KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的應(yīng)用

＊李云海

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦 山西 030206）

引言

屯蘭礦的綜采隊(duì)軌道順槽一般采用JWB132BJ無極繩絞車運(yùn)輸物料，該種模式運(yùn)輸效率低、安全設(shè)施安全防護(hù)性能差；并且只解決了運(yùn)料問題，并沒有解決機(jī)械化運(yùn)人問題。隨著煤礦建設(shè)的不斷完善及工業(yè)化的不斷進(jìn)步，綜采隊(duì)機(jī)械化運(yùn)人已經(jīng)成為當(dāng)前一個迫在眉睫的課題，屯蘭礦專業(yè)技術(shù)人員綜合比較了多種運(yùn)輸方案，經(jīng)過充分論證，決定采用無極繩普軌卡軌車運(yùn)輸模式。普軌卡軌車適用于遠(yuǎn)距離、大角度、多變坡、大噸位工況條件下的井下集中軌道巷和工作面順槽的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸，是符合屯蘭礦井下現(xiàn)狀、能夠解決設(shè)備和人員運(yùn)輸?shù)囊环N理想運(yùn)輸設(shè)備，2019年4月在屯蘭礦井下獲得成功應(yīng)用。

1.KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的簡介

無極繩普軌卡軌車采用卡軌裝置及配套人車，變頻器平穩(wěn)啟動，人員運(yùn)送量大，運(yùn)行速度快，具有先進(jìn)的脫鉤跑車雙保護(hù)制動系統(tǒng)和完備的起伏巷道行走機(jī)構(gòu)，有效解決“行車不行人，行人不行車”等各類問題。

系統(tǒng)配置為：采用常州科研試制中心有限公司生產(chǎn)的KSP-130/200P普軌卡軌車系統(tǒng)，電機(jī)功率200kW，鋼絲繩靜張力130kN，電機(jī)為佳木斯廠家生產(chǎn)，制動器為焦作廠家生產(chǎn)，減速器為天津（SEW）傳動設(shè)備有限公司生產(chǎn)，變頻器為上海偉肯實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)，保護(hù)控制裝置（ZJK127）和遙控自駕系統(tǒng)為常州科研試制中心有限公司生產(chǎn)，泄露通訊系統(tǒng)（KTL110）和視頻監(jiān)控系統(tǒng)（KJ546）為湖北沙鷗通信股份有限公司生產(chǎn)，司控道岔系統(tǒng)（ZKC127Q）為陜西航泰電氣股份有限公司生產(chǎn)。

2.KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的工作原理

(1)系統(tǒng)的工作原理

普軌卡軌車，由電機(jī)提供動力，通過絞車滾筒旋轉(zhuǎn)，借助鋼絲繩與滾筒之間的摩擦力使鋼絲繩運(yùn)動，鋼絲繩牽引卡軌制動車及人車等在軌道上運(yùn)行，在從而達(dá)到牽運(yùn)重物和人員的目的，普軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的系統(tǒng)示意圖

(2)卡軌裝置原理

卡軌裝置為外卡內(nèi)限浮動式卡輪，梭車在正常行駛時，卡輪組順利通過起伏坡和水平彎道?？ㄜ壯b置原理如下：

圖2 KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的卡軌工作原理圖

3.KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的技術(shù)方案

(1)巷道概況及運(yùn)輸要求

22301軌道順槽長度2600m，最大坡度6°，主要用途是運(yùn)輸材料、設(shè)備、支架、人員等，運(yùn)送最大載重50t，考慮一次運(yùn)送人員45人（即3節(jié)人車）。普軌卡軌車采用以下編組形式：

①串車形式：1輛制動梭車+3節(jié)人車（額定載員15人/節(jié)）+1輛液壓夾繩制動梭車；

②人員按80kg計(jì)算，人車自重2.5t；

③3節(jié)滿載人車串車總重量：G0=80×15×3÷1000+2.5×3=11.1（t）。

(2)鋼絲繩選型計(jì)算

①鋼絲繩的選用要求

依據(jù)MT/T 988-2006《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：

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所選鋼絲繩技術(shù)參數(shù)

表1 初步選型為26NAT6×19S+FC1670ZS372型鋼絲繩

③阻力計(jì)算：

圖3

式中：G—兩節(jié)制動梭車自重8t；

G0—運(yùn)輸最大重量，運(yùn)送物料50t，運(yùn)送人員11.1t；

βmax—最大坡度6°；

μ—鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)0.25；

qR—單位長度鋼絲繩的重量2.43；

L—運(yùn)輸距離2600m；

g—重力加速度9.8m/s2。

A運(yùn)送物料阻力：

B運(yùn)送人員阻力：

(3)絞車選型計(jì)算

由以上計(jì)算可知，普軌卡軌車需提供不小于96kN的牽引力，計(jì)劃采用KSP-130/200P普軌卡軌車，技術(shù)參數(shù)如下：

表2 技術(shù)參數(shù)

(4)運(yùn)送物料時鋼絲繩的安全系數(shù)驗(yàn)算

①計(jì)算驅(qū)動滾筒兩側(cè)鋼絲繩的張力

以運(yùn)送物料最大阻力96kN，計(jì)算如下：

式中：n—摩擦力備用系數(shù)，可取n=1.1～1.2；

e—自然常數(shù)，可取e=2.72；

μ—鋼絲繩與驅(qū)動輪間的摩擦系數(shù)，可取μ=0.14；

α—鋼絲繩在驅(qū)動輪上的總圍抱角，α=7π；

S1、S4—分別為驅(qū)動滾筒兩側(cè)鋼絲繩的張力，

S1≈4.5(kN) S4≈100.5(kN)。

②安全系數(shù)校核

式中：n—鋼絲繩安全系數(shù)；

QZ—26NAT6×19S+FC1670ZS372型鋼絲繩最小破斷拉力總和；

Smax—鋼絲繩最大張力。

鋼絲繩許用安全系數(shù)為：

式中，LE—由絞車至尾輪的鋼絲繩長度，取LE=2600m。

同時，《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定運(yùn)送物料安全系數(shù)不得小于3.5，

