单轨吊辅助运输

第31卷第5期煤炭科学技术2003年5月单轨吊辅助运输对巷道支护的影响单轨吊辅助运输是将载荷悬吊在巷道顶部的单轨上，靠动力牵引作承载运行的一种运输方式。由于车组所有载重均通过单轨作用于巷道支护，所以对巷道支护强度和结构产生直接影响。特此以FND型内燃机单轨吊车为例，就单轨吊辅助运输对巷道支护的影响问题进行分析探讨，指导现场应1FND型内燃机单轨吊车运输系统简介列车组由内燃机牵引，沿单轨运行。适用于各类沼气等级、甲烷含量不超过1%、井下环境温度不高于35r的矿井。可用于散料及人员运输，也可整体运输液压支架等重型设备。机车牵引力60kN、牵引速度0—2m/s，上行坡度不超过18。，弯道最小曲率半径水平为4111、垂直为101ll。1车组构成由柴油机牵引车、司机室、液压起吊梁、集装箱、材料车、人车等组成。柴油机牵引车包括动力部、驱动部和制动部，是单轨吊车的核心部分。司机室可分别进行运行和制动操作。机车根据运输对象可分别与液压起吊梁、集装箱、材料车、人车进行车辆组合编列。2承载构件单轨吊车的主要承载构件包括承载架、承载梁、起吊梁等（图1）。承载架直接与轨道结合，每个承载架安有2组承载轮，间距150mm。每组承载轮对称分布于单轨腹板两侧，可以沿单轨下翼缘转动。每组承载轮相当于一组集中载荷作用于单轨上。车组所有载荷包括自重，均要通过承载架传递给单轨。承载梁悬挂在承载架下面，直接承受起吊物重量。起吊梁一般用于起吊液压支架等重型设备，与承载梁组合使用，其一端悬挂在承载架下，另一端挂在承载梁中部，通过起吊链能上升下降，实现起吊和卸载目的。3轨道单轨吊轨道是采用I140E型钢加工而成，轨道的上下翼缘厚为16mm、宽68mm、腹板厚度为6mm，具有较高的横向强度和耐磨性能。轨道分为直线标准轨、弯轨和特殊轨，直线标准轨有1Ill和3Ill两种规格。单轨悬吊在巷道顶部，不同支护方式的巷道，可采用不同的悬吊方式。2单轨吊车组对巷道支护结构的影响1巷道支护的纵向稳定性单轨吊车组在启动、变速行驶：和制动过程中，对巷道支护产生水平冲击作用，另外在坡段运输时，载重物重力沿支护纵向存在分力，所以巷道支护必须有良好的纵向稳定性。一般要求巷道(尤其是倾斜巷道)支架之间设置拉杆，进行连锁控制，以提高支架的稳定性和纵向防倒能力，满足单轨吊车安全运行。2巷道支护间距不管巷道采取何种支护方式，必须同时考虑单轨吊轨道的悬吊。巷道支护间距尽量与单轨吊轨道的长度相适应，每3111须设一悬吊点，特殊轨和道岔处还必须根据实际布设悬吊点。维普资讯第31卷第5期煤炭科学技术2003年5月3巷道支护断面尺寸采用单轨吊运输的巷道，其巷宽的确定遵循一般的设计原则，而巷高确定有其自身的特点。确定正常运输段巷道高度时，须考虑以下因素：⑴轨道悬吊后到巷顶的高度r。轨道下平面到设备顶部的高度h。。⑶设备的运输高度h。(4)设备与巷底间的安全高度口。其中，r与轨道的悬吊方式有关，h。除了与承载梁、起吊梁自身结构有关外，还与设备的起吊程度有关，即起吊梁是否处于水平。确定单轨吊与地轨转载点处巷道高度时，须增加平车盘和地轨面高度因素b，同时还要考虑设备起吊前或卸载后，单轨吊起吊梁部分(包括起吊葫芦)需从起吊或卸载后的设备上方通过。3单轨吊车组对巷道支护强度的影响单轨吊运行区间内，巷道支护除了满足围岩承载要求外，还必须承担单轨吊车组的载荷，以单轨吊整体运输液压支架为例，进行力学分析。1单轨吊车组静止状态时巷道支架受力单轨吊整体运输液压支架车组示意如图1所图1单轨吊整体运输液压支架⑴取起吊梁为隔离体，分析其受力(图2)式中G——作用于起吊梁上的液压支架重力；——支架重力作用点到起吊梁端第1个销孔的距离； 承载架提供给起吊梁A端的力；承载梁提供给起吊梁端的力；图2起吊梁受力示意起吊梁长度(实测为2.7m)。