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1、第四章 矿井辅助运输设备2 课时第一节 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：运输线路随工作地点的延伸(缩短)或迁移而经常变化；运
2、输线路水平和倾斜互相交错连接；工作地点分散，使得运输线路环节多、分支多；待运物料品种繁多，形状各异；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(二)国外一些主要产煤国家如美国、德国、俄罗斯、英国、法国、捷克等国很早就实现了采煤机械化，为了解决与之配套的辅助运输机械化问题，在20
3、世纪50年代末60年代初研制出先进的辅助运输设备并开始在井下使用，到了20世纪70年代中期，已发展了多种类型的先进辅助运输设备，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。 (三) 国外辅助运输发展的主要方向(四)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(包括煤炭运输及辅助运输)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
4、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。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
5、、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，出现了一大批现代化矿井。但是辅助运输系统与环节配套设备却变化不大，还没有完全从体力(人工)向机械化转变，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
6、，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。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 （1）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
7、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
8、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。这样做投资少，见效快。在老井新水平延伸或合并改造时，也可考虑采用先进的辅助运输方式。 (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； (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，
9、当运输距离有变化时，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问；运行时，人员的疲劳度最小，安全和舒适度最高。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粱悬吊在巷道顶部的单轨上，由单轨吊车的牵
10、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10002000 m，最大可达3000 m，运行速度为：运人为l.52ms；运料和设备为22.5ms，有时高达4.5 ms。 (一)单轨吊车的分类及其组成 单轨吊车接牵引方式的不同，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5一l所示。图51钢丝绳牵引单轨吊车1道
11、轨；2有绳轮座的轨道；3与弯轨联接的直轨；4一弯轨；5牵引绳导向架；6紧急制动车；7联接杆；8，9承载吊车；10吊车粱；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牵引钢丝蝇；20-钢丝绳回绳轮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。一般情况下，材料、设备和人员运输的列车均由三组承载起吊的承载车组成，而运输重型设备时，则只有一组由组合粱起吊的承载车。(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
12、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52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圈1摩擦转；2钢丝绳；3牵引车；4制动车；5集装箱；6回绳轮；7一张紧装置 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： F2nfR 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，
13、根据需要可取14。 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60 kN以上的锚杆。巷道断面要大于或等于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18度，最佳使用坡度为12度以下，国外最大达40度。绳牵引单轨吊车坡度要小于或等于25度，国外最大达45度。最大单件载重达1215 t，最小曲率半径水平为4 m，垂直为10 m。(3)机车牵引单轨吊车具有机动灵括的特点，
14、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12 km，最大不超过3 km。因为运距过长，列车运行阻力、牵引绳的阻力、轨道和支架的承载能力等都要随之增加，使单轨支承和导向钢丝绳以及钢丝绳正常拉紧都将趋于复杂化。(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。一台66 kW柴油机单轨吊车运行的巷道，其通风量应不少于300m3min。国外一般要求排气中CO不大于(10001500)10-6，NOx不大于(7
15、501000)10-6。(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(目前最大为30 kW左右)，自重较大(78t)。它适用于功率不大、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。它的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：满足运输设备的巷道断面和坡度；可靠的巷道支护和轨道吊挂；可供选择的主机和配套设备；合理的巷道布置和为运输服务的辅助设施。 (三)单轨吊车运输的主要优缺点 （1）优点 (1)采用柴油机(或蓄电池)单轨吊车运输，运行机动灵活，一台机车可以在多变坡、多道岔、多支线巷道中不经转载实现连续直达运输，运行阻力小、速度快、效率高、用人少、轨道钢材量比普通轨明显减少。(2)适用于坡度小于18的上、下斜巷运输(绳牵引坡度可达25)，牵引力大。在10坡道上可载
