三元福达煤业单轨吊安装设计方案.docx

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三元福达煤业单轨吊安装设计方案

单轨吊辅助运输技术方案

机电科

三元福达煤业单轨吊辅助运输技术方案

一、矿井基本概况介绍

1、矿井辅助运输巷道基本参数特征

（1）、15101工作面切眼长度200m，停采线位置一侧布置支架，拟考虑另一侧单轨吊运输；

（2）、15101停采线外巷道到与15102工作面运输顺槽开口处长度为50米，巷道高度3.5米，巷道宽度4.5米；

（3）、15101与15102运输顺槽联络巷，长度为26米，巷道高度3.5米，巷道宽度4.5米；

（4）、15102工作面顺槽长度约1100米，巷道为矩形断面，巷道中线处高度为4米，巷道宽度为4.8米。

2、矿方支架等设备参数

中间支架最大重量27吨，最低高度2.4米，宽1.5米，长度7米；端头架和超前支架，拆解后单件最大12吨。

煤机滚筒直径最大2米。

3、矿井为高瓦斯矿。

4、15101切眼及15102工作面运输顺槽、切眼最大坡度12°。

二、柴油机单轨吊机车及其配套设备技术参数及校核

（一）机车及起吊梁选型及技术参数

机车选用DZ18003+2+3型柴油机单轨吊机车，起吊梁选用SLG8.2型32T起吊梁。

1、柴油机车单轨吊DZ18003+2+3（驱动马达565cm³）

（1）DZ18003+2+3机车（驱动马达565cm³）

制造商SMTScharfGmbH

型号DZ18003+2+3

原产国德国

柴油机功率80KW

牵引力180KN带8个驱动单元

运行速度4驱动单元最大速度1.7m/s

8驱动单元最大速度0.95m/s

适应转弯半径

水平4m

垂直10m

最大尺寸

长24528mm（带8个驱动单元）

宽度800mm

高度1230mm

自重（包括燃料,油,水）10100kg（带8个驱动单元）

（2）柴油机主机

制造商SMTScharf/Liebherr

型号D924T-EX

输出功率80KW

额定转速1800min-1

启动模式液压启动

耗油率210-230g/kWh

噪音水平90dBA

工作寿命12000h正常

柴油箱容积140L

最大表面温度150℃

隔爆形式板式隔爆片

隔爆片表面温度<150℃

废气冷却水箱容积200L

冷却方式尾气受控进入水箱

尾气排放温度：

<70℃

（3）液压驱动系统

驱动方式：

径向柱塞马达静液直接驱动

驱动系统工作效率0.75

安全保护形式过压保护,压力控制,温度和液位控制

（4）在驾驶室内具备如下项目的预警和停机显示：

项目预警值停机值

柴油机冷却水温度>95℃>99℃

发动机机油压力<1.5bar<1bar

柴油机机油温度>100℃>104℃

液压油温度>70℃>75℃

尾气排放温度>65℃>70℃

尾气温度>140℃>149℃

机车速度>2,2m/s>2,4m/s

瓦斯浓度保护0.5%

（5）液压系统

液压油箱容积100L

第一次注油量140L

液压油冷却形式风冷散热器

工作介质正常温度50℃

驱动系统最大液压油温75℃（使用矿物油时）

液压泵型号RexrothA4V250

工作压力约312bar在180kN牵引力时

排量0.25l/r

液压马达型号径向柱塞马达MCR05

液压马达工作寿命6000h额定

（6）辅助液压系统

工作压力P=150bar

液压泵形式齿轮泵

排量0.036l/r

工作介质正常温度50℃

工作介质最大允许温度75℃使用矿物油时

驱动系统连锁形式电气/液压

运行方式与起吊梁工作的转换方式使用钥匙，为运行方式，取出钥匙即为起吊状态

（7）驱动系统

驱动轮对数8

驱动轮直径340mm

驱动轮材料Vulcollan93°shore

摩擦系数0.25–0.45

驱动轮工作寿命1500h额定

驱动部的接通与关闭切换在机车停车和制动闸关闭的情况下，操作驾驶室控制板上的切换开关，按一次关闭四个驱动单元，再次按操作开关，关闭的驱动部全部打开。

驱动部的工作状态指示情况

通过驾驶室LED灯指示:

