第31卷第5期煤炭科學(xué)技術(shù)2003年5月單軌吊輔助運(yùn)輸對(duì)巷道支護(hù)的影響單軌吊輔助運(yùn)輸是將載荷懸吊在巷道頂部的單軌上，靠動(dòng)力牽引作承載運(yùn)行的一種運(yùn)輸方式。由于車組所有載重均通過單軌作用于巷道支護(hù)，所以對(duì)巷道支護(hù)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響。特此以FND型內(nèi)燃機(jī)單軌吊車為例，就單軌吊輔助運(yùn)輸對(duì)巷道支護(hù)的影響問題進(jìn)行分析探討，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)1FND型內(nèi)燃機(jī)單軌吊車運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介列車組由內(nèi)燃機(jī)牽引，沿單軌運(yùn)行。適用于各類沼氣等級(jí)、甲烷含量不超過1%、井下環(huán)境溫度不高于35r的礦井。可用于散料及人員運(yùn)輸，也可整體運(yùn)輸液壓支架等重型設(shè)備。機(jī)車牽引力60kN、牽引速度0—2m/s，上行坡度不超過18。，彎道最小曲率半徑水平為4111、垂直為101ll。1車組構(gòu)成由柴油機(jī)牽引車、司機(jī)室、液壓起吊梁、集裝箱、材料車、人車等組成。柴油機(jī)牽引車包括動(dòng)力部、驅(qū)動(dòng)部和制動(dòng)部，是單軌吊車的核心部分。司機(jī)室可分別進(jìn)行運(yùn)行和制動(dòng)操作。機(jī)車根據(jù)運(yùn)輸對(duì)象可分別與液壓起吊梁、集裝箱、材料車、人車進(jìn)行車輛組合編列。2承載構(gòu)件單軌吊車的主要承載構(gòu)件包括承載架、承載梁、起吊梁等（圖1）。承載架直接與軌道結(jié)合，每個(gè)承載架安有2組承載輪，間距150mm。每組承載輪對(duì)稱分布于單軌腹板兩側(cè)，可以沿單軌下翼緣轉(zhuǎn)動(dòng)。每組承載輪相當(dāng)于一組集中載荷作用于單軌上。車組所有載荷包括自重，均要通過承載架傳遞給單軌。承載梁懸掛在承載架下面，直接承受起吊物重量。起吊梁一般用于起吊液壓支架等重型設(shè)備，與承載梁組合使用，其一端懸掛在承載架下，另一端掛在承載梁中部，通過起吊鏈能上升下降，實(shí)現(xiàn)起吊和卸載目的。3軌道單軌吊軌道是采用I140E型鋼加工而成，軌道的上下翼緣厚為16mm、寬68mm、腹板厚度為6mm，具有較高的橫向強(qiáng)度和耐磨性能。軌道分為直線標(biāo)準(zhǔn)軌、彎軌和特殊軌，直線標(biāo)準(zhǔn)軌有1Ill和3Ill兩種規(guī)格。單軌懸吊在巷道頂部，不同支護(hù)方式的巷道，可采用不同的懸吊方式。2單軌吊車組對(duì)巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響1巷道支護(hù)的縱向穩(wěn)定性單軌吊車組在啟動(dòng)、變速行駛：和制動(dòng)過程中，對(duì)巷道支護(hù)產(chǎn)生水平?jīng)_擊作用，另外在坡段運(yùn)輸時(shí)，載重物重力沿支護(hù)縱向存在分力，所以巷道支護(hù)必須有良好的縱向穩(wěn)定性。一般要求巷道(尤其是傾斜巷道)支架之間設(shè)置拉桿，進(jìn)行連鎖控制，以提高支架的穩(wěn)定性和縱向防倒能力，滿足單軌吊車安全運(yùn)行。2巷道支護(hù)間距不管巷道采取何種支護(hù)方式，必須同時(shí)考慮單軌吊軌道的懸吊。