DLZ110F—4+1型柴油动力单轨吊车运输设备的问题和

滕州郭庄矿业公司锦丘煤矿北翼163采区是下一步矿井主采区，针对163采区工作面配备的一次采全高设备运输量大、吨位重、运输路线长的特点，为简化运输环节，淘汰调度绞车运输，提高运输安全性和工作面的安撤效率，减轻职工劳动强度和人员配备等。经过周密调研分析，并对多种型号的单轨吊及其性能进行分析比较，最终选用由捷克芬瑞特公司生产的DLZ110F-4+1型柴油动力单轨吊机车在我矿运行使用，作为采区辅助运输设备。该系统具有适应性强、设备构造简单、维护方便、机动灵活、调运方便、爬坡能力强、安全系数高，而且不受巷道底板变形的影响，能够有效利用巷道断面空间，减少运输环节等多方面的优点，另外最主要的是可以实现液压支架整体运输，从而提高运输效率。
　　1 单轨吊运输范围、长度及巷道基本情况
　　1.1 单轨吊运输范围、长度
　　163轨道大巷起吊车场→163采区轨道大巷→采区轨道顺槽→采区轨道顺槽车场→工作面切眼，运输线路全长3920m。
　　1.2 单轨吊运输巷道基本情况
　　163轨道大巷长2640m，其中：车场段为拱形断面，长142m、巷道高4000mm、宽4400mm、平巷；拱形斜巷段长163米、巷道高3200mm、宽3200mm、坡度10°；矩形斜巷段：长2335米、巷道高3100mm、宽3200mm、平均坡度5°。
　　顺槽轨道长1280m，矩形断面，巷道高2900mm、宽3200mm、平均坡度5°。
　　2 DLZ110F-4+1型柴油动力单轨吊机车技术参数
　　标称牵引力：100kN 制动力： 150kN
　　最大制动距离：≤4m 适应倾角： ≤±30°
　　机车自重： 5200kg 最大尺寸长：9650mm
　　宽度：920 mm 高度：≤1425mm
　　水平转弯半径：≥4m 垂直转弯半径：≥8m
　　最大运行速度：2m/s 冷却方式：水冷却
　　耗油率：≤260g/kwh 驾驶室数量：2个
　　轨道规格：155mm×68mm（高×宽） 柴油发动机功率：81KW
　　起吊梁型号： NZH2/4-P2，最大载重： 8t
　　人车型号：SK-10，长×宽×高： 4220×1180×1400
　　单车制动车型号：BTS-ONE，额定静制动力52 kN
　　机车具有的保护：超速、超温、瓦斯超限自动断电、自动灭火及防跑车保护等。
　　3单轨吊轨道系统组成及质量要求
　　3.1 轨道系统组成
　　单轨吊单轨主要有直轨、弯轨、连接轨组成。直轨长3000mm、弯轨长1500mm；吊链规格为Ф18×64mm圆环链。
　　3.2 支护材料要求
　　（1）吊挂直拉锚杆：采用规格为φ20×2400mm的全螺纹钢等强金属树脂锚杆，并使用与之配套的2个螺母紧固，锚杆外露长度不得小于150mm；每根锚杆用长度为500mm的Z2850型树脂锚固剂三支。
　　（2）斜拉锚杆采用规格为Ф16×1800mm高强度全螺纹钢锚杆，锚杆外露长度不得小于150mm。每根锚杆采用长度为500mm的Z2850型树脂锚固剂两支。
　　（3）采用LDZ-200型锚杆拉力计（1MPa=3.92KN）对锚杆的锚固力进行检测，检测时锚杆拉力计压力表的读数达到22MPa时锚杆锚固力达到85kN。用MB-500型力矩扳手对锚杆扭矩进行检测，锚杆扭矩必须达到扭矩扳手所设定的200N·m的要求。达不到要求的必须重新紧固、补打合格。
　　3.3 轨道吊挂施工
　　（1）施工时，严格按照“由外向里” 的顺序施工。
　　（2）在巷道顶板上拉好线绳，每隔3m、2.4m或其他尺寸（根据所选轨道长度）在顶板上使用红色或其它有色染料做出标记，便于打顶板吊挂锚杆，保证施工质量。
　　（3）在巷道顶板上纵向打2个眼并安装2根Ф20×2400mm以上的全螺纹钢等强金属螺纹锚杆，在顶板岩石中锚固长度不小于1050mm；锚固力不小于50KN/根（不同巷道条件数值有所不同）。
　　（4）两根锚杆吊挂眼间距大于200mm小于240mm（锚杆直径20mm），两组吊挂的中心距为3m，锚杆外露150-300mm左右，但特别位置打眼根据现场实际情况加工轨道短节节头或合岔梁。
　　（5）铺设轨道的中心线根据巷道偏中线施工，但轨道中心线距巷帮最小距离不得小于1200mm，轨道底面距离巷道底板的距离不小于2500mm，巷道高度因摆放设备等不能满足时，敷设的导轨以顶板最高点为准。
