第一章单轨吊的发展与应用前景第一节、单轨吊的发展历史及现状一、传统的运输方式的优缺点分析。

目前，我国大多数煤矿的采掘工作面的辅助运输广泛采用小绞车（回柱机）对拉、接力运输方式，这种运输方式运输能力低，运输环节多，占用设备多，占用人员多，需要铺设大量的中间车场，安全隐患大，成为制约矿井安全和机械化发展的老大难问题。

近几年来，推广了卡轨车（梭车）运输，对于解决上述问题发挥了重要作用，特别是对于掘进矸石运输效果更为突出。

但是卡轨车对巷道长度、坡度和弯道、轨道、变形等条件的要求比较严格。

随着煤矿开采深度的加大，巷道变形严重，大大限制了卡轨车运输方式的推广应用。

下面就两种运输方式进行分析。

（一）、小绞车运输1、用途：目前我矿绝大多数是采用小绞车运输方式，主要用于采区顺槽掘进矸石、物料和综采设备的运输。

2、存在突出问题（1）、运输能力低。

由于多部小绞车运输环节多，大量时间消耗在人工多次倒车、连车和摘挂钩上，而且小绞车本身速度不快（25KW绞车为 1.086m/s,40kw绞车为1.305m/s）,因此运输能力低，是目前影响运输效率提高的关键因素。

（2）、运输环节多，占用人员多，效率低，劳动强度大。

因小绞车的最大运输距离不超过400m，当运距大于400m以后，至少需要4台小绞车，各小绞车需配备司机，各车场需设把钩工，造成采掘巷道需要安排大量人员从事辅助运输工作，效率十分低下。

（3）、占用设备多。

需占用大量的小绞车，开关电缆及各种小型电器，增加了安装和维护工作量。

（4）、轨道系统复杂，受巷道变形影响严重，维护量大。

（5）、需要增加大量的中间车场。

为保证行人安全方便，各类车场需加大断面，这样既浪费材料又费时费工，同时还增加了排矸量，不利于巷道支护。

（6）、安全隐患大。

由于小绞车的使用环境差，造成小绞车排绳乱，钢丝绳损坏严重，易造成断绳和空绳跑车。

各车场频繁摘挂钩，易造成跑车和矿车挤人。

这给管理带来了很大的难度。

（二）、卡轨车（梭车）1、用途。

（1）、用于综采工作面。

实现综采支架的运输，物料设备的运输等。

（2）、用于综掘工作面。

与底卸式矿车配合使用，实现卡轨车跟综掘机，完成综掘煤和物料设备的运输。

2、优点（1）、解决了掘进工作面的排矸和支护材料运送的问题，大大减少了小绞车数量，提高了运输效率。

（2）、解决了采煤工作面的综采设备和支护材料等的运送问题，大大减少了小绞车数量，提高了运输效率。

（3）运输距离长，运输环节少，设备和人员占用少，运输能力和效率高，经济效益显著。

（4）、安全环境得到改善，安全性大大提高。

3、缺点（1）、对巷道条件要求较高。

（2）、受运输距离的限制。

平巷使用运距最长2200m,采区变坡轨道平巷运输距离最长1100米。

（3）、钢丝绳提升的本身特点限制。

由于采用钢丝绳运输，一部卡轨车只能在一条巷道内使用，不能同时服务于多条巷道。

（4）、仍然存在一些安全问题。

由于卡轨车采用轨道运输，人员一般情况下不能跟车，巷道中行人难以控制，压绳轮易发生脱绳等现象，难以实现运输过程中的全过程控制。

（5）、轨道系统复杂，受巷道变形影响严重，维护量大。

二、改变传统运输方式的思路。

近年来，我国煤矿开采技术有了很大的发展，采掘机械化程度已接近世界发达国家的先进水平，但矿井全员效率却很低，与国外先进产煤国家相比差距很大。

综采矿井每采百万吨煤，需辅助运输用工800~1200人班，是先进国家的7-10倍，因此，当我们进入新世纪的时候，我国煤炭工业面临的一项很重要的任务，就是采用高新技术，加速实现我国煤矿辅助运输现代化。

