矿井运输与提升(第05章_辅助运输设备)

第五章辅助运输设备第一节概述一、辅助运输的任务、特点及其设备的类型辅助运输设备是在矿井内运送材料、设备和人员的设备。在煤矿井下主要运输平巷用机车运煤时，材料、设备和人员也用机车运输，主要运输平巷用带式输送机运煤时，需另设专用的辅助运输设备。在采区巷道内，因为运煤已经采用输送机，所以需另设专用的辅助运输设备。使用综采机组的工作面，辅助运输是一个重要环节,因为综采机组调换工作面时，整件重量大，运量大，要求占用时间短，采用合适的运输设备，可缩短机组调换工作面占用的时间，对提高煤炭产量及机组的利用率有重要意义。►辅助运输的特点是：①运输线路随工作地点的延伸(缩短)或迁移而经常变化；②运输线路水平和倾斜互相交错连接；③工作地点分散，使得运输线路环节多、分支多；④待运物料品种繁多，形状各异；⑤井下巷道空间受限制，有沼气和煤尘，需用防爆设备。辅助运输的上述特点，决定了辅助运输设备的类型具有多样性。除了过去常用的矿用绞车(缠绕式和无极绳)、调度绞车、电机车和一般的矿车、平板车、材料车外，目前又出现了许多先进的辅助运输设备，如单轨吊车、卡轨车、粘着／齿轨机车、胶套轮机车、无轨运输车(轮胎式或履带式)等。二、国外辅助运输发展简介(一)辅助运输设备及其发展美国、德国、俄罗斯、英国、法国、捷克等国为了解决辅助运输机械化问题，研制出先进的辅助运输设备并在井下使用，并已逐步充实和完善。这就较好地解决了煤矿辅助运输不配套的难题，对煤炭产量的提高起到了积极的作用。在这些国家中，解决辅助运输的关键是大力推广行之有效的先进辅助运输设备。其中以单轨吊车和卡轨车的使用最为普遍。(二)国外辅助运输发展的主要方向尽管国外已经基本解决煤矿辅助运输机械化的问题，但是运输环节仍然是构成采煤工耗的最主要因素。为了进一步提高工效、降低成本，还需对整个运输系统进行改革，从技术、安全、经济各方面谋求最合理的解决方案。国外主要产煤国对辅助运输存在的主要问题及其发展途径的看法是一致的，即降低辅助运输的劳动强度和提高辅助运输设备的效率。►国外辅助运输主要研究和发展方向有以下几个：(1)井下材料、设备和人员的运输设备的研制，特别注意采区辅助运输设备的研制；(2)对于供料地点到井下用户运输线路中转载点最少的运输系统和设备的研制；(3)对辅助材料不经转载直接运到用户的合理组织和最佳运输路线方案的研究；(4)完善运输辅助材料的有轨运输设备，增加专用的辅助运输设备(5)为扩大自行矿车(胶轮运输车)的使用范围，必须改进它的结构，减小外形尺寸，提高通过能力和研制不污染矿井大气的动力源；(6)进一步完善单轨吊车和卡轨车，使其具有更大的适用性。三、我国辅助运输的现状及发展方向(一)我国辅助运输的现状和存在的问题20世纪70年代中期以后，我国的采煤技术和开采机械化程度都有了明显的提高，但是辅助运输设备的配套使用依然处在20世纪60年代的水平：即大巷运输用电机车牵引，采区斜巷用矿用绞车或调度绞车平巷用人力推车或小绞车。形式单一，环节不配套，系统的输送能力低，设备、设施的性能差，严重影响了矿井产量和效率的提高。目前，大部分先进的辅助运输设备在我国还处于研制和试生产阶段。经过广大科研工作者的努力，国内已研制出一些具有先进水平的辅助运输设备，如单轨吊车、卡轨车、无轨车等，但定型产品还很少，技术性能还有待完善。从使用方面看，只有少数矿引进了国外或使用了国产的先进辅助运输设备，与国外先进采煤国家相比，差距还很大。近年来我国自行研制和引进了大量的煤矿辅助运输设备，但总的来看，国产煤矿辅助运输设备品种还不多。许多国产设备产品质量不稳定，不可靠，故障多。某些产品的技术性能也还有待进一步提高。另外，有些关键元部件如防爆低污染柴油机还不过关，油泵、油马达、变速箱、驱动桥等关键元部件也还需要从国外进口。影响了设备的成本、价格和维修使用，从而妨碍了设备的推广。引进产品由于价格高昂，备件短缺，配件供应周期长，维修困难，售后服务跟不上，一般煤矿承受不起，某些进口产品技术性能也不完全适合我国国情。