蒋 兵

（山西潞安集团余吾煤业有限责任公司， 山西 长治 046000）

引言

近几年，我国煤矿开采技术有了很大的发展，采掘机械化程度已经接近世界其他发达国家的先进水平，但矿井辅助运输效率依然偏低。综采矿井每采百万吨煤需辅助运输用工1 000 人左右，是发达国家的7～10 倍，煤矿辅助运输是整个煤矿运输系统的重要组成部分，随着辅助运输所占的比重和工作量的增大，未来将会严重制约采掘设备作用的高效发挥。辅助运输如何发展来更好地适应煤矿现代化建设，已经成为煤矿生产环节中亟待解决的重要问题。

目前世界各国使用的辅助运输设备主要有卡轨车、齿轨车、单轨吊和无轨胶轮车。与其他几种车型相比，单轨吊运行机动灵活，机车可在多变坡、多转弯中不经转载而实现连续直达运输，对巷道变形适应能力强，不受巷道底板变形、积水或物料堆积的影响，正在逐步成为现代煤矿辅助运输设备的主力军。与柴油机单轨吊、蓄电池单轨吊相比，气动单轨吊具有体积小、长度短、动力源清洁安全等特点，未来可能成为煤矿井下顺槽、采掘工作面的主要辅助运输设备。

1 气动单轨吊的结构组成

以QDDC 型气动单轨吊为例，其主要由承载小车、驱动部、连接组立、辅助刹车装置、气动控制系统以及气动起吊葫芦等组成（见图1）。其中承载小车是承载重量且随轨道运动的一种小车；驱动部是拖动整个气动单轨吊车前后运行的动力机构；连接组立是保证牵引车、滑动小车、连杆的有效柔性联接关键部件；连杆是控制滑车、牵引车之间距离长短的联接件；辅助刹车装置是气动单轨吊车运行中除马达内部主刹车以外的一种补充刹车装置；气动控制系统是实现牵引车机构前进、后退、刹车指令控制系统；气动起吊葫芦是吊起重物的一种执行机构。

图1 QDDC 型气动单轨吊结构简图

2 气动单轨吊工作原理

气动单轨吊车是以压缩空气为动力，推动气马达高速旋转，经变速、降低转速、增大扭矩后带动驱动夹紧轮旋转，沿吊轨立面滚动，可随轨道水平、转弯、上下俯仰行进。

3 气动单轨吊性能参数（见表1、表2）

表1 QDDC20 型气动单轨吊车主要性能参数表

表2 QDDC20 气动单轨吊车载荷-坡度表

4 使用范围及注意要点

QDDC 型气动单轨吊由于体积小、质量轻、载重量大，在与I140E 轨道配合使用后，特别适用矿山、煤矿、仓储等短距离环境运输使用，可随轨道俯仰和转弯轻松运行。但长坡度下运行时要严格遵守表2载荷-坡度表格运行，且在坡度大于7°使用时，应加装超速限制装置配合使用，超速限制装置紧急制动力为QDDC 牵引车牵引力的2.5 倍，限速应在限速设计值内发挥紧急制动的作用。

5 应用效果与特点

5.1 应用效果

由于煤矿井下综采工作面、顺槽的巷道空间受限，且日常生产所需物料、设备繁杂，大部分传统辅助运输设备都无法满足该处工况的运输需求，甚至目前大多煤矿都存在“人工托运”、“葫芦接力”等现状，其运输效率普遍不高。气动单轨吊外形尺寸小，整机长度短，且以压缩空气能动力源，安全、清洁，应用在综采工作面恰到好处。

山西余吾煤业综采工作面主要使用柴油或电牵引等常规动单轨吊力进行运输，由于常规动力单轨吊机车车身长（50 m 左右），且超前维护段空间局限性较大，所以工作面发生机电设备故障时，在超前维护段运输较大机电设备常用小绞车或倒链运输，运输过程费时、费力且安全性较低。综采工作面超前段“人工拖运”、“绞车拖运”的安全隐患成为亟待解决的的安全问题。基于气动单轨吊的性能特点，山西余吾煤业在S5203 综采工作面尝试性地应用了气动单轨吊，且使该地段辅助运输工作效率得到显著提高。比如：在S5203 综采工作面更换截割电机，使用气动单轨吊运输，从超前维护棚外运输至切眼口用时8 min，而使用小绞车或滑轮人工拖运用时至少40 min；气动单轨吊用工2 人，小绞车或滑轮拖运用工至少5 人。对上述情况进行分析计算，可得出：使用气动单轨吊可使运输效率提高80%、用工人数降低60%、综合效率提高74%（权重分配：时间0.7、用工 0.3）。

5.2 特点

经过对大量实际应用情况分析总结，得出气动单轨吊具备如下特点：

5.2.1 安全性高

1）在工作面超前段采用气动单轨吊后，替代了小绞车运输，将运输范围由“线”变为“点”，缩小运输控制范围，对控制现场安全有保障。

2）操作人员由直接操作小绞车设备变为远距离辅助操作气动单轨吊设备，且气动单轨吊为点动操作，操作简单，简单即安全，消除了操作人员的不安全因素。

3）气动单轨吊保护齐全，配备辅助刹车装置部件，制动可靠，比小绞车以及使用滑轮装置拖运的安全系数大大增加。

5.2.2 运输效率高

1）气动单轨吊可直接起吊设备，无需捆绑。而使用小绞车或倒链人工拖运时，需要进行捆绑固定，不仅费时，而且安全系数较低。

2）气动单轨吊运输设备适应性强、灵活性强，无需考虑底板平整情况，而使用小绞车或倒链拖运时则不能避免底板对拖运的影响。

3）气动单轨吊的使用避免了作业人员的抬、扛、拖等不必要体力消耗，将工作面内的设备运输变为单纯的常规动力单轨吊机车与气动单轨吊机车的接替运输，运输效率提高。

4）气动单轨吊移动方便，可随工作面一同推进，消除了小绞车需要重复安装的情况。

5.2.3 使用成本低

1）气动单轨吊装置简单，设备体积小，维护费用低。

2）气动单轨吊采用压风驱动，无需考虑动力成本。

3）气动单轨吊无需另外安装专用运输轨道，使用已经安设的单轨吊轨道即可，无需再增加投入。

5.2.4 用人量少

1）气动单轨吊运输设备只需1 人操作、1 人监护即可，而使用小绞车运输时还需要在巷道两端设置2 名警戒人员。

2）气动单轨吊减少了小绞车或倒链拖运时，需要进行捆绑、处理底板等的人力投入。

6 结语

在煤矿井下综采工作面的辅助运输设备领域，气动单轨吊具有明显优势，外形尺寸小、结构紧凑、成本低廉、动力源清洁、运输灵活、对巷道变形适应能力强，可用于煤矿井下采煤工作面设备、配件以及上下端头支护材料和掘金工作面巷道超前支护材料、皮带、溜子配件的运输，有效解决了煤矿井下“最后一公里的运输难题”，具备广泛的应用前景。前几年气动单轨吊市场，进口产品份额占比较大，但进口产品价格昂贵，维护保养困难是一直困扰煤矿的大难题。目前，国产气动单轨吊成功地得到了推广和应用，打破了国外技术垄断，通过国内企业自主研发国产单轨吊技术，不断地开发国内煤矿辅助运输新领域，有效地提高了煤矿运输效率并显著地降低了成本。