巷道支護(hù)間距盡量與單軌吊軌道的長(zhǎng)度相適應(yīng)，每3111須設(shè)一懸吊點(diǎn)，特殊軌和道岔處還必須根據(jù)實(shí)際布設(shè)懸吊點(diǎn)。維普資訊第31卷第5期煤炭科學(xué)技術(shù)2003年5月3巷道支護(hù)斷面尺寸采用單軌吊運(yùn)輸?shù)南锏溃湎飳挼拇_定遵循一般的設(shè)計(jì)原則，而巷高確定有其自身的特點(diǎn)。確定正常運(yùn)輸段巷道高度時(shí)，須考慮以下因素：⑴軌道懸吊后到巷頂?shù)母叨萺。軌道下平面到設(shè)備頂部的高度h。。⑶設(shè)備的運(yùn)輸高度h。(4)設(shè)備與巷底間的安全高度口。其中，r與軌道的懸吊方式有關(guān)，h。除了與承載梁、起吊梁自身結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與設(shè)備的起吊程度有關(guān)，即起吊梁是否處于水平。確定單軌吊與地軌轉(zhuǎn)載點(diǎn)處巷道高度時(shí)，須增加平車盤和地軌面高度因素b，同時(shí)還要考慮設(shè)備起吊前或卸載后，單軌吊起吊梁部分(包括起吊葫蘆)需從起吊或卸載后的設(shè)備上方通過。3單軌吊車組對(duì)巷道支護(hù)強(qiáng)度的影響單軌吊運(yùn)行區(qū)間內(nèi)，巷道支護(hù)除了滿足圍巖承載要求外，還必須承擔(dān)單軌吊車組的載荷，以單軌吊整體運(yùn)輸液壓支架為例，進(jìn)行力學(xué)分析。1單軌吊車組靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)巷道支架受力單軌吊整體運(yùn)輸液壓支架車組示意如圖1所圖1單軌吊整體運(yùn)輸液壓支架⑴取起吊梁為隔離體，分析其受力(圖2)式中G——作用于起吊梁上的液壓支架重力；——支架重力作用點(diǎn)到起吊梁端第1個(gè)銷孔的距離； 承載架提供給起吊梁A端的力；承載梁提供給起吊梁端的力；圖2起吊梁受力示意起吊梁長(zhǎng)度(實(shí)測(cè)為2.7m)。根據(jù)式(1)、(2)可知，當(dāng)=0時(shí)，最大，F(xiàn)B?=0.8148G；當(dāng)=0.5時(shí)，最大，F(xiàn)A=0.3333G⑵單軌受力分析。根據(jù)承載梁與起吊梁、單軌之間力的作用關(guān)系，承載梁兩端與單軌連接的承載架所受鉛垂力為/2,所以單軌受力情況—l一.1圖3單軌受力示意單軌懸吊點(diǎn)及支架受力。由于每個(gè)承載架相當(dāng)于一組集中載荷，作用于單軌上。機(jī)車靜止時(shí)，承載架所處位置直接影響單軌懸吊點(diǎn)的受力。如圖3所示狀態(tài)，經(jīng)分析計(jì)算，單軌懸吊點(diǎn)所承受載荷為N=W4=1.23W2=W3=0.77+根據(jù)單軌懸吊點(diǎn)受力，就可得出支架受力大2單軌吊車組運(yùn)行狀況時(shí)巷道支架受力同樣以單軌吊整體運(yùn)輸液壓支架為例。因機(jī)車在起動(dòng)、勻速行駛、減速、制動(dòng)諸過程中，緊急制動(dòng)對(duì)支架的作用力最大，所以僅對(duì)緊急制動(dòng)條件下的受力情況進(jìn)行分析。將單軌吊車組分為緊軌部（包括司機(jī)室、牽維普資訊第31卷第5期煤炭科學(xué)技術(shù)2003年5月引機(jī)構(gòu)、制動(dòng)車等）和離軌部（包括起吊梁和液壓支架）其質(zhì)量分別為。、.機(jī)車總重為M=+。每節(jié)吊軌長(zhǎng)，質(zhì)量帆，兩端各一懸吊裝置，吊軌到巷道支架頂梁的懸吊長(zhǎng)度為r，吊軌與離軌部的承載重物中心距為R，緊軌部和離軌部承受吊軌的重量每隔為。。下面按水平巷道和傾斜巷道給出巷道支架所受的最大鉛垂力、最大水平力和沿巷道軸向的最大作用力計(jì)算式。