1 前言
近年来，我国煤矿开采技术有了很大的发展，采掘机械化程度的提高尤为迅速，但与发达国家相比，我国矿井生产效率仍然较低，特别是矿井辅助运输系统及装备发展较为缓慢，且矿井单件设备重量不断加大，采掘工况日趋复杂，产量增加等对辅助运输量/效率要求不断提高，这些都要求加快辅助运输升级满足矿井开采需要。
2 国内矿井辅助运输现状
目前，我国煤矿的辅助运输系统除少数煤矿采用了柴油机胶套轮齿轨卡轨车和无轨胶轮车等新型高效的辅助运输设备以外，大部分矿井的辅助运输系统仍较落后，还在延用无极绳、小绞车等多段分散落后的传统辅助运输方式，运输环节多，系统复杂，尚未实现从地面或从井底车场直至采区工作面端头不经转载的直达运输从井下材料、设备供应点到井下工作面使用地点，要经过多次转载，运输效率低，事故多，占用设备和用工人数也多。据有关资料统计，我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上，有些矿甚至达到50%。综采工作面搬家，国外一般仅需 7－14d即可完成，用工200—500个，而我国煤矿传统方式需要25－45d，用工5000个以上。综采矿井每采百万吨煤辅助运输用工500－1200人班，是先进国家的7－10倍。因此，选择合理的矿井辅助运输方式，提高矿井辅助运输的装备水平，将直接影响到矿井的生产和经济效益。
3 普通辅助运输系统的不足
(1)断绳、溜车、掉道、倾翻、频繁摘挂、人为因素等为安全生产埋下隐患。据统计，我国矿井辅助运输事故约占井下事故总数的30%，仅次于顶板事故，而且呈上升趋势，严重地影响了生产安全。
(2)底鼓现象导致地轨系统维护成本高，由于底鼓导致轨道变形，拉车或顶车等原因，运行中经常造成脱轨掉道以至翻车等事故。
(3)采用传统辅助运输方式，钢丝绳在牵引过程中容易产生火花，同时由于钢丝绳的磨损会发生断绳的危险。
(4)轨道系统线长面广，绞车运输倒换摘挂环节多，涉及的人员多，发生意外事故的概率较高。
4 单轨吊运输系统介绍
单轨吊系统实际上是一列在工字形钢轨上运行、通过柴油液压驱动的机车，钢轨通过锚杆或锚索吊装在巷道顶板上。单轨吊运输系统由机车部分、提升梁部分和轨道部分组成。
4.1 机车部分组件及其性能
（1）发动机
单轨吊发动机采用柴油发动机，主要系统有曲轴连杆的驱动系统、涡轮增压进气系统及排气系统、双恒温冷却系统，发动机是整个单轨吊机车的动力源。
（2）液压系统
整个机车采用液压启动系统和液压传动系统。液压启动系统主要由双蓄能器、液压表、启动控制阀门和启动马达组成。蓄能器提供动力源，液压表用于监控蓄能器压力，启动控制阀门用于启动机车，马达用于驱动柴油机飞轮。采用液压启动系统能保证设备在井下启动的安全性，采用液压传动系统能加大传动的稳定性。
（3）电控系统
机车电控系统是主控制系统，主要由发电机、控制箱、操纵箱、电磁阀、显示屏、速度编码器、压力及温度传感器等组成。通过发电机提供电源，由控制箱内的控制板处理输入输出信号，由操纵箱的操纵手柄控制机车的前后方向，由电磁阀门对液压系统进行监控，显示屏显示系统参数及故障，速度编码器监测机车的运行速度及转数，温度和压力传感器检测系统不同点的温度和压力值。采用电气控制系统便于检查和维护设备。
（4）预警及瓦斯监控系统
瓦斯监控系统可以测量井下瓦斯浓度，当瓦斯浓度超标时，通过瓦斯测量装置给出的信号可以使机车急停，且不能重启，直至瓦斯浓度符合要求时才可以重新启动机车，从而保证了矿井安全生产。