灯不亮状态：

8个驱动单元同时工作

灯长亮时：

4个驱动单元同时工作

（8）紧急制动系统

触发速度2.4m/s离心式触发速度

2.6m/s旋转脉冲器

重载下坡制动减速度>1.5m/s2

制动闸块材料Jurid753（铜合金）

制动工作模式弹簧制动，失效安全型

显示形式LED信号灯显示

制动时间<0.7s（紧急制动）

<2s（工作制动）

制动距离<4m

制动力（紧急和停车）>270kN

工作制动

制动距离（最大角度下坡）<9.6m

（9）电控系统

防爆形式本安型

本质安全车载电压12V/2A

标称电压24V

发电机输出功率25.5VDC,240W

防护等级IP54

工作条件

工作环境温度-10℃至+40℃

启动温度>+5℃

相对湿度<90%

瓦斯浓度<1.0%

防爆柴油机单轨吊机车具有如下主要功能

安全保护形式：

具有完善可靠的安全保障系统（限速保护：

包括2级电子速度检测和离心式超速保护，手动紧急制动单独回油路保护，发动机防飞车保护，发动机及排气口温度保护，自动灭火系统，甲烷检测保护，故障自诊断和保护等）

机车液压制动阀：

双阀并在启动过程中具有自检功能，启动时双阀串联，有一个阀不正常起动机车，制动时双阀并联，有一个阀正常就能制动该机车。

柴油机断油断气电磁制动阀：

双阀并在启动过程中具有自检功能，启动时双阀串联，有一个阀不正常起动机车，制动时双阀并联，有一个阀正常就能制动该机车

超速保护装置：

必须安装电测速超速保护装置和机械离心式超速保护装置，超速保护装置必须满足不少1000kg的配重，以防止出现误动作。

防火系统：

随机车配置足够数量灭火器等器材。

制动系统：

机车制动车必须与主机一套液压系统，确保制动可靠。

机车应包含全套制动系统，包括工作制动、紧急制动和停车制动及机械式离心超速保护，且保证超速保护不出现误动作情况。

液压机械制动，最大角度下坡制动距离<4m，其它符合《煤矿安全规程》有关规定。

起吊梁：

机车起吊梁全部采用马达起吊，马达链条起吊距离在0-3000mm之间。

司机室：

单轨吊机车应设有2个均能独立操作，且又互为自动闭锁的司机室，两司机室都能操作紧急制动装置。

2、32吨SLG8.2起吊梁技术参数

运行小车数量8

行走轮数量32

行走轮直径118mm

轴基距离1810mm

起吊梁长度13100mm

载荷能力额定28吨，最大32T

提升速度1.5m/min

自重5640kg,包含支架运输框架和横梁

液压提升系统

压力max.11.5Mpa

流量24l/min

液压软管直径NW13/NW20

（二）、单轨吊柴油机车所需牵引力计算

1、机车配套1套32T起吊梁运输一套27T支架时，采用DZ18003+2+3型柴油机单轨吊机车在12°上运输时：

F大=（G+Q）g·（sinα＋µcosα）/1000

=9.8×（10100+5640+100+27000）×（sin12°＋0.04cos12°）/1000=87.6KN＜180KN

式中：

F大——单轨吊机车牵引力，kN；

g——重力加速度，9.8m/s²；

G——单轨吊机车及配套设备重量，kg；（机车自重9650kg、1套32T起吊梁5640kg、司机体重100kg）

Q——有效荷载重量，kg；

µ——单轨吊车列车运行阻力系数，µ=0.02～0.04，此处计算采用µ=0.04；

α——运行巷道倾角，α=0º～30º，根据矿方提供数据最大坡度按12º计算；

2、机车配套1套32T起吊梁运输一套27T支架时，采用DZ18003+2+3型柴油机单轨吊机车最大爬坡度数为：

考虑到运输过程中的安全，机车不能在满负荷情况下直接运输，考虑到机车运输载荷系数取1.2倍安全系数，机车牵引力为150KN，则此时机车最大爬坡能力为：

150KN=9.8×（10100+5640+100+27000）×（sinα°＋0.04cosα°）/1000

求解得最大爬坡度数为：

α=18°

3、在25°条件下，最大载重为16T。

三、轨道选型及顶板锚固力的计算

（一）轨道选型计算

1、起吊梁重量为5640kg，机车使用32T起吊梁吊运27吨的综采支架时，承载小车承载力如图所示，8个承载小车中有4个承载力为4172.55kg，有4个承载力为3987.55kg。

