淺析SQ無極繩連續(xù)牽引車在特殊巷道中的應(yīng)用

摘要：在煤礦特殊巷道作業(yè)中，為了進(jìn)一步解決大采高采掘設(shè)備的安裝和運(yùn)輸問題，本文通過對(duì)SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車進(jìn)行改造，不斷滿足極特殊巷道條件下設(shè)備的運(yùn)輸需要，對(duì)其他煤礦相同條件下的運(yùn)輸具有極強(qiáng)的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：SQ巷道施工牽引車

1概述

SQ型無極繩連續(xù)牽引車，是煤礦井下巷道以鋼絲繩牽引的一種普通軌道運(yùn)輸設(shè)備；適用于長距離工況條件下的工作面順槽、采區(qū)上（下）山和集中軌道巷等材料、設(shè)備的運(yùn)輸；是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對(duì)拉運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸整體液壓支架和礦井各種設(shè)備的一種輔助運(yùn)輸裝備。無極繩連續(xù)牽引車，吸取了繩牽引卡軌車的先進(jìn)技術(shù)，借鑒了傳統(tǒng)無極繩絞車的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，是一種實(shí)用新型輔助運(yùn)輸裝備，是對(duì)井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和提高。綜合起來有如下性能特點(diǎn)：①可靠性高，操作簡(jiǎn)單。采用機(jī)械傳動(dòng)方式，設(shè)置兩套制動(dòng)系統(tǒng)，可靠性高且結(jié)構(gòu)緊湊；按鈕控制，操作方便，極大地降低了對(duì)工人的操作要求，大大地減少了疲勞強(qiáng)度。②一機(jī)多能，用途廣。無極繩連續(xù)牽引車既可使用在順槽，又可應(yīng)用在采區(qū)上（下）山，還可布置在集中軌道巷，又能為掘進(jìn)后配套服務(wù)。③布置靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。④配置靈活，便捷安裝。⑤容繩量大，運(yùn)行費(fèi)用低。采用機(jī)械式張緊裝置張緊鋼絲繩，鋼絲繩張力隨牽引工況而變化；采用導(dǎo)向輪分繩，避免鋼絲繩咬繩，減少鋼絲繩磨損，鋼絲繩使用壽命長。⑥連續(xù)運(yùn)輸，安全高效。安裝區(qū)段內(nèi)無需轉(zhuǎn)載，減少人力倒車次數(shù)，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2紅石灣煤礦010501工作面概況

神華寧煤集團(tuán)紅石灣煤礦010501綜采工作面風(fēng)、機(jī)巷走向長度2460m，傾斜長178m，可采儲(chǔ)量160萬噸，回采煤層為五煤，平均厚度為4.8m，煤層傾角20°-23°，平均22°。

010501綜采工作面設(shè)備主要配置：

010501綜采工作面安裝設(shè)備全部經(jīng)由地面-副斜井-+920車場(chǎng)-010501風(fēng)巷-010501切眼，然后進(jìn)行安裝。010501工作面風(fēng)巷沿五煤頂板掘進(jìn)，全長2460m，主要用于回風(fēng)、行人、排水、輔助運(yùn)輸（附010501綜采工作面設(shè)備運(yùn)輸平面圖）。010501工作面風(fēng)巷共有變坡點(diǎn)6處，巷道最大坡度80，巷道拐彎3處，巷道采用一臺(tái)SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝設(shè)備無轉(zhuǎn)載及換裝運(yùn)輸，運(yùn)輸軌道采用30kg/m，軌距900mm，運(yùn)輸最大載荷（支架）43T，軌枕面到平板車底端高度為300mm，井下供電電壓等級(jí)為660/1140V。

3使用SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車運(yùn)輸綜采設(shè)備存在問題

①由于巷道運(yùn)輸距離長（2400m），牽引載荷大（43T），變坡點(diǎn)較多，起伏坡度較大，SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車牽引能力能否滿足運(yùn)輸要求。②由于巷道有彎道3處，改變了運(yùn)輸方向，如何解決對(duì)安裝設(shè)備無轉(zhuǎn)載及換裝運(yùn)輸。③巷道變坡點(diǎn)較多，巷道起伏不平，解決設(shè)備爬坡問題。④由于巷道五煤底板較松軟，軌道易變形，造成運(yùn)輸設(shè)備車輛掉道，易發(fā)生事故。⑤由于巷道運(yùn)輸距離長，變坡點(diǎn)、彎道多，牽引鋼絲繩張緊困難，鋼絲繩容易打滑，下坡地段易發(fā)生跑車事故。

4解決方案

4.1對(duì)SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車牽引力進(jìn)行效驗(yàn)。