（5）驱动单元
机车的每个驱动单元由两个摩擦轮组成，摩擦轮与轨道产生摩擦力驱动设备向前或向后行走。
（6）行走系统
机车的行走系统主要由行走轮和导向轮组成。行走轮的作用是使设备在轨道上行驶，而当设备转弯时导向轮起到卡轨和导向的作用。
（7）制动单元
制动单元由弹簧制动闸块及液压系统构成，保证了设备正常运行状态下的制动及保证出现紧急情况时能够制动从而保证安全。
（8）驾驶单元
一套单轨吊机车一般有两个相同的司机室，司机在司机室内可以通过操作操作杆开动机车向前或向后行走。
4.2 提升梁部分
根据不同的运输任务，需要配置不同的提升装置。提升梁分重型梁和轻型梁，均由机车单元提供液压动力。提升梁由马达齿轮箱、控制阀门、提升链条和梁体等部分组成。通过操纵控制阀门，可使马达双向转动（正，反）从而使与马达同轴的齿轮机构带动提升链条上下运动，提升物料。
重型梁主要用于吊运重型设备，提升能力可高达20—47.5t；轻型梁用于运输相对较轻的物料，提升能力设计为5—8t。两种提升梁具有操作简单、提升物料快等显著特点。
4.3 轨道部分
(1) 轨道的种类
根据不同要求有两种轨道，一种轻型轨道140e，一种重型轨140v。轻型轨道用于承载普通物料运输，重型轨道则用于承载量较大的运输。
(2) 轨道的悬挂方式
轨道的悬挂方式根据巷道顶板的情况而定。巷道顶板为岩石时采用锚杆悬挂，而顶板为煤或松软岩层时采用锚索悬挂。重型梁多采用双链悬挂，轻型梁多采用单链悬挂。
5 单轨吊运输系统的优点
(1) 灵活
单轨吊系统对巷道条件要求低，不受巷道底板条件的限制和影响。
(2) 适应坡度大
爬坡角度可以达到30°，能在起伏坡度较大和弯道较多的情况下行驶。
(3) 安全
独特的导向轮设计，确保机车运行不掉道，不打滑，独立的“主动紧急制动系统”保障机车在极端状况下的安全运行。
（4）高效
在多方向路网上实现重载荷连续、快速运输，减少运输中的换装环节，可实现设备、人员、物料从井口到工作面不转载连续运输，这一点特别在煤矿工作面转换的工作表现方面尤为突出，可以将工作面转换的时间缩短到普通辅助运输系统的一半以上。
6 单轨吊运输系统在口孜东矿的使用情况
口孜东矿是隶属于国投新集能源股份有限公司特大型矿井，年设计生产能力500万吨，井田面积33．6平方公里，矿井装备的重型液压支架重量达47.5t，而且运输顺槽存在最大为15°的坡度。
口孜东矿引进使用德国沙尔夫公司的单轨吊辅助运输系统，完成了西翼采区从井底车场至掘进工作面迎头近2km轨道运输系统铺设，使掘进工作面物料运输效率及掘进工艺得到较大改善，大大提高了掘进效率。在北翼采区111303工作面，利用1 个47.5t载荷的重载起吊梁运输载荷为47.5t的液压支架，系统总重量为69.2t，爬坡角度为16°，机车需要208 kn的牵引力，机车实际最大牵引力为250kn，完全满足运输要求。采用一台机车进行支架运输任务，可实现在66+34（支架换装时间）=100分钟之内将支架从111303停采线运输至支架组装硐室。如果按每一个小班有效工作时间300分钟计算，每一小班可完成3个支架的运输任务。
7 结语
单轨吊所提供的，是一套高效、安全的辅助运输机械化系统，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，代表了矿井辅助运输的发展方向。
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