煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

宗曙光 蘇亞偉 顧洪利

摘要：介紹了煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)、組成及特點，該裝備的成功應(yīng)用提高了礦井的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，為使用單位帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

Abstract： This paper introduced the main technical parameters， composition and characteristics of the high-power special-shaped rail car transportation system in coal mines. The successful application of this equipment has improved the production efficiency of the mine and realized the safe production of the auxiliary transportation system of the mine and brought good economic benefits.

關(guān)鍵詞：大功率;卡軌車;研發(fā)與應(yīng)用

Key words： high power;rail car;R&D and application

中圖分類號：TD52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0193-02

0? 引言

隨著煤礦生成系統(tǒng)化自動化程度的不斷提升，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的等采掘設(shè)備不斷升級改造，但煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備已跟不上采掘生成需求，距世界發(fā)達(dá)國家的輔助運(yùn)輸生產(chǎn)水平有著很大的差距。目前，國內(nèi)煤礦井下輔助運(yùn)輸所采用的軌道大部分為普通軌道，少數(shù)為槽鋼軌軌道，由于普通軌道軌頭寬50.80～68mm，腰厚10.72～13mm，現(xiàn)場應(yīng)用上兩邊僅留有20.04～27.5mm寬可用于卡軌，車輛運(yùn)行時軌道受力，長期運(yùn)行造成軌道變形，不利于卡軌安全運(yùn)輸，存在車輛掉道、翻車的現(xiàn)象，影響車輛制動裝置的安全有效制動。而槽鋼軌道無法與普通軌道對接，槽鋼軌所承受重量較小，在較大承重情況下，非常容易發(fā)生變形。所需的轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)復(fù)雜，因此，槽鋼軌卡軌車在現(xiàn)場難以得到實際應(yīng)用。

為提升煤礦井下安全高效快速提升運(yùn)輸，提高煤礦輔助運(yùn)輸安全及運(yùn)輸效率的問題，棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）柴里煤礦與石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司合作開發(fā)研制了煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備領(lǐng)域，是一種安全、高效的軌道運(yùn)輸設(shè)備，可承擔(dān)物料、液壓支架及人員的運(yùn)輸工作。該系統(tǒng)采用機(jī)械傳動，變頻控制，實現(xiàn)軟起、軟停，運(yùn)行速度在0～3m/s之間無極調(diào)速運(yùn)行。系統(tǒng)在機(jī)頭、機(jī)尾均配置張緊機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)長距離連續(xù)運(yùn)輸。

1? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)主要特點

①異形軌專用車輛配有卡軌裝置，在SMJ140異形軌道上能夠全程有效卡軌運(yùn)行，不掉道、不傾翻。

②配套專用車輛均有可靠的制動裝置，有兩種制動方式：人工手動和超速自動停車功能，保證車輛制動可靠。

③可與普通軌無縫對接，實現(xiàn)了無轉(zhuǎn)載的高效運(yùn)輸。

④可用普通木軌枕或水泥軌枕安裝，鋪設(shè)簡單方便。

⑤采用變頻控制技術(shù)，實現(xiàn)軟起、軟停，操作簡單，運(yùn)行平穩(wěn)。

2? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

3? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)，主要包括驅(qū)動裝置、車輛部分和軌道部分。

3.1 驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置作為煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)的動力部分，其主要由牽引絞車、張緊裝置，變頻調(diào)速裝置、電控系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等組成。該驅(qū)動裝置具備以下主要功能：

①全程可實現(xiàn)自動、半自動或手動開、停車;

②具有軟啟動、軟停車功能，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠;

③卡軌車輛下坡運(yùn)行時，電動機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)，通過變頻器控制可將電動機(jī)發(fā)出的電流反饋回電網(wǎng);

④操縱臺可顯示卡軌車運(yùn)行的所有主要技術(shù)參數(shù)，模擬顯示車輛運(yùn)行位置，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸;