2.1水平巷道狀態(tài)⑴離軌部承受吊軌的最大鉛垂力FF=MD+mDx/R式中mD——D的質(zhì)量，kg； 單承載點(diǎn)承受吊軌重，N；緊急制動(dòng)前機(jī)車組速度，m/s。⑵離軌部承受吊軌的最大水平力F,DF【s=MDsin0cos0式中卜承載重物的最大擺動(dòng)角度，0=arccos(R—h)/h；八 承載重物擺動(dòng)最大高度，h=V~12g；g——自由落體加速度，m/s。緊軌部承受巷道支架的最大鉛垂力F町FDJc=MD+G+(mD+mG)/r式中帆一一每節(jié)單軌重，N；m。 每節(jié)單軌重帆的質(zhì)量，kg；制動(dòng)后機(jī)車組與n節(jié)軌一同運(yùn)動(dòng)速度，Vl=mV/(m+Ttmc)，m/s；式中m——機(jī)車組總重的質(zhì)量，kg；n 制動(dòng)后機(jī)車組同時(shí)動(dòng)作的單軌節(jié)數(shù)。離軌部承受巷道支架的最大鉛垂力F。。FDLc=MD+A+mDV21R+(mD+mG)/r⑸緊軌部給予支架的最大水平力F町FDJs=(D+帆)sin01COS01式中。一一n節(jié)單軌同盟機(jī)車組的最大擺角，0=arccos(r—h1)/r；Ao n節(jié)單軌和機(jī)車組一同擺動(dòng)最大高度，h1=/2g，m。(6)離軌部給予巷道支架的最大水平力FooFD【s=MDsin0cos0+(D+G)sin01cos013.2.2傾斜巷道狀態(tài)(傾角)對(duì)于傾斜巷道，由于下行制動(dòng)比上行制動(dòng)對(duì)支架的影響要大，且鉛垂受力不變，故僅列出下行制動(dòng)時(shí)沿巷道軸向的作用力計(jì)算式。⑴離軌部對(duì)單軌沿巷道軸向最大受力F,DF,DLz=MDsin(0+)COS(0+)⑵緊軌部對(duì)支架沿巷道軸向最大受力F叫FDJz=(D+A)sin(01+)COS(01+)(3)離軌部對(duì)巷道支架沿巷道軸向最大受力FDLz=MDsin(0+)COS(0+)+(D+Jl)sin(01+)COS(01+)在上述各計(jì)算式中，因假定制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離為零，故計(jì)算值將偏大。為了更接近實(shí)際，需考慮制動(dòng)不實(shí)系數(shù)，對(duì)于鉛垂受力取0.95，對(duì)于水平受力或沿巷道軸向受力取0.85。4結(jié)論和建議單軌吊車組運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)巷道支護(hù)的作用力分析，可以簡(jiǎn)化為多種力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果可作為某種參考，巷道支護(hù)的實(shí)際受力情況，需通過儀器進(jìn)行專門測(cè)定而獲得。采用單軌吊運(yùn)輸?shù)南锏溃湎飳挼拇_定遵循一般設(shè)計(jì)原則，而巷高確定有其自身的特點(diǎn)，尤其是對(duì)于正常運(yùn)輸段和起吊、卸車轉(zhuǎn)載點(diǎn)巷道高度的確定，應(yīng)分別考慮不同的影響因素。為滿足單軌吊車組的安全運(yùn)行，對(duì)傾斜巷道支架進(jìn)行連鎖、對(duì)巷道交叉點(diǎn)進(jìn)行加固是必要的。與巷道支護(hù)相對(duì)應(yīng)，單軌吊軌道懸吊方式呈現(xiàn)多樣性，不管采用哪種懸吊方式，應(yīng)盡量避免單點(diǎn)懸吊造成支架集中受載。單軌吊運(yùn)輸大型設(shè)備時(shí)，除選擇好相應(yīng)噸