许多煤矿辅助运输设备的技术含量较高，如柴油机胶套轮齿轨卡轨车集内燃机、机械、电气和液压技术为一体，技术难度较大。煤矿运输队伍的工人文化程度较低，一时难以掌握。影响设备的使用、由此可见，国内现有的煤矿井下运输系统及其装备的技术水平还是比较落后的，是矿井各生产环节中最薄弱的一环。为了改变这种落后状况，就必须提高辅助运输系统的机械化水平，采用新一代、高效率的辅助运输设备。这样，才能满足建设现代化矿井的需要，也才能进一步提高矿井采掘机械化水平。发展综采、综掘，提高单产、单进。(二)我国辅助运输的发展方向l.发展辅助运输系统的途径我国辅助运输的发展方向无疑是要实现辅助运输机械化。要达到这个目标，可借鉴国外的经验，结合我国的自然条件和技术条件，积极改善辅助运输系统的现状，具体做法可以从以下几个方面考虑：(1)加强与国外的技术合作、交流和引进技术，加快对先进的辅助运输设备的研制工作，有计划地解决辅助运输涉及到全矿井基础技术设施、运输系统、设备等方面的问题。(2)做到辅助运输形式多样化。我国矿井多、分布广、条件千差万别，因此，不能采用单一的辅助运输形式和同一类型的辅助运输设备。辅助运输设备要多样化、系统化和标准化。(3)在新井设计中，应根据具体情况，选用先进的辅助运输设备，同时，要使巷道开拓布置系统适用辅助运输机械设备的使用，使采掘机械化与辅助运输机械化相互协调。(4)对煤矿现有辅助运输系统的改造，应从局部开始，逐步扩大到整个矿井。首先应在现有综采工作面的平巷、采区(综采)的上、下山进行改造，更新设备。因为目前采区的辅助运输，矛盾比较突出。(5)改革矿井开拓、巷道布置和采煤方法。(6)进一步解决整个系统各环节所需的设备和配套设备(包括上、下山绞车以及各转载站的配套设备)。2．井下辅助运输的选型要求正确选择辅助材料和人员的运输方法是：(1)需保证有充分的安全性能和有较高的技术经济指标；(2)采煤和主要运输生产环节运转连续和可靠，与辅助运输相互协调；(3)装卸工作机械化，系统安装简单，当运输距离变化时，可以延伸和拆卸，当巷道支架下沉和底鼓时，不影响系统运转；(4)材料可以在地面储存地点集中成综合单位(打捆或集装箱)进行转载；(5)材料和设备应按计划和工作面装备计划进行运输，并且考虑将必须检修的设备和材料运到地面；(6)材料和设备从地面到井下工作地点尽可能进行无转载运输。辅助运输运送人员时．应当解决的主要问题是：缩短至终点的运送时间；运行时，人员的疲劳度最小,安全和舒适度最高。神东矿区是我国第一家成功地将无轨胶轮车作为煤矿井下辅助运输设备的矿区。实践证明，矿井辅运系统采用无轨胶轮车运输，是“双高”矿井建设必不可少的一个子系统。首先，它克服了传统辅助运输环节多、用人多的缺点，解决了辅助运输能力对矿井大幅度增产的制约问题，改变了矿井整体形象。例如：大柳塔矿完成840万t原煤生产任务，矿井仅需9人就能满足全矿井辅助运输和人员运送的要求。其次，矿井辅助运输费用在吨煤成本中所占比例明显降低，仅为2～2.5元，是其他辅助运输方式费用的1/5。另外，无轨胶轮车的使用，使公司各主要矿井综采工作面搬家倒面速度由传统的30天左右缩短到10天左右，基本达到了国外搬家倒面少减产和不减产的水平。同时，无轨胶轮车的使用，促进了单井的大面积开采。第二节单轨吊车一、概述单轨吊车的轨道是一种特殊的工字钢，工字钢轨道悬吊在巷遭支架上或砌镟粱、锚杆及预埋链上。单轨吊车运输是将材料、设备等通过承载车或起吊梁悬吊在巷道顶部的单轨上，由单轨吊车的牵引机构牵引进行运输的系统。单轨吊车是煤矿井下，尤其是在采区上、下山和工作面平巷内用来运送材料、设备和人员的先进辅助设备之一。单轨吊车运输运距一般为1000～2000m，最大可达3000m。运行速度为：运人为l.5～2m/s；运料和设备为2～2.5m/s，有时高达4.5m/s。(一)单轨吊车的分类及其组成单轨吊车按牵引方式的不同，可分为钢丝绳牵引和机车牵引两大类，而机车牵引方式又可分为防爆净化柴油机车和蓄电池机车牵引两种。