单轨吊运输作为一种新的运输方式，克服了卡轨车运输条件限制，实现多条巷道连通使用，可以在多弯道、多起伏的巷道中应用，灵活性和适应性都较强。

推广和应用单轨吊运输，对改善运输环境、提高运输效率、保证运输安全具有重要的现实意义。

（一）、国外单轨吊运输运输状况。

1、早在50、60年代，世界上一些主要采煤国家就开始着手解决本国煤矿井下辅助运输机械化的问题，并重点对单轨吊进行了研发。

到70、80年代，单轨吊运输成为西方一些国家的主要辅助运输装备,并产生了巨大的经济效益和安全效益。

单轨吊是目前国外煤矿实用的主要高效辅助运输设备，按牵引动力分，有钢丝绳牵引、柴油机、蓄电池三大类。

与传统的辅助运输设备相比，这些设备在技术特性、运输效率和安全性能方面都具有许多明显的优点，如：1）运行安全可靠，不跑车，不掉道。

2）爬坡能力强，能在起伏坡度较大和弯道道岔较多情况下运行。

3）牵引力大，能实现重型物料如重型液压支架的整体搬运。

4）运行速度快。

5）能实现远距离连续运输。

6)有比较完整的配套设备和运输车辆，可实现装卸作业机械化。

由于具有这些特点，单轨吊发展很快。

在德国鲁尔矿区以单轨吊为主，占95%，捷克则全部用单轨吊，在西欧、东欧和俄罗斯煤矿辅助运输主要使用单轨吊。

2、目前，世界上单轨吊生产企业比较出名的有德国的沙尔夫公司和捷克的Ferrit公司两家，德国的沙尔夫公司有50年的单轨吊研发史，Ferrit公司有20年的研发史，这些公司主要生产柴油机车。

（二）、国内单轨吊发展状况。

1、近几年来，随着煤矿经济效益的提高，国家对煤矿管理的重点转移到安全管理上来，针对辅助运输用人多、环节多、事故多的实际情况，我国开始从国外引进柴油机单轨吊。

最早在璐安矿务局的漳村矿和常村矿使用，改变了辅助运输安全状况差、效益低的被动局面，在全国开了个好头。

2003年开始，潞安矿务局漳村矿、常村矿、屯留矿、王庄矿、潞宁矿、麦捷矿；霍州煤电的辛置矿、李雅庄矿、山浪矿、木瓜矿及沈煤集团所属矿等相继投用了单轨吊。

单轨吊的使用实践证明，单轨吊具有安全性高、运输效率高、占用人员少的特点，是一种适合我国煤矿特点的本质安全型辅助运输设备。

2、国内使用的单轨吊型号主要有国产蓄电池电牵引机车和柴油机动力机车。

（1）、国内单轨吊的生产情况。

目前，我国生产单轨吊的厂家只有两家，即太原矿山机器集团电气发展有限公司和山东立业机械装备有限公司，国内单轨吊主要停留在蓄电池动力的电牵引机车，目前我公司取得生产许可的主要有DX27、DX40、DX60、DX80、DX100五种型号，柴油机车的研发电气公司正在进行中。

（2）、进口单轨吊主要有德国沙尔夫、德国贝克及捷克芬瑞特。

第二节、单轨吊是适应我国煤矿特色的辅助运输设备。

单轨吊作为煤矿的一种辅助运输设备，具有安全性强、驱动力大、适应性强、经济效益可观的优点，是适应我国大多数煤矿的辅助运输设备。

一、单轨吊对巷道的适应性强1、单轨吊作为一种辅助运输装备，对巷道坡度适用性比较强。

电牵引机车运输坡度达15°，柴油机车运输坡度大达到24。

，对巷道的水平曲线半径可达到4m，竖曲线半径达达到10m,可应用于在一般平巷、斜巷、采区变坡轨道平巷、大巷等多种巷道中，具有较强的适应性。

2、单轨吊需要的巷道宽度比较小，电牵引机车设备最宽仅1m,柴油机车最宽1.2m，该装备不象地归运输那样对巷道安全间隙要求那么严格，巷道宽度很易满足要求。

3、单轨吊对巷道高度不高，运输综采支架时，巷道高度为支架最低高度加 1.3米就能够满足要求。

4、巷道的支护条件。

可以采用锚杆支护巷道、架棚巷道等。

适应性较强。

二、单轨吊用途较广单轨吊作为一种比较理想的辅助运输装备，用途比较广泛，可以在多种条件下运输多种设备材料和物料等。

1、从运输种类上看，单轨吊既可以运输采掘工作面各种物料、设备，又可以挂上人车作辅助运人使用。

2、从使用形式上来看，单轨吊既可以作为综掘机跟皮带的辅助后配套用，又可以用来运输安装撤出期间的材料设备，还可以在工作面正常生产期间的物料供应。

三、单轨吊的驱动力变化范围大，运输能力大单轨吊有多种驱动力的形式，驱动力可由27kN到120kN，可运载24吨以下的重物，在国内的轨道运输的辅助运输设备中属运输能力最大的。

