煤礦井下無極繩絞車選型設(shè)計探討

周瑞

（汾西礦業(yè) 兩渡煤業(yè)，山西 靈石 031302）

1 運輸方式的確定

某礦井輔助運輸能力按礦井生產(chǎn)能力0.76 Mt/a、矸石量占5%～10%、材料量占5%左右、最大班下井人數(shù)56人左右考慮。根據(jù)此情況，有三種可選方式可供選擇：單軌吊機車運輸系統(tǒng)、鋼絲繩牽引卡軌車、無極繩連續(xù)牽引車。下面分別論述這三種方式的優(yōu)缺點。

1）單軌吊機車運輸系統(tǒng)

單軌吊機車運輸系統(tǒng)的優(yōu)點：機車體積小、轉(zhuǎn)彎半徑小、較其他車靈活、便于在狹窄的巷道中運行；一臺單軌吊機車可以在許多個工作面中同時運行，且該車的軌道延伸比較容易，易于進一步的擴展；該車可以實現(xiàn)從井底車場或者地面直達井下采區(qū)工作面的運輸；單軌吊機車運輸系統(tǒng)與巷道的底板情況無關(guān)，極大的利用了井下巷道，運行阻力小，運輸?shù)男试黾?；這種運輸方式爬坡能力強，機車牽引和繩牽引分別可達18°和45°，不僅可以滿足日常的運人、運料，還可以完成大件的運輸。

單軌吊機車運輸系統(tǒng)的缺點：機車的運輸能力比較有限，因為受到巷道頂板的限制，最大可運輸?shù)膯渭芰κ?5 t，特別大的設(shè)備需要拆開才能運輸；單軌吊機車在運輸貨物時，會有一定的擺動幅度，所以它對巷道有一些安全間隙的要求；柴油機單軌吊車的排氣會對巷道空氣有相應(yīng)的污染。

2）鋼絲繩牽引卡軌車

鋼絲繩牽引卡軌車的優(yōu)點：鋼絲繩牽引卡軌車的運輸能力與運輸距離無關(guān)，可以實現(xiàn)雙向運輸，在坡度大、運輸距離長的巷道內(nèi)，這些優(yōu)勢更會體現(xiàn)出來；這種方式相對于無極繩牽引方式的優(yōu)點是它避免了摘掛鉤難的缺點，降低了工人的勞動強度，減少了操作中的危險性；結(jié)構(gòu)簡單、牽引力大，有卡軌保護系統(tǒng)，將安全性和實用性極大的結(jié)合在了一起。

鋼絲繩牽引卡軌車的缺點：鋼絲繩牽引卡軌車因體積較大，不能夠把一個機車系統(tǒng)放在不同的分支巷道中，在彎道中需裝設(shè)很多導(dǎo)繩輪；在運輸距離不同時，需移裝導(dǎo)繩輪；在順槽中，需要一直回縮尾輪，操作麻煩，不方便；鋼絲繩牽引卡軌車的設(shè)備費用比單軌吊機車、無極繩牽引絞車的高。

3）無極繩牽引絞車

無極繩牽引絞車的優(yōu)點：適用于距離長、傾角大、噸位大條件的工礦條件；能夠進行不需轉(zhuǎn)載的長距離運輸，而且可以實現(xiàn)彎道運輸；運輸能力強，在較大坡度巷道運輸綜采面放頂煤支架時，能夠?qū)崿F(xiàn)雙速運行、無極變速運行，而且能夠在坡度小于15°時進行支架的整體運輸；無極繩牽引絞車設(shè)備的操作簡單，工人易學(xué)，設(shè)備費用比較低，運營人員少，是現(xiàn)在輔助運輸系統(tǒng)中比較常用、經(jīng)濟的運輸方式。

無極繩牽引絞車的缺點：靈活性較其他運輸方式低、運輸速度慢、運輸距離有限，不能無限延長、其運輸?shù)男瘦^鋼絲繩牽引卡軌車、單軌吊機車低。

設(shè)計根據(jù)礦井煤層賦存狀況、開采技術(shù)條件以及煤礦原有成熟的輔助運輸方式，確定本礦井輔助運輸方式采用無極繩連續(xù)牽引車。

2 設(shè)備選型驗算

2.1 設(shè)備選型依據(jù)

（1）設(shè)計依據(jù)

礦井年產(chǎn)量：0.76 Mt/a。

工作制度：276 d/a，18 h；每天3班生產(chǎn)。

（2）巷道基本參數(shù)

運輸距離：447.6 m。

最大坡度：3°。

運輸重量：15 t。

軌型：24/30 kg/m。

軌距：600mm。

2.2 無極繩牽引絞車選型驗算

（1）初步選型為：主機SQ-60/55B，鋼絲繩選型為：Φ20 6×19S+FC1670型鋼絲繩。

（2）驗算

絞車牽引力：在實際運輸過程中，取一次最大運載量為9.98 t。

按實際工況計算：

式中：F最大載荷為絞車所需要的牽引力，N；Gmax為最大牽引重量，kg；G為梭車及配重重量，G。=4000 kg；αmax為運行線路最大坡度，°；μ1為梭車滾輪摩擦阻力系數(shù)，可取μ=0.02；μ2為鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)，可取μ=0.2；q為纖維芯鋼絲繩Ф20單位長度重量q=1.47 kg/m；L為實際運輸距離，m。

根據(jù)以上計算，滿足實際需用要求。

最后選用型號為：SQ-60/55B無極繩牽引車。

2.3 校核驗算

（1）絞車使用功率驗算

式中：V為慢速牽引速度0.67 m/s；η為傳動效率0.85。

（2）鋼絲繩強度驗算

式中：A為鋼絲繩安全系數(shù)；F最大載荷為絞車所需要的牽引力，N；Fz為纖維芯鋼絲繩破斷拉力總和，鋼絲繩公稱抗拉強度為1670 MPa，纖維芯鋼絲繩Ф20拉力總和，F(xiàn)z=220×1.214=267.08 kN=26708 N。

所選鋼絲繩6×19S+FC—Ф20通過以上驗算符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。

注：數(shù)值1.214為固定系數(shù)不變，F(xiàn)j=294 N為定值。