、适应能力强。
基于以上原因，经过大量调研，矿最终选择了由泰安芬瑞特有限公司提供的DLZ110-II型柴油机车单轨吊运输系统作为工作面辅助运输工具。
三、单轨吊轨道安装及悬挂方式
1、轨道采用MPD24F-I155型钢轨，轨道长度根据现场提前进行设计。
2、轨道中心线距巷帮最小距离不得小于1.2m，轨道底面距离巷道底板的距离不小于2.6m，拐弯处距巷帮最小距离不小于1.2m，曲率半径不小于6m。
3、由两根Φ20×2400mm锚杆固定一个专用悬挂板，全长锚固，锚固力不小于130kN/根，用一根吊链将悬挂板和轨道连接起来。
4、两根锚杆吊挂眼中心间距220mm，锚杆外露30～50mm左右，使用Ф20mm×100mm以上的高强螺栓把链条固定在悬挂板上，链条的下端使用专用销轴配合螺母将轨道固定牢固（图2）。
5、在弯道处每隔10米，在轨道两帮上安装一处横拉链，采用直径Ф18mm×64mm规格的圆环链连接，平巷每6根（30m）轨道安装1根带固定板轨道，如巷道条件不是很好，固定板轨道数量需增加到2根、3根甚至更多，进行斜拉固定，斜拉链采用Φ18×64mm链条，一端使用接链环、M20×75mm螺栓固定在上方孔内，另一端通过M20×300mm花篮螺栓与专用高强锚杆固定。斜拉链保证在轨道水平方向以上且角度不超过15°，拉链与轨道方向夹角在40°～60°之间，轨道一侧两根链条夹角在90°左右。斜巷大于15°时每隔2根轨道安装一根带固定板轨道，斜巷小于15°时每隔4根轨道安装一节带固定板轨道并按要求进行斜拉固定。
四、设备运输线路及单轨吊验算
1、运输线路
西北轨道运输巷→西北1#联巷→21402轨道顺槽车场→21402轨道顺槽→21402工作面切眼→21402胶带顺槽。
其中西北1#联巷最大坡度20°，轨道顺槽车场最大坡度12°，轨道顺槽最大坡度13°，其它巷道均小于5°。
2、单轨吊运输及防滑能力的校验
21402工作面所安装DLZ110F-Ⅱ单轨吊机车有4驱和6驱两种驱动模式，使用4驱模式时，最大牵引力F1=80kN，额定制动力120kN，使用6驱模式时，最大牵引力F1=120kN，额定制动力180kN，机车重量（含起吊梁重量）P1=7.2t，取运输沿线巷道最大坡度20°，摩擦系数f1=0.08。
五、经济效益分析
1、铺设轨道费用对比
工作面安装单轨吊吊轨3247m，吊轨由轨道、锚杆、链条、插销、花篮螺栓等组成，其中不可回收物料如锚杆、锚固剂等一次性投入约4.5万元，而绞车运输时铺设轨道投入的一次性成本约30万元。
2、运输费用对比
单轨吊机车运输支架时为最重负荷状态，根据工作面安装支架期间连续19天的动态观测，得出单轨吊每天需要投入的柴油费用为1241元，而采用绞车运输时，综合考虑各项因素每天约投入电费2892元。
3、运输时间对比 绞车运输时主要运输绞车为无极绳绞车，实际运输期间无极绳绞车基本为慢速运行（0.75m/s）；单轨吊除运输≥5t的物体时采用六驱模式（最大1.36m/s），其余均采用四驱模式运行（最大2m/s）。
考虑到绞车运输时，运输时间受运输物体重量、巷道坡度及弯度、运输车辆的数目、多处地点摘挂钩等综合因素的影响，而单轨吊运输基本不受以上条件约束。
4、人工费用对比
采用单轨吊运输时，只需在西北1#联巷起吊点安排3～4人，工作面安排5～6人即能保证工作面正常安装；采用绞车运输时，每班至少出勤24人（考虑各项因素后低于24人工作效率将大打折扣），可见单轨吊运输需要投入的人工数目较绞车运输有很大幅度的下降。
5、劳动强度对比
人员通过单轨吊乘人装置进入工作面仅20分钟，而人员步行至工作面至少要40分钟，且采用绞车运输的过程中必须派专人进行跟车，使职工的劳动强度大大增加。
6、需风量对比
根据单轨吊机车发动机相关参数知，若要稀释机车在运行过程中所排放的氮氧化物和一氧化碳至《煤矿安全规程》要求，需风量分别为938 m3/min和56m3/min，而采用绞车运输时综采工作面安装期间配风量不低于400m3/min即可。
7、日常保养维护费用对比
单轨吊作为一种新设备、新技术被引入我矿后，现阶段还不易被接受。机车需要动态进行观察、保养和维护，零部件购买渠道较窄、价格较高，一旦机车出现故障后将直接影响施工进度，故在使用过程中对操作人员和维护人员的要求较高，而绞车使用范围较广，零部件损坏后容易更换，保养和维修成本相对低廉。
六、结语
单轨吊使运输系统得到简化，减少了劳动强度，且工作效率得到很大程度提高，不可否认较传统运输方式其自身也存在一些缺点，但单轨吊这种灵活性高、驱动能力大、适应能力强、经济效益可观的优点值得推广。
七、参考文献
[1] 赵益桥，张秋根，陈毅培.浅谈煤矿井下无轨运输.矿山机械，2001，（09）.
