無(wú)極繩甩調(diào)車(chē)在礦井主要運(yùn)輸斜巷的研究與應(yīng)用

摘 要：目前，煤礦對(duì)無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)的要求是能在平道、彎道及起伏坡道運(yùn)行自如，但在中間的轉(zhuǎn)載（即甩調(diào)車(chē)）問(wèn)題成了無(wú)極繩運(yùn)輸方式的短板。目前通過(guò)研究開(kāi)發(fā)出適合國(guó)情的新型多水平斜巷運(yùn)輸設(shè)備。

關(guān)鍵詞：雙繩無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)；大坡度甩調(diào)車(chē)；過(guò)渡車(chē)

1 項(xiàng)目背景

皖北煤電集團(tuán)公司任樓煤礦Ⅱ2輔助軌道巷道斜長(zhǎng)652m，巷道一路下坡，最大坡度18°。巷道共有3個(gè)車(chē)場(chǎng)，上部平巷段20m，下部平巷段26m。目前使用一臺(tái)JD-4型55KW調(diào)度絞車(chē)進(jìn)行物料的運(yùn)輸，最大串車(chē)提升3輛矸石車(chē)，最大運(yùn)輸速度為1.5m/s，最大提升8.5噸的重量。同時(shí)該巷道也布置一套R(shí)JY55型架空乘人裝置，該斜巷服務(wù)對(duì)象為一個(gè)綜采區(qū)、一個(gè)掘進(jìn)頭，進(jìn)行車(chē)皮、物料、矸石、綜采設(shè)備等運(yùn)輸工作。目前該巷道存在的安全隱患及不足：絞車(chē)不在提升中心線，鋼絲繩咬繩且磨鋼軌；絞車(chē)只能串車(chē)提升三輛矸石車(chē)，運(yùn)行速度慢，運(yùn)輸效率低；絞車(chē)不能運(yùn)輸大件車(chē)，運(yùn)輸大件時(shí)，需要另安裝慢速絞車(chē)；傳統(tǒng)斜井變頻絞車(chē)所需硐室尺寸龐大，井下支護(hù)困難，自然條件不滿足；若用調(diào)度絞車(chē)，則需根據(jù)巷道車(chē)場(chǎng)布置相應(yīng)數(shù)量的絞車(chē)，環(huán)節(jié)多，占用人員多，安全管理困難。基于上述現(xiàn)狀皖北煤電集團(tuán)公司與常州科研試制中心有限公司合作研發(fā)、應(yīng)用一種新型多水平斜巷運(yùn)輸設(shè)備。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

選用SQ-160/160PSC型雙繩無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)，系統(tǒng)還包括制動(dòng)系統(tǒng)、張緊系統(tǒng)、專用道岔、制動(dòng)梭車(chē)、過(guò)渡車(chē)及導(dǎo)向系統(tǒng)。通過(guò)鋼絲繩串聯(lián)成一套運(yùn)輸系統(tǒng)，由繩牽引運(yùn)輸裝備綜合電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)等功能。

2.1 SQ-160/160PSC型雙繩無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)在18°斜巷的運(yùn)輸能力：

F=（G+G0+G1）（0.02cos？茁max+sin？茁max）g+4？滋qRgL

式中，F(xiàn)-絞車(chē)額定牽引力16T；G-梭車(chē)自重4t；G0-運(yùn)輸最大重量（含平板車(chē)重量）；G1-過(guò)渡車(chē)重量10.4T（每輛過(guò)渡車(chē)重2.6t，25m調(diào)度使用4輛）；βmax-運(yùn)行線路最大坡度18°；μ-鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)0.25；qR-單位長(zhǎng)度鋼絲繩的重量2.07Kg/m；L-運(yùn)輸距離（按800m計(jì)算）；g-重力加速度；得出最大運(yùn)輸重量G0=30T。

2.2 大功率對(duì)輪雙繩絞車(chē)技術(shù)特點(diǎn)

（1）SQ-160/160PSC采用繩槽式雙對(duì)輪驅(qū)動(dòng)。（2）手閘制動(dòng)、電液制動(dòng)、末級(jí)制動(dòng)三套制動(dòng)閘設(shè)計(jì)，保護(hù)到絞車(chē)傳動(dòng)最后一級(jí)。 （3）綜合控制臺(tái)集中控制與顯示，人性化設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 斜巷多水平甩調(diào)車(chē)技術(shù)研究