⑤電動機(jī)功率為560kW，可實現(xiàn)重載時以2.5m/s速度運(yùn)行;

⑥驅(qū)動裝置主、副滾筒直徑與鋼絲繩直徑比大，可減緩鋼絲繩鋼絲過載或長時間運(yùn)行后產(chǎn)生的損傷，延長鋼絲繩生命周期;

⑦驅(qū)動裝置為機(jī)械傳動，傳動效率高，故障率低，使用壽命長。

3.1.1 牽引絞車

牽引絞車主要由防爆變頻電動機(jī)、工作制動器、減速器、主繩輪、付繩輪、緊急制動裝置、聯(lián)軸器、箱體及固定座等部件組成。牽引絞車采用機(jī)械傳動，絞車具有工作制動閘和緊急制動制動閘，其中緊急制動閘可作為停車制動，結(jié)構(gòu)應(yīng)為失效安全型。為降低鋼絲繩使用過程中的磨損，延長其使用壽命，牽引絞車采用主、副繩輪結(jié)構(gòu)。主繩輪安裝非金屬輪襯，鋼絲繩通過副繩輪的導(dǎo)向作用可在主繩輪上纏繞540°，一側(cè)牽引車輛，另一側(cè)由液壓緊繩系統(tǒng)拽緊，依靠主繩輪外圍具有高摩擦系數(shù)的輪襯與鋼絲繩間的摩擦力為卡軌運(yùn)輸車輛提供足夠大的牽引力和制動力。

3.1.2 液壓緊繩器

液壓緊繩器的作用是對牽引絞車松繩側(cè)的系統(tǒng)鋼絲繩進(jìn)行拽進(jìn)，在牽引絞車提供足夠牽引力的時候，鋼絲繩不會打滑。液壓緊繩器采用箱體式結(jié)構(gòu)，主要由前架體、后架體、導(dǎo)繩輪組、動滑輪組、定滑輪組、回繩輪、張緊輪組、上蓋罩、油缸、液壓系統(tǒng)等組成。前、后兩個框架通過螺栓連接對接而成，油缸通過增速裝置、幾組滑輪裝置，控制漲緊輪的動作防線動。

3.1.3 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)主要包括電控箱、操作臺、顯示屏及變頻器等，具有無極調(diào)速運(yùn)行、安全保護(hù)、全程自動控制、列車位置顯示、遙控急停、故障解讀等功能。

3.2 車輛部分

車輛部分主要由牽引制動儲繩車、安全制動車以及安全人車等組成。每輛卡軌運(yùn)輸車行走輪系都由承載輪和卡軌輪、防跳輪組成，以保持車輛與異形軌軌道相對穩(wěn)定，防止卡軌運(yùn)輸?shù)能囕v掉道和側(cè)翻。

3.2.1 牽引制動儲繩車

牽引制動儲繩車設(shè)置了上下夾軌式制動裝置，制動力≥165kN，配置超速保護(hù)裝置，并實現(xiàn)超速自動制動和手動制動兩種制動方式，在出現(xiàn)鋼絲繩或拉桿斷裂等突發(fā)狀況時可有效地實現(xiàn)車輛的停止運(yùn)行。當(dāng)車輛超速時，離心釋放器自動打開釋放閥，牽引制動儲繩車泄壓并實施制動，防止運(yùn)行車輛出現(xiàn)跑車現(xiàn)象。故障排除后，人工解除制動，恢復(fù)車輛運(yùn)行狀態(tài)。配備卡軌裝置，實現(xiàn)全程有效卡軌運(yùn)行;牽引車可以存儲500m系統(tǒng)鋼絲繩。

3.2.2 安全制動車

該安全制動車為新型制動方式：采用上下制動靴夾軌制。上制動靴中制動塊呈圓形排列，下制動靴中制動塊呈長方形排列，制動塊形狀為金字塔頂部削平狀，制動時制動塊插進(jìn)軌道內(nèi)，制動力更大。該制動形式運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡單，制動快速可靠，制動效果更好。故障排除后，人工解除制動，恢復(fù)車輛運(yùn)行狀態(tài)。配備卡軌裝置，實現(xiàn)全程有效卡軌運(yùn)行。

