关于单轨吊运输系统调研报告)

关于单轨吊运输系统使用情况调研报告

2013年6月24日，根据公司安排机电、地质、设计、通防防冲等专业共计11人，到临矿集团古城煤矿对井下采用单轨吊运输进行调研学习，下面我们就把这次调研的感受，并结合高煤公司目前井下运输设备装配的情况及下一步在辅助运输方面的建议作出如下汇报：

一、调研目的

（一）主要学习和调研古城煤矿单轨吊辅助运输设备的使用范围、条件、效果及冲击地压的治理情况。

（二）结合我公司的实际情况为下一步的运输装备升级和改造提供规划和设想，从而达到以装备置换人，以新装备、新技术实现运输本质安全的超越提升。

二、古城煤矿简介

山东能源临矿集团古城煤矿是经国家计委批准建设的国有大型现代化矿井，1996年5月开工建设，2001年投入生产，设计年生产能力90万吨，核定年生产能力220万吨，系统最大生产能力300万吨，现有职工2780人。与矿井生产能力相配套的有铁路专用线，年入洗量180万吨的精煤洗选厂、装机容量为24MW的综合利用电厂。矿井开采深度最大达1300米，应力集中程度高，属于超井深、厚煤层开采、强冲击地压，受冲击地压威胁较大。

三、古城煤矿地质采矿及支护方式

（一）古城煤矿主采煤层为山西组3煤，煤层顶板为砂质泥岩厚度、底板岩性厚度，矿井整体划分为3个水平，即-500水平、-850水平、-1030水平，开采最深的地方达到负1000m以下,主要

采用建下宽条带开采工艺。

（二）古城煤矿工作面到采区到全矿井顶、底板岩性进行深入了解：

1、古城煤矿3205工作面

该作面标高-1000～-1220m、地面标高+52.86～+54.75m、煤层倾角8°～11°。3煤顶、底板情况见（表1）

（表1）

2、古城煤矿33采区

该作面标高-640～-1050m、地面标高+55.37m、煤层倾角5～25°平均14°°、3煤厚度8.75m，硬度系数ｆ=2-4。

3、煤顶、底板情况见（表2）

（表2）

4、古城煤矿3煤顶、底板综合情况

3煤5.33～11.45m、平均8.49m，存在一层伪顶，岩性为泥岩，厚度0.63m，直接顶为粉砂岩、细砂岩，3煤顶、底板情况见（表3）

. （表3）古城煤矿3煤顶板综合柱状图

.

5、根据不同水平矿山压力变化情况，采用不同的支护方式古城煤矿各水平的总体支护方式：

-1030m水平的3206面轨道顺槽单轨吊梁采用锚杆（3.4米）与锚索（岩石5米，全煤7,米）穿插吊挂方式，皮带巷全部采用锚杆吊挂。

6、高煤公司西十三、西七、西十一采区3上煤层及顶板情况

（1）西十三采区3上煤层及顶板情况

煤层厚度为3.61～8.4m，平均5.27m，煤层容重1.35 t/m3，3上煤层硬度系数为ｆ=1.5～2.0。3上煤顶板岩性细砂岩、砂质泥岩、中砂岩、粉砂岩等组成，大部分以细砂岩为主，深灰色，致密块段，含少量菱铁矿结核及植物化石碎片。3上煤层底板岩性粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩、中砂岩等，大部分为粉砂岩。

（2）西七采区3上煤层及顶板情况

煤层厚度为 1.14～6.71m，平均 4.38m，直接顶为泥岩厚约1.0m，细砂岩厚约4.0m。老顶为中、粗砂岩厚约65m。3上煤层底板大部分为粉、细砂岩。

（3）西十一采区3上煤层及顶板情况

煤层厚度为4.03～8.0m，平均5.06m。3上煤顶板局部存在一层伪顶，岩性为粉砂岩，厚度约0.6m，直接顶板岩性为砂质泥岩，厚度平均7.0m，直接底板为砂质泥岩，厚度平均7.0m。