　　（6）平巷轨道安装。
　　1）根据巷道顶板的不同情况选择不同长度的直轨道及带固定板轨道的数量。平巷中严格按照每10根直轨中安装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。2）斜拉链必须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，保证整个轨道的稳定性。
　　（7）斜巷轨道。
　　1）在弯道和斜坡度数超过15度时，每隔9m至30m在单轨吊轨道两侧巷道向上方向与吊梁呈45°夹角安装一组横拉装置，使用优质φ18×64mm圆环链进行横拉保护，在弯道段每隔4.8m打横向固定拉链一组。2）在斜巷轨道的起点和终点处，必须安装带固定板的轨道，并斜拉固定。3）斜巷的中间段，可是适当增多带固定板轨道的数量，并且按要求进行斜拉固定、横向固定或倾斜固定拉链施工方法同顶板吊挂锚杆施工方法相同，圆环链与钢梁连接螺栓使用背帽，螺栓有效紧固，二级保护防护链有效涨紧，防止松脱。4）固定钢梁端头时，使用采用φ18mm×64mm圆环链进行固定，φ18mm×64mm圆环链的长短需根据巷道的高度平缓而定，链子另一端固定在锚杆上或吊具上，需要接链子时，用“U”型环和?20mm螺栓连接并上紧螺帽，要求每根锚杆上至少2个螺帽；每根锚索上至少两个锁具。
　　（8）轨道铺设的质量要求。
　　直轨线路安装质量标准：
　　1）接头平整度，水平、垂直偏差均不得大于2mm。2）方向接头摆角允许偏差：不得超过水平3?垂直7?。3）下轨面接头轨缝不得大于3mm。4）轨道悬吊链铅垂偏角不得大于60?。5）连接螺栓必须采用专用高强度螺栓。6）铺设吊梁水平和垂直方向要求目视直顺，导轨无明显变形或硬弯。
　　弯轨线路安装的质量标准：
　　①接头平整度，水平、垂直偏差均不得大于2mm 。②接头摆角允许偏差：水平3?垂直7?。③下轨面接头轨缝，不得大于3mm。④轨道悬吊链铅垂偏角，不得大于60?。⑤连接螺栓必须采用专用高强 度螺栓。⑥运行单轨吊线路各拐弯处巷道曲率半径不低于6m。巷道坡度不大于30°。⑦方向应目视直顺，轨道无明显变形。
　　单轨吊道岔安装的质量标准：
　　①每组道岔悬吊点应不少于7个，悬吊链铅垂偏角不得大于60?。②轨道接头处转角，不大于3?。③下轨面接头轨缝，不大于3mm。④联接螺栓采用专用高强度螺栓，各部联接必须紧固。⑤道岔轨道无变形，活动轨动作灵敏，准确到位，锁定可靠。⑥阻车器使用工字钢和螺栓固定在单轨吊钢梁端头以里400mm位置上，牢固可靠。⑦道岔和弯轨法兰接口处有4个斜拉点，必须进行固定，道岔上的法兰和斜拉点任选2点进行固定即可。
　　（9）轨道维护和检修。
　　1）轨道的检修周期不得大于15天。2）巷道变形量大的需缩短检修周期到7到10天。3）使用斜拉紧固器的需及时调整紧固器，保证斜拉链受力良好。
　　4 运输能力及防滑力验算
　　4.1 机车运输支架所需牵引力计算
　　10°坡 24吨载重
　　运行最大设备时（货物）所需牵引力：
　　F=Wo+Wi+Wa
　　式中：
　　Wo——基本阻力，N；Wi——坡道阻力，N；
　　Wa——惯性力，N。Wo=（P+Q）g·ω=6209N
　　式中：
　　P——列车质量（机车自重5200kg、起吊梁700 kg*3、司机体重150kg，制动车200kg、列车总重量为7650 kg）；
　　Q——货物质量，8000kg*3；g——重力加速度，取9.81m/s2；
　　ω——列车运行阻力系数，取0.02。Wi=（P+Q）g·i=54646N
　　按上坡时计算。
　　式中：
　　i——单轨坡度，井筒倾角为α=10°，即i=tg10°=0.176；
　　Wa=（P+Q）γ·a=12691N
　　式中：
　　γ——惯性系数；a——列车运行加速度，取0.4m/s2。
　　式中：
　　J——每个承载轮对其轴的转动惯量，0.00522kg·m2；
　　R——承载轮半径，0.059m；
　　Gc——承载物体质量，24000kg。
　　若要校核上坡重载条件下的牵引力，则式转化为：
　　F= Wo+Wi+Wa=67600N=67.6kN
　　在载重24T的情况下，爬坡10°坡度，需要牵引力67.6KN。