例如，太矿电器发展有限公司公司生产的DX80机车一次可运输6吨的集装箱3个，也可以一次运输24吨的综采液压支架1架。

大的运输能力和驱动力的特点，是比较适合我国煤矿的特点的。

四、单轨吊运输具有网络化的优势，可充分节省运输资源。

在斜巷中使用的辅助运输装备，如卡轨车、小绞车、梭车等，大都是在固定地点使用，一部设备只能服务于一条巷道或巷道的一段，一个采区多个采煤工作面和掘进工作面，需要布置多台设备，方能保证辅助运输的需要。

使用单轨吊运输，各巷道之间的单轨吊轨道线路可以通过道岔、弯道等联成一体，形成一整套单轨吊网络系统，一部单轨机车可以服务于多条巷道多个工作面，也可以多部机车服务于一条巷道集中进行运输完成运输量较大的运输任务。

五、单轨吊具有良好的经济和社会效益。

1、从轨道来看，轨道一般选用22kg/m轨道，需要双股道布置，加上道钉、鱼尾夹板、轨枕等，需用大量材料。

而单轨吊轨道系统，需要一股道，重量不大于25kg/m，除吊挂链和吊挂锚杆外，不需要其它物料，相对地轨材料比较省。

2、从采煤工作面的生产接续来看，使用单轨吊运输安装撤除一个100架轻型支架的综采工作面需要14天左右的时间，而使用地轨运输需要30天左右的时间，可提前16天，每次可节省一个面装备17天的设备租赁费。

3、从使用人员来看，使用传统的小绞车运输方式每条巷道布置多部绞车，每部绞车需一名司机和一名信号把钩工，占用大量人员。

而单轨吊运输，多条巷道只须安排一名单轨吊司机和一名把钩工便能够解决所有问题。

可见，单轨吊运输可节省大量的劳动力，减少工资支出，也有利于安全管理。

居于以上分析，应该说单轨吊是一种适合我国大多数煤矿条件的辅助运输设备，推广前景广阔。

第二章单轨机车应用设计与与选型计算第一节、单轨吊的种类及技术参数介绍按照单轨吊的牵引动力分，单轨吊可分为三类，分别是钢丝绳牵引单轨吊、蓄电池动力牵引的单轨机车、柴油机动力牵引的单轨机车，下面分别介绍各类机车的特点。

1、钢丝绳牵引单轨吊。

这类单轨吊，以卡轨车或小绞车为动力牵引单轨吊装置，并在巷道中敷设轨道系统，钢丝绳通过导向轮和滑轮导向，钢丝绳牵引单轨吊在轨道上行走，运输携带的重物。

钢丝绳牵引单轨吊优缺点分析如下：（1）、优点分析A、初次投费用低。

使用卡轨车或较大功率梭车一次性投资少。

B、无污染，低能耗。

（2）、缺点A、牵引力小。

由于卡轨车和梭车的牵引力有限，决定了钢丝绳牵引的单轨吊机车牵引力受限。

B、摩擦阻力大。

由于钢丝绳需要在整条巷道内牵引导致摩擦阻力大，影响效率。

C、不安全因素多。

钢丝绳牵引单轨吊还是没有摆脱钢丝绳，易出现断绳等不安全因素。

D、一套单轨吊只能适应一个地点，不能够移动使用，设备使用效率低。

由于钢丝绳牵引单轨吊存在以上缺点，故推广意义不大，不提倡使用该单轨吊。

2、防暴蓄电池牵引单轨吊机车。

防爆蓄电池单轨吊车是一种行驶于悬吊单轨系统的电牵引单轨吊车，蓄电池装置是单轨吊车的总动力源，通过逆变器将直流电逆变为三相交流电，供给行走电机和液压站电机。