综上所述：我公司3上煤硬度系数ｆ=1.5～2.0，古城煤矿3上煤硬度系数ｆ=2～4，3上煤顶、底板岩性基本一致。

四、辅助运输

（一）目前古城煤矿-505、-850水平均采用是30Kg轨道、8t 蓄电池电机车的轨道运输，采区采用无极绳梭车运输；-1030水平采掘工作面由于采掘深度的加大，矿山压力显现严重，造成许多巷道施工后，短时间就会出现巷道变形严重地鼓，必须对巷道进行卧底，重新整轨道，随后用不了2个月的时间，又出现了上述情况，故采掘工作面不在使用轨道运输而改为捷克芬瑞特公司生产的柴油动力单轨吊单轨吊运输。

其单轨吊型号为DLZ110F-Ⅱ，七驱单轨吊，技术参数:

发动机型号: John Deere Ferrit 6068F170

最大发动机功率: 81Kw

最大发动机扭矩: 582 Nm当1400 转/分

7驱单轨吊机车速度：7.5 km/h (驱动轮尺寸355 mm)

8.4 km/h (驱动轮尺寸400 mm)

牵引力 : 20KN (1 驱动), 140KN(7 驱动)

油箱体积: 150 升,油耗：20L/km

工作温度/ 湿度: -20 ÷ 40°C/ 90%

驱动轮尺寸: 355 或者400mm

最大坡度: 25°

最小转弯半径: 4m水平、8m 垂直。

（二）回采工作面材料巷使用单轨吊运输的可以整架运输也可以将液压支架解体后运输，但是必须在合适的地点建立中转站。对于巷道跟顶掘进段可以使用?22*3000mm的螺纹钢锚杆作为吊起单轨吊跑道用的专用锚杆，对于托顶煤掘进段可以使用隔一组

?22*3000mm的螺纹钢锚杆，再布置两棵锚索的方式作为吊起单轨吊跑道用的专用锚杆，间距根据厂家配置的跑道长度确定。

（三）轨吊硐室建设繁琐，需要建设以下硐室或站点。

1、存放柴油的硐室和检修间；

2、单轨吊列车存放库；

3、单轨吊材料换装站。

五、安装使用无极绳绞车与单轨吊装置的对比分析

（一）初期投入

1、无极绳绞车运输

按照1500m巷道设计，巷道中需要布置22Kg/m及以上双股轨道：

钢轨：3000m；

挡车器：5组；

道夹板：880付；

轨枕：1600根；

鱼尾螺栓：1760Kg；

托压绳轮：100套；

相关的钢丝绳及开关配套设施；

无极绳绞车及液压、电控设施一套；

共计总投入： 180万元。

2、安装使用单轨吊运输

按照1500m巷道设计，需敷设专用轨道1500m*1000元/m=150万元；悬挂索具1200套*467元/套=56万元；防爆柴油机驱动及配套装置费用：1部280万元，投入总成本共计486万元。

（二）运行费用

1、单轨吊使用维护费用

（1）古城煤矿现使用单轨吊型号为DLZ110F-Ⅱ，七驱单轨吊，耗油量20L/km（20L*18Km*7元/L*365天=92万元/年），每台车每年维修费用约在75万元左右，共计167万元/年。

（2）临近的付村煤业公司井下使用的单轨吊为德国贝尔公司生产的，前期投入600万元，包括单轨吊机车设备和轨道（1000元/米），后期使用费用为：柴油消耗，运行20 L /KM，配件费用60万元/年。

2、无极绳绞车使用维护费用

一套JWB132BJ连续牵引车，单线单向运输且主钢丝绳布置在轨道内，副钢丝绳均布置在轨道外的运输方案。绞车为机械换档，双速，速度分别为0.95m/s、1.5m/s。绞车功率为132Kw，耗电费