[2] 李源俸，陈子林，我国煤矿地下无轨辅助运输设备的现状与发展趋势[J].矿山机械，2004，（09）.
[3] 李剑峰，济三矿开展无轨运输方式应用的研究[J].煤矿机械，2006，（05）.
[4] 李建升，单轨吊运输在综采综掘工作面的应用实践.煤炭工程，2011，（09）.
作者简介
卞大宁（1990-），男，汉族，助理工程师，2010年毕业于安徽理工大学；现在永煤集团城郊煤矿从事采煤技术管理工作。
[关键词]绞车、单轨吊、安装
中图分类号：F407.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0294-02
早在50、60年代，一些国家便开始着手研发单轨吊辅助运输系统，到了70、80年代，单轨吊成为西方采煤国家的主要辅助运输工具，目前单轨吊依旧是国外煤矿使用的主要辅助运输工具。随着集团公司“多上设备少上人，无人则安”安全理念的大力倡导以及我矿“四新”活动的积极开展，推广和应用单轨吊辅助运输系统，对改善运输环境、提高运输效率、保证运输安全具有重要意义。笔者重点针对单轨吊运输系统在城郊煤矿21402工作面的应用情况进行分析。
一、工作面概况
21402工作面位于城郊煤矿西北翼十四采区，北邻DWF45断层保护煤柱，南至西北胶带运输巷保护煤柱，西为21403（未动），东为21401（未动），工作面轨道顺槽长2367m，胶带顺槽长2352m，工作面切眼长188.6m，煤层厚度1.6～3.5m，平均2.92m，可采储量1665391t，设计服务年限约16.9个月，是矿井的主力采面。
西北1#联巷及轨道顺槽车场采用锚网喷支护，锚杆为Ф20×2200mm高强锚杆，锚杆间排距为800×800mm，喷厚100mm，喷射砼标号C20。轨道顺槽及切眼顶部均采用锚网带支护，沿顶板巷道中心线两侧700mm处各打一排锚索梁（12#槽钢），锚索规格为Ф18.9×8000mm，锚索梁沿走向三花布置。轨道顺槽及切眼帮部均采用锚网支护，轨道顺槽帮部锚杆为Ф20×2200mm高强锚杆，内层网为双抗网，外层网为平焊网，切眼帮部锚杆为Ф16×1800mm树脂锚杆，外层网为双抗网，锚杆间排距均为800×800mm，帮部锚杆起锚高度均不超过400mm（图1）。
二、单轨吊应用条件分析
1、21402工作面走向较长，斜巷较多，单轨吊运输系统可实现持续运输和人员输送，减少了岗位人员的配置，避免窝工现象。
2、21402工作面服务年限较长，单轨吊受矿山压力影响较小，维护简单，且单轨吊运输系统设有多套安全制动系统，运行安全可靠。
3、12、14采区设计工作面均为长距离工作面，单轨吊可以实现面和面、区和区之间的互动，实现网络化。
4、单轨吊按牵引动力分，有钢丝绳牵引、柴油机、蓄电池三大类，但柴油机单轨吊灵活性高、驱动能力大、适应能力强。
基于以上原因，经过大量调研，矿最终选择了由泰安芬瑞特有限公司提供的DLZ110-II型柴油机车单轨吊运输系统作为工作面辅助运输工具。
三、单轨吊轨道安装及悬挂方式
1、轨道采用MPD24F-I155型钢轨，轨道长度根据现场提前进行设计。
2、轨道中心线距巷帮最小距离不得小于1.2m，轨道底面距离巷道底板的距离不小于2.6m，拐弯处距巷帮最小距离不小于1.2m，曲率半径不小于6m。
3、由两根Φ20×2400mm锚杆固定一个专用悬挂板，全长锚固，锚固力不小于130kN/根，用一根吊链将悬挂板和轨道连接起来。
4、两根锚杆吊挂眼中心间距220mm，锚杆外露30～50mm左右，使用Ф20mm×100mm以上的高强螺栓把链条固定在悬挂板上，链条的下端使用专用销轴配合螺母将轨道固定牢固（图2）。