钢丝绳牵引单轨吊车主要由驱动装置、牵引车、储绳筒、承载车、起吊梁、安全制动车、张紧装置、回绳站、悬吊装置、连接装置、轨道等部分组成，如图5-l。柴油机车牵引单轨吊车主要由柴油机车、承载车、起吊梁、安全制动车、悬吊装置、连接装置、轨道、道岔等部分组成。图5-1钢丝绳牵引单轨吊车1－道轨；2－有绳轮座的轨道；3－与弯轨联接的直轨；4－弯轨；5-牵引绳导向架；6－紧急制动车；7－联接杆；8，9－承载吊车；10－吊车梁；11－乘人吊车；12－道岔；13－缓冲器；14－尾部绳轮；15-尾轮拉紧装置；16－头部张紧装置；17－摩擦轮绞车；18－通用可翻卸式集装箱；19－牵引钢丝绳；20－钢丝绳回绳轮(二)单轨吊车的工作原理及其适用条件绳牵引单轨吊车的工作原理与机车牵引不同，前者为摩擦传动，后者为粘着驱动。绳牵引就是用无极绳绞车牵引，通过牵引钢丝绳与驱动轮之间的摩擦力来带动钢丝绳运行，从而牵引单轨吊车沿单轨轨道往复运动，图5-2所示为绳牵引单轨吊车工作原理图。图5-2绳牵引单轨吊车工作原理图1－摩擦轮；2－钢丝绳；3－牵引车；4－制动车；5-集装箱；6－回绳轮；7－张紧装置单轨吊车工作原理：牵引钢丝绳2绕过摩擦轮1后，一端固定在牵引车3上，钢丝绳另一端绕经张紧装置7后，再绕过换向轮6，固定在牵引车下方的卷绳筒上。钢丝绳两端固接好之后，由张紧装置将钢丝绳拉紧，使钢丝绳具有一定的初张力靠S后启动电动机，带动液压泵运转，液压泵排出的高压油输送到牵引绞车的液压马达上，从而驱动牵引绞车的摩擦轮运转，使无级绳和挂在钢丝绳上的运输吊车作往复运动。它与一般无极绳牵引的不同之处是用牵引车来固定牵引绳的两端，即牵引钢丝绳的一端固定在牵引车上，另一端固定在牵引车下方的卷绳筒上，目是为了方便地调节运输距离。机车牵引的单轨吊车由机车产生牵引力带动列车组沿单轨运行,其牵引力即粘着力是由一定数量的配有耐磨胶圈的成对的驱动轮通过液压或机械方式压紧在单轨的腹板上而产生的，它与机车本身自重无关。为了防止驱动轮打滑。牵引力F应根据下式计算：nfRF2＜式中：R为加在驱动轮上的力；f为轨道与驱动轮耐磨胶圈接触面的摩擦因数；n为成对驱动轮的数量，根据需要可取1～4。单轨吊车的适用条件：(1)单轨吊车挂在巷道顶板上或支架上运送负载，不受底板变形(底鼓)及巷道内物料堆积影响，但需要有可靠的吊挂承载装置。吊挂在拱形或梯形钢支架上时，支架应装拉条加固，用锚杆悬吊时，每个吊轨点要用两根锚固力各为60kN以上的锚杆。巷遭断面要大于或等于7m。。(2)可用于水平和倾斜巷道运输。用于倾斜巷道运输时，机车牵引单轨吊车，坡度要小于或等于18⁰，最佳使用坡度为12⁰以下，国外最大达。绳牵引单轨吊车坡度要小于或等于25⁰，国外最大达45⁰。最大单件载重达12-15t，最小曲率半径水平为4m，垂直为10m。(3)机车牵引单轨吊车具有机动灵活的特点，一台机车可用于有多条分支巷道运送物料、设备和人员，可实现不经转载直达运输，不受运程限制，绳牵引单轨吊车在弯道上需装设大量绳轮，而且不能进分支岔道。运距一般为1～2km。(4)柴油机单轨吊车排放的气体有少量污染和异味，因此，使用巷道要有足够的风量来稀释柴油及排放的有害气体，使其达到无损害健康的程度。(5)蓄电池单轨吊车的主要问题是受到蓄电池的能重比的限制，功率偏小，自重较大。适用于功率不大、自重较轻、牵引力较小、通风较差、硬度不大的掘进巷道里运送材料和人员。最大优点是没有柴油机的污染问题。单轨吊车运输不论运距长短和运量大小，都必须有一个相互配套的完整系统。这个系统主要由巷道条件、轨道性能、悬吊结构、配套设备、辅助设施等主要部分组成。►这个系统应具备的技术条件有：①满足运输设备的巷道断面和坡度；②可靠的巷道支护和轨道吊挂；③可供选择的主机和配套设备；④合理的巷道布置和为运输服务的辅助设施。(三)单轨吊车适输的主要优缺点1．优点：(1)采用柴油机(或蓄电池)单轨吊车运输