　　此牵引力为包括机车，起吊梁，支架，制动车等所需牵引力，而DLZ110-4+1驱机车所提供的牵引力为100KN，所以满足要求。
　　4.2 机车防滑计算
　　DLZ110 F-II型5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。
　　P1——机车质量，5200kg；
　　P5——制动车质量，200kg；
　　P6——起吊梁质量，668kg；
　　P8——司机体重 2×75kg；
　　P9——货物，8000kg；
　　ω——机车运行阻力系数，取0.02；
　　α——线路最大坡度，10°。
　　运送货物时下滑力为：
　　=48kN
　　计算结果取大值，即为F4=48kN。
　　防滑系数K，要求不小于2，按下式计算：
　　K=FZ/F4=3>2
　　式中：
　　K——防滑系数；
　　FZ——机车制动力，额定150kN；
　　防滑系数符合要求
　　4.3 机车重载下坡时的制动减速度和制动距离的核算
　　经上述计算，矿井单轨吊重载运输所需牵引力为单轨吊机车运输货物时最大，因此最大荷载为运输货物分体重量，最大坡度为10°，其加速度和制动距离计算如下：
　　FZ+F0-FG=ma
　　F0 =（P+Q）g·ω=（7650+24000）*9.81*0.02=6209N
　　FG =（P+Q）gsinα=（7650+24000）*9.81*sin10o =54000N
　　得： a=3.23m/s2
　　s=V2 /2a=2.34m
　　式中：
　　FZ——制动力150KN；
　　F0——列车运行阻力；
　　FG——惯性力；
　　m——机车与支架总重量31650kg；
　　V——速度，2.0m/s；
　　a——制动减速度，m/s2 ；
　　因此，单轨吊机车在最大荷载24000kg、最大坡度10° 时以最大设计速度2m/s下运行时，制动距离为2.34m，小于2.0m/s*6s=16.5m，满足要求。
　　5 日常保养及维护
　　（1）单轨吊维修工必须经过专门技术培训或具备单轨吊检修专业知识，并熟悉和掌握本业务有关的应知应会知识和安全操作规程。（2）维修工必须熟悉本设备的工作性能、结构、原理以及各部件的故障处理方法并能正确进行操作。（3）维修工必须按有关规定认真详细检查和试验机车，发现机车故障及时检查处理，确保机车能够正常运行。（4）维修工作必须在机车停止运行时进行。维修必须在机车检修保留进行，临时小故障处理可在运行线上进行，但应采取安全措施，防止溜车或其它事故发生。（5）机车加油时，必须在指定的加油点进行加油，油脂库内必须配备齐全的消防器材。（6）定期做好日检、周检、月检、年检保养维护工作。
　　6 使用单轨吊机车运输的优越性和安全性
　　（1）单轨吊机车运输与调度绞车运输相比较，不仅去除了调度绞车运输中“一坡三档”、超速吊梁等安全设施，避免了因跑车造成的运输事故，还减少了运输环节和运输人员，提高了运输效率。且对巷道适应性强，适应倾角： ≤±30°，水平转弯半径：≥4m，克服了“巷道因底鼓变形造成调度绞车轨道经常需要整修的问题” ，节约了大量巷道整修投入。（2）采掘工作面安装或撤面时，特别是综采工作面，可对综采支架和采煤机，进行整体吊运，减少了拆卸和组装的环节，不仅提高了安全性，还大大提高了运输效率，缩短了安装和回撤时间。（3）机车保护齐全，具有：超速、超温、瓦斯超限自动断电、自动灭火及防跑车保护等保护，进气口和排气口均安装防爆装置；配置有手动和自动防灭火系统，制动系统可靠。
　　7 效果及评价
　　（1）通过使用运行，机车司机掌握了丰富的运输经验，物料起吊人员总结了运送大型物料期间的注意事项与措施，同时机车维护人员的操作技能水平得到了一定的提高，但在今后工作中仍需继续努力提高机车操作技能与维护技能，使其更好的服务于矿井运输生产环节。 （2）DLZ110F-4+1型柴油动力单轨吊机车适应性强、机动灵活、调运方便、爬坡能力强、安全系数高，不受巷道底板变形影响，是一种机动性强、运行速度快、载重量大、安全可靠的新型辅助运输设备，值得大力推广。同时163轨道大巷单轨吊车的应用为今后我矿其它采区安装使用单轨吊车，提供了丰富实践经验和技术保证，为矿井实现安全生产奠定了基础。
　　作者简介：杨贯德（1977-），男，山东省滕州人，助理工程师，毕业于山东矿业学院矿山机电专业，从事煤矿机电设备技术管理工作。