大采高工作面搬家倒面单轨吊的选型应用

王云飞 吴利学

（1.晋能集团马堡煤业，山西 长治 046000；2.晋能集团长治有限公司，山西 长治 046000）

1 前言

马堡煤业之前搬家倒面都是应用调度绞车运输，大采高设备解体、运输、组装、安装工序繁琐，环节复杂，任务艰巨，耗时长。该矿使用MG550/1405-WD采煤机、ZY10000/26/55D液压支架、SGZ900/1050刮板机、SZZ900/400转载机、PLM2200破碎机。支架最大重量40t，支架高度2.6m，宽度1.9m，长度8.7m，巷道最大坡度16°，其余巷段平均5～6°，运输距离3500m，巷道高度4.5m，巷道宽度4.8m。运行线路：15202工作面切眼-15202回风顺槽-152采区轨道下山-15#煤轨道平巷—152采区轨道下山-15201回风顺槽-15201工作面切眼。中间11处拐弯，若用绞车运输需要布置15部绞车接替运输。

2 单轨吊选型

为提高矿井搬家倒面工作效率，选用1套DZ2200 5+5型沙尔夫柴油机单轨吊机车，配备1套SLG16.5型48t起吊梁、1套SLG4.5.3型16t起吊梁。工作面安装时，单轨吊机车配套48t起吊梁用于吊运支架使用，实现整体运输，正常工作运输辅助材料及小型设备时，配套16t起吊梁使用。

3 选型计算

3.1 轨道选型

（1）48t起吊梁吊运40t支架时，起吊梁共有16个小车，每个小车间距905mm，根据起吊梁受力分析图可知（如图1所示），8个重载小车受力为3028.75kg，8个轻载小车受力为2936.25kg。

（2）根据承载小车受力分析图和48t起吊梁轨道受力有效载荷分布图（图2）可知，选用I140V重型2.4m/根的轨道。考虑到152采区轨道下山坡度较大，选择2m/根的I140V重型轨道。

3.2 吊挂方式

（1）直轨吊挂

采用单吊挂板三锚杆吊挂方式，即采用1个吊挂板加1个专用吊环3根锚杆吊挂（如图3所示）。选用细牙螺纹为M24高强锚杆，直径不小于Φ22mm，细丝部分为M24，锚杆长度不小于2.4m，锚深不小于1.6m，锚固长度不小于1m。

图1 承载小车受力分析图

图2 48t起吊梁轨道受力有效载荷分布图

图3 直轨段吊挂图

（2）上下坡弯道吊挂

轨道经水平弯进入轨道下山或上山后，采用短轨道进行调节。轨道敷设时，垂直方向轨道最大夹角为4°，水平方向最大夹角为1°，为防止急转弯对机车造成损害，轨道上下山转弯处采用（1m+2m+1m）3根重轨过渡（如图4所示）。

图4 上下坡弯道吊挂图

（3）弯道吊挂

弯轨采用一个吊挂板加两根单链进行吊挂（如图5所示）。

图5 弯道吊挂图

（4）横拉吊挂

斜巷处每隔5根轨道加一组十字横拉，平巷处每隔10根轨道加一组十字横拉（如图6所示）。

图6 横拉吊挂示意图

（5）巷道曲率半径

考虑物料和支架的运输要求，水平曲率半径为9m，垂直曲率半径为12m。

（6）巷道风门间距

机车通过风门，携带1套48t起吊梁时，风门间距为机车加起吊梁长度：L=30094mm+15780mm+1500mm=47374mm。考虑风门开关时间问题，风门长度设置为55m。

3.3 顶板锚固力计算

（1）选用2.4m/根I140V型重轨，根据承载小车受力分析图对B点进行受力分析（如图7所示）。当2个重载小车和1个轻载小车在1根轨道上、3个轻载小车在1根轨道上时，B点受力最大。

图7 承载小车受力分析图

B点的受力为：

T=T1+T2+T3+T4+T5+T6=7732.95-77.2X，其中0≤X≤0.905，当X=0时，B点吊挂力最大为T=7732.95kg，小于2.4m/根I140V重轨单点承载力100kN，故选用2.4m/根重轨符合要求。

重轨吊挂采用3根锚杆2根链条吊挂，每根链条的受力相同，且单根锚杆单根链条的吊挂侧锚杆受力最大，锚杆设计锚固力为7732.95/2=3867kg。锚杆破断拉力为吊挂锚固力的3倍，即每根锚杆破断拉力不小于3867×3=11601kg。

4 应用成果

马堡煤业大采高回采工作面搬家倒面采用单轨吊，液压支架整体搬迁，从回撤面到安装面一站式运输，减少中间环节，适应大倾角坡度、多处拐弯、频繁起伏运输，减少用工数及工人劳动强度，搬家倒面由原来的45d缩短到18d，效果显著，效率提高的同时安全得到了保障。

5 结语

煤矿辅助运输系统错综复杂，为确保各环节安全运行，设备设施应用必须做到因矿制宜。搬家倒面及辅助运输单轨吊的选型应用，具有设计科学、选型合理、方便快捷、用工少、效率高、安全可靠等优点，为矿井创造了经济效益、安全效益和社会效益。