3.2.3 安全人車

安全人車設(shè)置了上下夾軌式制動裝置，制動力≥60kN，配置超速保護(hù)裝置，并實現(xiàn)超速自動制動和手動制動兩種制動方式，在出現(xiàn)鋼絲繩或拉桿斷裂等突發(fā)狀況時可有效地實現(xiàn)車輛的停止運(yùn)行。當(dāng)車輛超過設(shè)置的速度時，在離心釋放器的驅(qū)動下，離心釋放閥被打開，安全人車泄壓并實施制動，防止運(yùn)行車輛出現(xiàn)跑車現(xiàn)象。故障排除后，人工解除制動，恢復(fù)車輛運(yùn)行狀態(tài)。配備卡軌裝置，實現(xiàn)全程有效卡軌運(yùn)行;為避免乘坐人員受到傷害，在人車上還設(shè)置上、下和前、后彈簧減震裝置。當(dāng)編組多輛人車時，人車之間除了拉桿連接外，還有膠管連接，跟車人員將其他車輛制動手柄鎖死，只需操縱所乘車的制動手柄制動，則所有人車都分別同時實施制動;當(dāng)出現(xiàn)人車之間分離時，連接膠管被扯斷，所有車輛都分別同時制動，保證人員安全。

3.3 軌道部分

軌道部分主要包括開始軌、直軌、水平彎軌、垂直彎軌、過渡軌、垂直凸凹軌、單側(cè)魚尾板、軌枕、阻車器、壓繩輪、導(dǎo)繩輪、回繩站和道岔、道岔引軌等。

SMJ140異形軌高140mm，底座和軌頭內(nèi)側(cè)與普通22kg/m軌形式尺寸相同，軌頭外側(cè)為與槽鋼的形式，該結(jié)構(gòu)便于布置卡軌輪和夾軌制動裝置，便于使用各種軌枕鋪設(shè)軌道。SMJ140異形軌軌道鋪設(shè)時，在軌道接縫處采用單側(cè)魚尾板連接并在軌道的底部使用鋼軌枕固定軌道，保證軌道鋪設(shè)牢靠。適量地增加鋼質(zhì)軌枕，就可在軌道中間加裝齒軌，以適應(yīng)齒軌卡軌車的運(yùn)輸要求。SMJ140異形軌軌道既滿足普通軌運(yùn)行車輛的使用要求，也滿足齒軌卡軌車和繩牽引卡軌車輛的使用要求。該軌道可方便地與普通軌道進(jìn)行連接，省卻了轉(zhuǎn)載施工流程，實現(xiàn)了運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。

4? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用情況及社會效益

煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)在柴里煤礦二水平應(yīng)用，主要承擔(dān)物料、液壓支架的運(yùn)輸工作，順利完成礦方生產(chǎn)所需的各項運(yùn)輸任務(wù)，提高了柴里煤礦的生產(chǎn)效率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，并實現(xiàn)了礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。煤礦井下大功率異形軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)的成功研發(fā)，從根本上解決了巷道坡度大時難以制動、重車容易掉道等運(yùn)輸安全問題，提高了運(yùn)輸?shù)陌踩?，有效地改變了我國煤礦輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、占用人員多、安全隱患多、使用設(shè)備落后、機(jī)械化程度低、噸煤成本高、監(jiān)督管理差、科技水平低等落后現(xiàn)狀。

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作者簡介：宗曙光（1972-），男，山東滕州人，本科，工程師，現(xiàn)任棗礦集團(tuán)柴里煤礦機(jī)電運(yùn)輸科主管工程師，主要從事煤礦機(jī)電運(yùn)輸管理工作。