4.1.1已知條件：

順槽走向長度：L=2460m

巷道最大坡度：β=8°

連續(xù)牽引車最大牽引力：F1=120kN

Ф28mm鋼絲繩每米質(zhì)量：mp=2.43kg/m

鋼絲繩破斷拉力：Qp=42490N

最大運(yùn)輸質(zhì)量：mz1=43T（含平板車質(zhì)量）

梭車自重：mz2=2.5T

?。轰摻z繩摩擦系數(shù)f1=0.25

平板車摩擦系數(shù)f2=0.02

連續(xù)牽引車牽引速度V=0.86m/s

絞車傳動(dòng)效率η=0.85

4.1.2校驗(yàn)計(jì)算過程：

4.1.2.1按絞車牽引力進(jìn)行校驗(yàn)：

F1=（mz1+mz2）（sinβ+f2·cosβ）+2·f1·mp·L

=（43+2.5）×1000×（sin8°+0.02×cos8°）+2×0.25×2.43×2460

=107.02kN<120kN

效驗(yàn)結(jié)論：得出010501風(fēng)巷連續(xù)牽引車牽引力滿足該順槽端頭架設(shè)備安裝運(yùn)輸要求。

4.1.2.2功率驗(yàn)算

N=FV/η=107.02×0.86×9.8/（0.85×1000）

=106.12（kW）

K=132/106.12=1.24>1.1（規(guī)程規(guī)定不得小于10%）

式中：V為牽引速度0.86m/s，η為牽引絞車傳動(dòng)效率0.85.

結(jié)論：選用132kW絞車功率備用系數(shù)K為1.24，富裕系數(shù)大于10%。

4.1.2.3鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算：

按鋼絲繩安全系數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)：

ma=Qz/Smax+Sc

=42490/10702+1000

=4.43>3.5（規(guī)程規(guī)定不得小于3.5）

式中：n：鋼絲繩安全系數(shù)；

Qz：φ28mm鋼絲繩破斷拉力：Qz=42490N（手冊(cè)選）；

Smax：鋼絲繩最大牽引力為10720kg；

Sc：鋼絲繩張力初選值為1000kg。

結(jié)論得出：鋼絲繩安全系數(shù)滿足該順槽設(shè)備安裝運(yùn)輸要求。

4.1.2.4繩徑比驗(yàn)算

依據(jù)MT/T988-2006《無極繩連續(xù)牽引車》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第5.4.7的規(guī)定，絞車滾筒上繩襯直徑應(yīng)滿足以下要求：①拋物線滾筒繩襯直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的50倍。②繩槽式主滾筒繩襯直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲橫繩直徑的40倍，副滾筒直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的28倍。

本系統(tǒng)選絞車采用拋物線摩擦式單滾筒，牽引鋼絲繩直徑φ28mm。主滾筒直徑φ1600mm，繩徑比為57，滾筒繩徑比符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

綜上效驗(yàn)得出：010501風(fēng)巷使用SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車鋼絲繩牽引力、安全系數(shù)滿足該風(fēng)巷最重設(shè)備端頭架運(yùn)輸。

4.2針對(duì)巷道三個(gè)彎道的現(xiàn)狀，根據(jù)彎道角度及軌道的曲率半徑，與廠家共同設(shè)計(jì)加工配置專用的彎道護(hù)軌裝置，護(hù)軌裝置采用混凝土基礎(chǔ)加地腳螺栓固定，增強(qiáng)護(hù)軌裝置的強(qiáng)度，達(dá)到水平曲線運(yùn)輸之目的，實(shí)現(xiàn)巷道水平轉(zhuǎn)彎及無轉(zhuǎn)載換裝運(yùn)輸（附護(hù)軌裝置圖）。

4.3針對(duì)巷道變坡點(diǎn)較多，為適應(yīng)巷道起伏不平，解決設(shè)備爬坡問題，沿途配置輪組，既可防止鋼絲繩抬高時(shí)車輛掉道，又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板，根據(jù)其用途分為主壓繩輪組、副壓繩輪組、平托輪組或組合輪組。在需要安裝的位置應(yīng)首先刨開兩軌枕之間的矸石或浮煤，之后再安裝相應(yīng)的輪組。輪組的固定方法象礦用軌枕一樣，通過螺栓固定在軌道下沿上。一般在下列地點(diǎn)考慮安裝壓繩輪組：

①巷道的下凹變坡點(diǎn)。當(dāng)變坡角度較大時(shí)，主壓繩輪組應(yīng)保證安裝數(shù)量均勻安裝，必要時(shí)對(duì)巷道局部進(jìn)行臥底處理使變坡處平滑過渡，否則易發(fā)生跳繩事故。②水平彎道的前后。③張緊裝置、尾輪前端。④當(dāng)鋼絲繩偏離軌道中心較少時(shí)。