（1）無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)用于斜井、上下山運(yùn)輸時(shí)，有三個(gè)必須解決的運(yùn)輸問(wèn)題：一個(gè)是多水平甩車(chē)，二個(gè)是大運(yùn)量的提升，三個(gè)是安全型綜合保護(hù)與控制。大運(yùn)量的提升涉及到牽引力與高繩速的匹配，最終表現(xiàn)為大絞車(chē)功率上。最重要的多水平甩車(chē)，其最大甩車(chē)距離已經(jīng)達(dá)到25米，甚至可以使用在一條既有水平甩車(chē)又有大坡度甩車(chē)的巷道中。（2）多水平甩車(chē)采用的處理手段是使用多水平甩車(chē)系統(tǒng)，即多節(jié)過(guò)渡車(chē)與制動(dòng)車(chē)及護(hù)軌相配合的方式牽引成組車(chē)列或重車(chē)。在無(wú)極繩絞車(chē)的推拉作用下，使多節(jié)過(guò)渡車(chē)與制動(dòng)車(chē)進(jìn)出多水平道岔，共同進(jìn)行牽引。護(hù)軌的作用是對(duì)運(yùn)行于多水平道岔的多節(jié)過(guò)渡車(chē)、制動(dòng)車(chē)、成組車(chē)列重車(chē)等提供防傾翻、防掉道的保護(hù)傘。

2.4 甩車(chē)裝置的組成

（1）甩車(chē)裝置由一節(jié)制動(dòng)梭車(chē)、多列過(guò)渡車(chē)等組成，與成組車(chē)列相連接；甩車(chē)裝置可以拉或推成組車(chē)列，使用三環(huán)鏈或球鉸連桿連接制動(dòng)梭車(chē)與成組車(chē)列。（2）為保證甩車(chē)安全高效，一般選擇局部卡軌防掉道裝置、綜合視頻監(jiān)控裝置（定點(diǎn)+移動(dòng)）、限位裝置（過(guò)卷裝置）等與甩車(chē)裝置配套使用。根據(jù)工況條件，需要的甩車(chē)距離可以增減過(guò)渡車(chē)的節(jié)數(shù)達(dá)到目的。系統(tǒng)中的軌道部分與卡護(hù)軌裝置固定連接，避免由于側(cè)向力存在出現(xiàn)礦車(chē)掉道的現(xiàn)象。

2.5 甩車(chē)裝置的工作過(guò)程

（1）無(wú)極繩梭車(chē)牽引甩車(chē)裝置，使甩車(chē)裝置從無(wú)極繩軌道通過(guò)甩車(chē)道岔進(jìn)入上部車(chē)場(chǎng)，將上部車(chē)場(chǎng)的成組車(chē)列連接到甩車(chē)裝置的制動(dòng)梭車(chē)上；（2）無(wú)極繩梭車(chē)牽引甩車(chē)裝置與成組車(chē)列從上部車(chē)場(chǎng)退出，通過(guò)甩車(chē)道岔進(jìn)入無(wú)極繩軌道；（3）無(wú)極繩梭車(chē)牽引甩車(chē)裝置與成組車(chē)列在無(wú)極繩軌道上運(yùn)行到所需要的水平；（4）進(jìn)入另一水平，安全摘鉤并退出，準(zhǔn)備下次運(yùn)輸。

2.6 過(guò)渡車(chē)

（1）過(guò)渡車(chē)由前、后轉(zhuǎn)向架，球鉸連桿組成。（2）過(guò)渡車(chē)水平轉(zhuǎn)彎半徑12m；過(guò)渡車(chē)垂直轉(zhuǎn)彎半徑20m。（3）在甩車(chē)過(guò)程中的運(yùn)行速度不大于0.72m/s。（4）過(guò)渡車(chē)的通過(guò)性見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4。