2、轨道选型：

在小于6°坡上选择2.25m/根I140E新型轻轨，6°-13°选则2m/根I140E新型轻轨，13°到25°选择3m/根I140V重轨。

（二）顶板所需锚固力计算

1、选用2.25m/根轻型轨道，根据承载小车受力分析对B点（接头处）进行受力分析如图所示。

当4172.55Kg的2个重载小车在一轨道上，1个3987.55kg的轻载小车在一根轨道上时，B点受力最大。

承载小车轨道受力分析图

吊挂点B的受力是T1+T2+T3

2.25T1=3987.55×（2.25-X）

2.25T2=4172.55×（X+0.44）

2.25T3=4172.55×（X-1.37）

其中0≤X≤1.81

T1=3987.55-1772.24X

T2=815.97+1854.47x

T3=1854.47x-2540.62

B点的受力为T=T1+T2+T3=1936.7X+2262.9，0≤X≤1.81，X=1.81时，B点受力最大为5768.327kg，计算时取3倍的安全系数，则吊挂点的最大承受力为5768.327×3=17304.981kg

轻轨吊挂时采用2根锚杆，锚杆为直径为20mm长度不小于2.2m的全螺纹等强锚杆，考虑到2根锚杆受力时的不均衡，取1.2的系数，则每根锚杆的锚固力要求为17304.981÷2×1.2=10382.9886kg。

每根锚杆的计算需要锚固力为10383kg即达到要求。

四、单轨吊巷道布置施工

（一）15101工作面巷道高度及单轨吊布置

1、15101工作面运输顺槽单轨吊布置

（1）、在15101工作面撤除开关列车部件，部件最高为1.8米，此处巷道高度要求为：

H1=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+1800mm（开关列车最高部件高度）

+200mm（设备离地高度）

=3300mm。

（2）、正常运输时，15101工作面运输顺槽由于一侧布置有主运皮带，开关列车最宽处为2m，因此单轨吊布置如图所示。

巷道宽度要求为：

W=300（皮带离巷帮间隙）

+1500（主运皮带宽度）

+300（皮带与起吊梁间间隙）

+2100（起吊梁吊运最宽设备需要宽度）

+300（起吊梁与巷帮间隙）=4500mm

因此巷道最小净宽度为4500mm，才能满足运输要求，巷道目前宽度为4.5m，满足运输要求，如下图所示。

2、15101工作面停采线切眼单轨吊布置图

（1）、巷道高度要求

15101停采线主要运输开关列车相关部件及回撤支架使用，支架最低2.4米，宽1.5米，巷道高度为：

H2=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地高度）=3900mm。

因此运输支架回撤时，巷道高度在不考虑巷道顶沉的条件下，巷道高度最低需要满足3900mm要求。

（2）、巷道宽度要求

15101停采线主要运输开关列车相关部件及回撤支架使用，运输设备最宽为2米，巷道宽度要求为：

最小宽度为：

W=200（离巷帮间隙）

+2100（起吊梁吊运最宽设备需要宽度）

+100（起吊梁最宽处与支架间隙）

=2400mm

因此巷道超前刷最小净宽度为2400mm，才能满足同时运输要求，如下图所示。

3、15101工作面回风巷单轨吊布置图

（1）、巷道高度要求

巷道中单轨吊布置在巷道中心，单轨吊布置如图所示。

巷道高度要求为：

H=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地高度）=3900mm。

目前巷道高度为3.5米，需适当卧底或卧沟槽。

（二）15101与15102运输顺槽联络巷

1、巷道高度要求

巷道中单轨吊布置在巷道中心，单轨吊布置如图所示。

巷道高度要求为：

H=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地高度）=3900mm。

目前巷道高度为3.5米，需适当卧底或卧沟槽。

（三）15102工作面单轨吊布置

1、15102工作面运输顺槽

（1）、第二组道岔前段部分单轨吊布置在距巷道上帮1.5m处，如图所示，运输设备主要为支架，巷道高度为：

H=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地轨平板车高度）

=3900mm。

目前巷道中心位置高度为4m，满足单轨吊使用要求。

（2）、第二组道岔后段部分，单轨吊由于需要转到切眼，为保证巷道曲率半径要求，单轨吊布置在距离下帮1.5米处，巷道高度要求为：

H=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地高度）

=3900mm。

因此轨道吊挂高度要满足3900mm高度要求。

2、工作面切眼单轨吊安装

15102工作面考虑到溜槽运输以及支架的运输，在运输顺槽进切眼之前安装第三组道岔，轨道敷设进入巷道切眼之后，前期安装在距巷道上邦1.5m处用来运输溜槽等设备及备件，运输完成后轨道撤除并安装在距离巷道下帮1.5米处用来运输支架。