用：132Kw*12*365*0.7=40.47万元，维护费用15万元/年，共计45万元/年。

（三）安装条件

1、单轨吊轨道安装标准

（1）单轨

①单轨吊轨道主要有直轨、曲轨、连接轨和过度轨四种，吊轨规格及安装应满足下列要求：

②使用符合德国工业标准（DIN20593）的专用钢轨I140E，直轨标准长度3m ,宽度68mm，高度155mm，中板厚度7±0.5mm，允许单根轨道垂直夹角是3.5°，水平夹角±1°。弯轨水平曲率半径不得小于4m，每节弧长不得大于2m，弧长大于1.6m时，应在其中点设一吊耳；垂直弯轨曲率半径不得小于10m，每节弧长不得大于3m，弧长大于1.6m时，应在其中点增设一吊耳。水平弯轨及轨道与道岔连接处应用法兰连接。

③同一线路必须使用同型号单轨，道岔单轨要与线路单轨型号一致，单轨接头间隙不得大于3mm，高低和左右允许偏差分别为2mm和1mm，接头摆角垂直不得大于7°，水平不得大于3°

2、单轨悬吊装置要求：

（1）要求吊挂单轨的各吊挂点间距偏差不得大于15mm，10组吊挂点间距的累计偏差不得大于30mm。

（2）吊挂紧固件应使用GB5780 M20×80螺栓和GB170 M24螺母或10.9级高强度M20×80螺栓和M20螺母。使用前应做不小于150kN集中载荷的抽样试验。

（3）吊环可使用16Mn钢或机械性能相当的材料，使用前应做不小于150kN集中载荷的抽样试验。

（4）吊环链可选用GB/T12718-91标准的￠18×64规格的高强度圆环链，使用前应做不小于150kN集中载荷的抽样试验。

（5）当采用锚杆悬吊时，每个单轨吊挂点需有双锚杆吊挂，要求单根锚杆锚固力不得小于90kN，安装单轨前要对每根锚杆进行预定54kN锚固力的集中载荷试验。锚杆的托板必须紧贴巷壁，应用机械或力矩扳手拧紧，锚杆露出长度不得小于100 mm，悬吊单轨的两条圆环链夹角应在30°-60°之间。

（6）采用矿工钢梯形棚支护时，可用顶梁或在顶梁间加小短梁等方式悬挂单轨，支架间应设纵向拉杆，其悬吊点做90kN预定集中载荷试验时，顶梁不得产生朔性变形，顶梁与小短梁的连接不得产生松脱或破坏变形，整组支架应能可靠支撑围岩压力。

（7）采用U型可压缩性金属支架支护时，可用支架顶梁悬挂单轨，支架间应设纵向拉杆，在悬吊点做90kN预定集中载荷试验，试验过程中支架不得失去可缩性和产生朔性变形，应能可靠支撑围岩压力。

（8）采用料石或混凝土墙金属横梁支护时，可用横梁悬挂单轨，要求梁每端的搭接长度不小于50 mm，两端高差不大于20 mm，梁墙连接处应固定密实，对悬挂点做90kN预定集中载荷试验时，钢梁及墙不得产生朔性变形。

3、悬吊装置的布置方式

（1）采用型钢支护的巷道，悬吊装置与顶梁一般均有固定的卡具连接。卡具的型式多样，一般由轨道生产厂家供货。

（2）矿工钢梯形棚支护巷道，悬吊装置有两种布置方式，一种是卡具直接固定在顶梁上；另一种是卡具固定在顶梁间的小短梁上。

（3） U型可缩性金属支架支护巷道，当单轨中心线偏离巷中较小时，可采用单链悬挂，当单轨中心线偏离巷中较大时，采用双链悬挂。

（4）采用锚杆悬吊单轨时，锚杆长度不小于1615mm，锚杆出顶板处要有垫板、弹簧垫圈和螺母。悬吊接头（锁具）轴孔中心与顶板距离为115 mm。

（5）单轨曲线段，除了悬挂链外，每一悬挂点还应沿径向增设一对拉紧链，以限制轨道的横向摆动。单轨直道段，为减少机车制动时的纵向摆动，需沿纵向每隔30m增设一组加强链。