2.7 電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要保護(hù)功能

（1）局部卡軌防掉道保護(hù)；（2）速度無(wú)級(jí)可調(diào)、自動(dòng)增減速控制，當(dāng)梭車(chē)到達(dá)設(shè)計(jì)減速點(diǎn)時(shí)，應(yīng)有報(bào)警提示并開(kāi)始減速；（3）操作臺(tái)集中控制（如道岔等集控）；（4）運(yùn)行狀態(tài)模擬顯示和視頻圖像實(shí)時(shí)顯示；（5）多重過(guò)卷（越位）保護(hù)自動(dòng)停車(chē)，當(dāng)過(guò)卷時(shí)，絞車(chē)只能向過(guò)卷的反方向運(yùn)行；超速自動(dòng)停車(chē)與閉鎖保護(hù)；漏泄移動(dòng)和定點(diǎn)急停保護(hù)；雙線制提升信號(hào)系統(tǒng)的開(kāi)車(chē)信號(hào)（打點(diǎn)信號(hào)）閉鎖；允許開(kāi)車(chē)信號(hào)與絞車(chē)開(kāi)車(chē)回路聯(lián)鎖：不發(fā)“允許開(kāi)車(chē)”信號(hào)，絞車(chē)不能啟動(dòng)；制動(dòng)車(chē)下閘抱軌制動(dòng)自動(dòng)停車(chē)保護(hù)；變頻電機(jī)軸溫、定子溫度的監(jiān)測(cè)與保護(hù)；液壓泵站的油壓等監(jiān)測(cè)參數(shù)超限保護(hù)；安全型鑰匙開(kāi)關(guān)，專人開(kāi)車(chē)；與猴車(chē)的互鎖保護(hù)；斜井防跑車(chē)裝置與安全回路進(jìn)行聯(lián)鎖，防跑車(chē)裝置故障時(shí)，絞車(chē)應(yīng)實(shí)施安全制動(dòng)；機(jī)械傳動(dòng)故障安全閘末級(jí)制動(dòng)保護(hù)；速度差保護(hù)：當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器和編碼器產(chǎn)生的速度信號(hào)相差一定值時(shí)，應(yīng)實(shí)施安全制動(dòng)；鋼絲繩打滑、斷繩制動(dòng)車(chē)抱軌制動(dòng)等保護(hù)速度無(wú)級(jí)可調(diào)、自動(dòng)增減速。

2.8 設(shè)備對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)的要求

（1）無(wú)極繩連續(xù)牽引車(chē)是通過(guò)鋪設(shè)于底板上的軌道運(yùn)行的，與巷道頂板及支護(hù)方式無(wú)關(guān)，一般適用于所有軌道運(yùn)輸巷道。（2）礦用普通軌道，質(zhì)量要滿足運(yùn)送大型設(shè)備的要求。（3）整體軌道順直，同時(shí)避免陰陽(yáng)軌道出現(xiàn)，且軌枕間距應(yīng)在500～600mm之間。（4）坡度平緩過(guò)度，垂直曲線半徑要求≥20m。（5）水平拐彎處最小水平曲率半徑要求≥12m。（6）牽引絞車(chē)安裝位置的巷道（硐室）寬度需要3～4m，特殊情況進(jìn)行擴(kuò)巷。

3 效益分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用極大地改善礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境；無(wú)極繩斜巷甩調(diào)車(chē)系統(tǒng)研制成功后，可適應(yīng)我國(guó)絕大多數(shù)煤礦斜巷運(yùn)輸?shù)墓r，可實(shí)現(xiàn)材料、設(shè)備不經(jīng)轉(zhuǎn)載，連續(xù)運(yùn)輸，進(jìn)一步提高采區(qū)輔助運(yùn)輸機(jī)械化；提高了大型設(shè)備的搬運(yùn)速度，減少井下工人的非勞動(dòng)體力消耗，工作效率大大提高；該項(xiàng)目取得成功后，適用于礦井大部分坡度、長(zhǎng)度的多水平斜巷運(yùn)輸斜巷工況。推廣應(yīng)用前景十分廣闊。

作者簡(jiǎn)介：王紅軍（1975-），男，本科，工程師，現(xiàn)就職于皖北煤電恒源股份有限公司機(jī)運(yùn)管理部，研究方向：煤礦機(jī)電技術(shù)的研究與管理。