如图所示，巷道高度要求为：

H=500mm（轨道吊挂高度）

+800mm（起吊梁起吊高度）

+2400mm（支架高度）

+200mm（支架离地高度）

=3900mm。

因此轨道吊挂高度要满足3900mm高度要求。

（四）单轨吊巷道曲率半径要求

支架长度为7米长，为保证支架运输，曲率半径要求为水平9米，垂直12米。

五、轨道吊挂方式的选择

1、直轨吊挂方式。

吊挂方式选择双链吊挂方式，吊链铅垂偏角30°-60°之间。

吊挂图如图所示，由两根锚杆通过两根吊挂链，通过大吊环把轨道吊起，吊挂链采用Φ18×64。

锚杆直径不小于φ20mm，全螺纹锚杆长度不小于2.2m，锚深不小于1.6m，锚固长度不小于0.7m。

可根据矿方使用锚杆进行调整。

双链吊挂方式

2、轨道在弯道处吊挂方式，采用三根吊挂链形式，使用吊挂链直接吊挂到锚杆上。

弯道处轻轨吊挂方式

3、对于顶板破碎的巷道，可以采用两根锚杆和一根锚索配合使用的方式进行加固。

锚杆锚索配合吊挂方式

4、为防止机车运行过程中，轨道左右摇摆，斜巷每隔30米加一组横拉，平巷段每隔60米加一组横拉。

5、单轨吊道岔的安装要求

如图所示，单轨吊道岔通过弯轨和调节轨道的连接来完成。

六、运输效率计算

（一）、机车运行速度计算

1、使用DZ18003+2+3运输支架时，

机车从15101工作面切眼出车并运输至15102工作面切眼时，机车重量+起吊梁总重量+1人重量+支架重量

=10100+5640+27000+100=42840kg；

机车出车时，机车重量+起吊梁总重量+1人重量

=10100+5640+100=15840kg；

2、根据DZ18003+2+3机车的驱动图表得：

（1）、15101工作面切眼按照平均坡度10°计算，进车速度为0.95m/s,出车速度为0.4m/s。

（2）、15101工作面回风顺槽按照平均坡度8°计算，出车速度为0.95m/s，进车速度为1.5m/s。

（3）、15101工作面与15102工作面顺槽联络巷，按照平均坡度8°计算，进车速度为0.95m/s，出车速度为1.5m/s。

（4）、15102工作面顺槽基本为段，中间最大坡度为12°左右长度约30米，平巷段进车速度为1.2m/s，出车1.7m/s,12°坡巷段进车速度为0.35m/s，出车0.88m/s。

（5）、15102工作面切眼按照平均坡度10°计算，进车速度为0.4m/s,出车速度为0.95m/s。

驱动图表DZ18003+2+3,摩擦轮Ø340,发动机565cm3,16/8发动机

3、机车运输支架往返一次所需时间

（1）、机车从15101工作面切眼撤除支架并且搬运至15102工作面切眼需要时间为：

T1=200÷0.4+50÷0.95+26÷0.95+1112÷1.2+30÷0.35+200÷0.4＝2092s=34.87min

（2）、机车空车从15102工作面回到15101工作面搬运支架需要时间为：

T2=200÷0.95+50÷1.5+26÷1.5+1112÷1.7+30÷0.88+200÷0.95＝1159.93s=19.33min

（3）、机车进出时间共：

T3=T1+T2=54.2min

（4）、按照15101工作面切眼吊运回撤支架时时间为30min，运至15102工作面切眼放下支架时间为10min，则运送一个支架共需要时间为：

T=T3+30min+10min=94.2min

（5）、每个小班按照8小时计算，去除机车检修时间和交接班时间60min，则每班运输支架的话，可以运输N=7×60÷94.2=4.45个，即每个小班可以运输4个支架，每天可以运输12个支架，15101工作面假设有支架120个，则共需10天即可完成所有支架运输任务。