5、在弯道处每隔10米，在轨道两帮上安装一处横拉链，采用直径Ф18mm×64mm规格的圆环链连接，平巷每6根（30m）轨道安装1根带固定板轨道，如巷道条件不是很好，固定板轨道数量需增加到2根、3根甚至更多，进行斜拉固定，斜拉链采用Φ18×64mm链条，一端使用接链环、M20×75mm螺栓固定在上方孔内，另一端通过M20×300mm花篮螺栓与专用高强锚杆固定。斜拉链保证在轨道水平方向以上且角度不超过15°，拉链与轨道方向夹角在40°～60°之间，轨道一侧两根链条夹角在90°左右。斜巷大于15°时每隔2根轨道安装一根带固定板轨道，斜巷小于15°时每隔4根轨道安装一节带固定板轨道并按要求进行斜拉固定。
四、设备运输线路及单轨吊验算
1、运输线路
西北轨道运输巷→西北1#联巷→21402轨道顺槽车场→21402轨道顺槽→21402工作面切眼→21402胶带顺槽。
其中西北1#联巷最大坡度20°，轨道顺槽车场最大坡度12°，轨道顺槽最大坡度13°，其它巷道均小于5°。
2、单轨吊运输及防滑能力的校验
21402工作面所安装DLZ110F-Ⅱ单轨吊机车有4驱和6驱两种驱动模式，使用4驱模式时，最大牵引力F1=80kN，额定制动力120kN，使用6驱模式时，最大牵引力F1=120kN，额定制动力180kN，机车重量（含起吊梁重量）P1=7.2t，取运输沿线巷道最大坡度20°，摩擦系数f1=0.08。
五、经济效益分析
1、铺设轨道费用对比
工作面安装单轨吊吊轨3247m，吊轨由轨道、锚杆、链条、插销、花篮螺栓等组成，其中不可回收物料如锚杆、锚固剂等一次性投入约4.5万元，而绞车运输时铺设轨道投入的一次性成本约30万元。
2、运输费用对比
单轨吊机车运输支架时为最重负荷状态，根据工作面安装支架期间连续19天的动态观测，得出单轨吊每天需要投入的柴油费用为1241元，而采用绞车运输时，综合考虑各项因素每天约投入电费2892元。
3、运输时间对比 绞车运输时主要运输绞车为无极绳绞车，实际运输期间无极绳绞车基本为慢速运行（0.75m/s）；单轨吊除运输≥5t的物体时采用六驱模式（最大1.36m/s），其余均采用四驱模式运行（最大2m/s）。
考虑到绞车运输时，运输时间受运输物体重量、巷道坡度及弯度、运输车辆的数目、多处地点摘挂钩等综合因素的影响，而单轨吊运输基本不受以上条件约束。
4、人工费用对比
采用单轨吊运输时，只需在西北1#联巷起吊点安排3～4人，工作面安排5～6人即能保证工作面正常安装；采用绞车运输时，每班至少出勤24人（考虑各项因素后低于24人工作效率将大打折扣），可见单轨吊运输需要投入的人工数目较绞车运输有很大幅度的下降。
5、劳动强度对比
人员通过单轨吊乘人装置进入工作面仅20分钟，而人员步行至工作面至少要40分钟，且采用绞车运输的过程中必须派专人进行跟车，使职工的劳动强度大大增加。
6、需风量对比
根据单轨吊机车发动机相关参数知，若要稀释机车在运行过程中所排放的氮氧化物和一氧化碳至《煤矿安全规程》要求，需风量分别为938 m3/min和56m3/min，而采用绞车运输时综采工作面安装期间配风量不低于400m3/min即可。
7、日常保养维护费用对比
单轨吊作为一种新设备、新技术被引入我矿后，现阶段还不易被接受。机车需要动态进行观察、保养和维护，零部件购买渠道较窄、价格较高，一旦机车出现故障后将直接影响施工进度，故在使用过程中对操作人员和维护人员的要求较高，而绞车使用范围较广，零部件损坏后容易更换，保养和维修成本相对低廉。
六、结语
单轨吊使运输系统得到简化，减少了劳动强度，且工作效率得到很大程度提高，不可否认较传统运输方式其自身也存在一些缺点，但单轨吊这种灵活性高、驱动能力大、适应能力强、经济效益可观的优点值得推广。
七、参考文献
[1] 赵益桥，张秋根，陈毅培.浅谈煤矿井下无轨运输.矿山机械，2001，（09）.
[2] 李源俸，陈子林，我国煤矿地下无轨辅助运输设备的现状与发展趋势[J].矿山机械，2004，（09）.
[3] 李剑峰，济三矿开展无轨运输方式应用的研究[J].煤矿机械，2006，（05）.
[4] 李建升，单轨吊运输在综采综掘工作面的应用实践.煤炭工程，2011，（09）.
作者简介
卞大宁（1990-），男，汉族，助理工程师，2010年毕业于安徽理工大学；现在永煤集团城郊煤矿从事采煤技术管理工作。