根据式(1)、(2)可知，当=0时，最大，FB〜=0.8148G；当=0.5时，最大，FA=0.3333G⑵单轨受力分析。根据承载梁与起吊梁、单轨之间力的作用关系，承载梁两端与单轨连接的承载架所受铅垂力为/2,所以单轨受力情况—l一.1图3单轨受力示意单轨悬吊点及支架受力。由于每个承载架相当于一组集中载荷，作用于单轨上。机车静止时，承载架所处位置直接影响单轨悬吊点的受力。如图3所示状态，经分析计算，单轨悬吊点所承受载荷为N=W4=1.23W2=W3=0.77+根据单轨悬吊点受力，就可得出支架受力大2单轨吊车组运行状况时巷道支架受力同样以单轨吊整体运输液压支架为例。因机车在起动、匀速行驶、减速、制动诸过程中，紧急制动对支架的作用力最大，所以仅对紧急制动条件下的受力情况进行分析。将单轨吊车组分为紧轨部（包括司机室、牵维普资讯第31卷第5期煤炭科学技术2003年5月引机构、制动车等）和离轨部（包括起吊梁和液压支架）其质量分别为。、.机车总重为M=+。每节吊轨长，质量帆，两端各一悬吊装置，吊轨到巷道支架顶梁的悬吊长度为r，吊轨与离轨部的承载重物中心距为R，紧轨部和离轨部承受吊轨的重量每隔为。。下面按水平巷道和倾斜巷道给出巷道支架所受的最大铅垂力、最大水平力和沿巷道轴向的最大作用力计算式。2.1水平巷道状态⑴离轨部承受吊轨的最大铅垂力FF=MD+mDx/R式中mD——D的质量，kg； 单承载点承受吊轨重，N；紧急制动前机车组速度，m/s。⑵离轨部承受吊轨的最大水平力F,DF【s=MDsin0cos0式中卜承载重物的最大摆动角度，0=arccos(R—h)/h；八 承载重物摆动最大高度，h=V~12g；g——自由落体加速度，m/s。紧轨部承受巷道支架的最大铅垂力F町FDJc=MD+G+(mD+mG)/r式中帆一一每节单轨重，N；m。 每节单轨重帆的质量，kg；制动后机车组与n节轨一同运动速度，Vl=mV/(m+Ttmc)，m/s；式中m——机车组总重的质量，kg；n 制动后机车组同时动作的单轨节数。离轨部承受巷道支架的最大铅垂力F。。FDLc=MD+A+mDV21R+(mD+mG)/r⑸紧轨部给予支架的最大水平力F町FDJs=(D+帆)sin01COS01式中。一一n节单轨同盟机车组的最大摆角，0=arccos(r—h1)/r；Ao n节单轨和机车组一同摆动最大高度，h1=/2g，m。(6)离轨部给予巷道支架的最大水平力FooFD【s=MDsin0cos0+(D+G)sin01cos013.2.2倾斜巷道状态(倾角)对于倾斜巷道，由于下行制动比上行制动对支架的影响要大，且铅垂受力不变，故仅列出下行制动时沿巷道轴向的作用力计算式。⑴离轨部对单轨沿巷道轴向最大受力F,DF,DLz=MDsin(0+)COS(0+)⑵紧轨部对支架沿巷道轴向最大受力F叫FDJz=(D+A)sin(01+)COS(01+)(3)离轨部对巷道支架沿巷道轴向最大受力FDLz=MDsin(0+)COS(0+)+(D+Jl)sin(01+)COS(01+)在上述各计算式中，因假定制动时间、制动距离为零，故计算值将偏大。为了更接近实际，需考虑制动不实系数，对于铅垂受力取0.95，对于水平受力或沿巷道轴向受力取0.85。4结论和建议单轨吊车组运行状态下对巷道支护的作用力分析，可以简化为多种力学模型进行计算，其计算结果可作为某种参考，巷道支护的实际受力情况，需通过仪器进行专门测定而获得。采用单轨吊运输的巷道，其巷宽的确定遵循一般设计原则，而巷高确定有其自身的特点，尤其是对于正常运输段和起吊、卸车转载点巷道高度的确定，应分别考虑不同的影响因素。为满足单轨吊车组的安全运行，对倾斜巷道支架进行连锁、对巷道交叉点进行加固是必要的。与巷道支护相对应，单轨吊轨道悬吊方式呈现多样性，不管采用哪种悬吊方式，应尽量避免单点悬吊造成支架集中受载。单轨吊运输大型设备时，除选择好相应吨