平托輪組安裝：用壓板、螺栓把托架固定在鋼軌的下沿上，然后放置托繩輪。在平道或坡道上，每隔一定的間距（一般30～50m）安裝托繩輪組，在軌道的上凸處即坡頂上安裝數(shù)量適當(dāng)增加。

4.4針對(duì)010501工作面風(fēng)巷因沿五煤頂板掘進(jìn)，巷道底板松軟，底板遇水泥化，加之運(yùn)輸設(shè)備重量大，造成鋪設(shè)的軌道易發(fā)生變形，造成運(yùn)輸設(shè)備車輛掉道，易發(fā)生事故。為解決運(yùn)輸軌道變形問題，我礦改變使用傳統(tǒng)的水泥軌枕、木軌枕的鋪設(shè)方式，推廣使用了U型鋼軌枕。目前常用的軌枕是混凝土軌枕和木軌枕，木軌枕在使用時(shí)受霉菌、蟲害、環(huán)境和氣候的影響容易腐爛，木軌枕上的緊固扣板的道釘孔在常期振動(dòng)的使用環(huán)境下容易松弛，混凝土軌枕有截面是梯形的長條軌枕體，長條軌枕體的上面有用于放置鋼軌的左、右鋼軌凹槽，左、右鋼軌凹槽與長條軌枕體的長度方向垂直，鋼軌凹槽的兩側(cè)栽有緊固扣板的螺釘，混凝土軌枕的造價(jià)高，重量大，搬運(yùn)不便，承載力大時(shí)易破損。U型鋼軌枕材料主要選用不同厚度及材質(zhì)金屬鋼板制成，主要連接采用二氧化碳保護(hù)焊及高強(qiáng)螺栓連接，外表是抗氧化保護(hù)層。適用于各礦井不同地質(zhì)條件、巷道條件，根據(jù)運(yùn)輸所需能力不同，通過調(diào)整U型鋼軌枕的間距實(shí)現(xiàn)超重設(shè)備的運(yùn)輸，一般U型鋼軌枕鋪設(shè)完畢后，保持間距600mm時(shí)即可達(dá)到50t～80t承載能力。針對(duì)010501風(fēng)巷比較差的底板，我們?cè)谡泶蚕路配佋O(shè)了100mm～200mm厚道砟，確保U型鋼軌枕發(fā)揮其承載能力，實(shí)現(xiàn)了在困難底板下超重支架車的安全運(yùn)輸。

4.5由于010501風(fēng)巷運(yùn)輸距離長，變坡點(diǎn)、彎道多，牽引鋼絲繩張緊困難，鋼絲繩容易打滑，在下坡地段運(yùn)行時(shí)易發(fā)生跑車事故。為解決大下坡鋼絲繩易冗繩造成下滑跑車事故，我礦在原有SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車在機(jī)頭設(shè)置張緊器的基礎(chǔ)上，（機(jī)頭張緊裝置為重錘式，主要由框架、張緊繩輪、動(dòng)輪組、轉(zhuǎn)向輪、配重和防護(hù)網(wǎng)等組成）在連續(xù)牽引車尾輪處安裝一套尾輪張緊裝置。主要是在無極繩牽引車在多變坡點(diǎn)、彎道多、大坡度下坡的巷道中使用，后尾輪張緊系統(tǒng)主要是牽引車在運(yùn)行到下坡底部時(shí)將機(jī)頭張緊器裝置來不及吸收的鋼絲繩多余量吸收，解決了因下坡鋼絲繩冗繩過多造成的下滑跑車隱患，經(jīng)使用效果非常良好。尾輪張緊系統(tǒng)主要有導(dǎo)向輪組/托壓輪組、阻車器、尾輪車、阻車架、導(dǎo)繩輪組、配重塊六大部分組成。

5結(jié)論

針對(duì)煤礦特殊的巷道條件，解決大采高采掘設(shè)備的安裝和運(yùn)輸問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面設(shè)備安全高效的輔助運(yùn)輸，我礦在SQ-120/132P無極繩連續(xù)牽引車原有的性能上進(jìn)一步進(jìn)行改造，豐富了連續(xù)牽引車的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)牽引車在極特殊巷道條件下設(shè)備的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸，在神華寧煤集團(tuán)創(chuàng)造了軌道運(yùn)輸重量最大、運(yùn)距最長的記錄，對(duì)其他煤礦相同條件下的運(yùn)輸具有極強(qiáng)的借鑒意義。

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作者簡(jiǎn)介：任江波（1971-），男，河北正定人，機(jī)電工程師，1991.7畢業(yè)于寧夏煤校機(jī)械化專業(yè)，2004.7畢業(yè)于寧夏大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，現(xiàn)供職于神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)紅石灣煤礦機(jī)電動(dòng)力科，任機(jī)電副總工程師兼機(jī)電動(dòng)力科科長，負(fù)責(zé)全礦機(jī)電、運(yùn)輸管理工作。