4、单轨吊道岔

单轨吊道岔分对称道岔和单开道岔两种。一般布置在不大于5°的单轨线路段。道岔活动轨的摆角不得大于11°。道岔框架4个悬挂点受力要均衡，每个悬挂点要做不小于90kN预定集中载荷试验。

5、单轨吊巷道断面标准

（1）巷道断面尺寸

设备运行时会出现左右和上下摆动，确定巷道断面尺寸时，应充分考虑这些因素，按单轨吊轮廓尺寸计算。

L1＝L＋2L2 ， H1＝H＋H2

式中： L1——单轨吊运行宽度，mm；L—单轨吊设备宽度，mm；L2——单轨吊单侧摆动幅度，一般取为150mm；H1——单轨吊运行高度，mm；H—单轨吊设备高度（至单轨轨底），mm；H2——单轨吊向下摆动幅度，一般取为200mm。计算出运行轮廓后，参照《煤矿安全规程》第二十二条、第二十三条有关规定计算巷道断面。单轨吊通过弯道时，由于车体中线和线路中线不吻合，使车

体的四角外伸或内移。巷道断面尺寸通常为：W4600（宽）×

H3100(高)

（2）轨道底面距地距离：

单轨吊轨道底面距地距离一般要求为2400mm，最小距离不应小于2350mm。

6、单轨吊硐室标准

单轨吊列车存放库

（1）只担负井下辅助运输的机车单轨吊运输系统，井下必须设置列车存放库。列车存放库有硐室式和巷道加宽式两种。

（2）硐室式必须设在进风风流中，硐室内单轨线路的设计要利于单轨吊机车进出，要能容纳井下单轨吊总数的50%以上，列车与硐室、列车与列车的间隙应符合《煤矿安全规程》的有关规定，列车与列车间应设人行道。硐室内要设有灭火装置和专用照明设施，进出口应设双扇结构的防火门。

（3）巷道加宽式存放库应设在主要进风巷中，并设有隔墙与巷道分开，其出入口应设栅栏门。线路间隙要求与硐室式相同。

7、单轨吊材料换装站

当大巷或上下山采用地轨式辅助运输设备，而采区或顺槽内采用单轨吊时，应在采区车场设材料换装站。单轨吊材料换装站一般布置比较简单，可充分利用单轨吊本身的吊卸机具进行换装。材料换装站的单轨吊单轨直接布置在地轨轨道中心线的上方，也可以利用单轨的高低道差进行换装，在换装点将单轨高度降低，可很容易地将货物吊起或放下，然后单轨吊驶出低轨段，使货物自然脱离原车，实现换装。但需要增加巷道高度，在巷道坡度不大时较为适应。

综上安装要求，单轨吊轨道安装要求复杂、标准高，另我公司现工作面两巷设计断面：宽4000mm*高3000mm，巷道断面就需要扩刷；现使用轨道运输，如使用单轨吊需要设立料场、中转站进行集装箱运输；地面环形车场小，无法进行较大集装箱的循环装卸料使用；在单轨吊运行期间同样必须执行“行车不行人”规定。如使用单轨吊运输系统改造工程量较大。

六、单轨吊运输系统的使用规划建议

（一）根据我公司目前开采深度分析，如果3上煤层采掘工作面不出现底鼓、巷道底板变形严重等情况，能正常使用轨道运输尽量使用轨道运输。由于3下煤层为采空区下采煤，3上煤层与3下煤层之间的层间距较小，且煤硬度系数为古城煤矿的二分之一，故建议使用无极绳绞车运输。

（二）西十三采区目前正在设计规划中，由于开采水平在负600以下，根据地质资料显示，受冲击地压影响可能性较大，在掘进和开采过程中有可能出现巷道变形、底鼓等现象，给轨道的铺设和维护带来较大困难，建议在顶板的支护强度满足单轨吊的使用条件前提下，辅助运输设备可采用单轨吊。

二〇一三年六月二十八日