因?yàn)閚≈4.5＞3.5

所以選用26NAT6×19S+FC1670ZS372型鋼絲繩滿足安全要求。

(5)運(yùn)送人員時鋼絲繩的安全系數(shù)驗(yàn)算

同理，以運(yùn)送人員最阻力大54kN，代入公式得：

S1≈2.5(kN) S4≈56.5(kN)

安全系數(shù)n≈7.9＞6，滿足《煤礦安全規(guī)程》第408條要求。

(6)技術(shù)方案結(jié)論

經(jīng)過驗(yàn)算，選用的KSP-130/200P普軌卡軌車及26NAT6×19S+FC1670ZS372鋼絲繩，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車的優(yōu)勢

KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車與傳統(tǒng)的無極繩絞車相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)安全性能高

液壓制動梭車具有超過預(yù)定速度即進(jìn)行制動功能。當(dāng)速度超過2.5m/s時，鉗閘自動抱軌實(shí)施制動。

常規(guī)的跑車防護(hù)裝置均為被動防護(hù)，車輛一旦到達(dá)一定速度，跑車防護(hù)裝置將會受到極端考驗(yàn)，致使安全風(fēng)險增大；而該制動梭車為主動防護(hù)，車輛超過設(shè)定速度（2.5m/s），系統(tǒng)默認(rèn)為發(fā)生跑車，即時制動，使系統(tǒng)更加安全可靠。

(2)能夠兼顧運(yùn)人，減輕勞動強(qiáng)度

普軌卡軌車不僅可以日常運(yùn)料，還可以兼顧運(yùn)人。普軌卡軌車的乘人車為配套車輛，車廂內(nèi)共設(shè)6排座位，每排2人，每車12人。22301軌道巷巷道長度2600m，職工行走1趟大約40min到50min，而乘坐普軌卡軌車約為20min（速度為2.15m/s），職工行走時間縮短一半以上，尤其是職工下班特別勞累時乘坐普軌卡軌車，更會大大減輕職工的疲勞感。

(3)工作效率高，大幅縮短工作面安裝工期

以往的JWB132BJ無極繩絞車，運(yùn)輸ZY9600/25.5/55D液壓支架時因支架較重（支架為37t、40t平板車為2.7t，總重約40t），人員不能實(shí)時掌握梭車牽引支架的動態(tài)運(yùn)輸狀況，只能采用慢速運(yùn)輸支架，運(yùn)行速度0.68m/s，出車時可采用快速運(yùn)行，運(yùn)行速度為1.6m/s，運(yùn)輸一臺支架的往返時間為1.5h，運(yùn)輸效率較低；而采用KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車運(yùn)輸時，人員能夠?qū)崟r掌握梭車牽引支架的動態(tài)運(yùn)輸狀況，且全程卡軌主動防護(hù)，安全系數(shù)高，運(yùn)輸大型支架車也采用快速運(yùn)行，運(yùn)行速度為2.15m/s，運(yùn)輸一臺支架的往返時間為0.7h，運(yùn)輸效率比以往的JWB132BJ無極繩絞車（1.5h）增加1倍。

22301工作面選用MG750/1940-GWD型采煤機(jī)、ZY9600/25.5/55D型掩護(hù)式電液控液壓支架121臺（其中端頭架7臺，過渡架2臺，中間架112臺）、ZTC40000/25/45型1套超前支架（軌道順槽）、SGZ-900/1050型運(yùn)輸機(jī)長度210m、SZZ-900/315型轉(zhuǎn)載機(jī)、PCM200型破碎機(jī)、ZY2700自移機(jī)尾等設(shè)備，所有設(shè)備及配件都從軌道巷運(yùn)輸，共需要運(yùn)輸次數(shù)700余次，因傳統(tǒng)的JWB132BJ無極繩絞車運(yùn)輸效率低下所限制，22301工作面的安裝工期至少為3個月，而采用安全高效的KSP-130/200P無極繩普軌卡軌車運(yùn)輸，安裝工期縮短為1.5個月，為屯蘭礦緊張的生產(chǎn)銜接爭取了寶貴的時間。

(4)電控保護(hù)功能齊全

電控保護(hù)系統(tǒng)具有梭車位置監(jiān)測、運(yùn)行速度、牽引電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等設(shè)備運(yùn)行信息監(jiān)測顯示功能；具有預(yù)警、啟停、無級調(diào)速、急停等控制功能；具有超速、機(jī)頭機(jī)尾越位等保護(hù)功能；具有沿線特殊點(diǎn)聲光報警等安全提醒功能。

(5)視頻監(jiān)控全程覆蓋

視頻監(jiān)控系統(tǒng)（KJ546）為湖北沙鷗通信股份有限公司生產(chǎn)。錄像機(jī)（顯示器）安設(shè)在主機(jī)的司機(jī)操作臺位置，基站沿途200m1組，梭車前后各安設(shè)1組無線攝像儀，將實(shí)時影響以模擬信號的形式無線傳輸給基站，基站通過專用電纜傳遞給錄像機(jī)（顯示器），讓絞車司機(jī)能夠?qū)崟r觀察到梭車前后的軌道狀況和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，增加了運(yùn)輸效率和安全系數(shù)。

(6)遙控自駕系統(tǒng)完備

遙控自駕系統(tǒng)是利用無線遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了駕駛員對普軌卡軌車主機(jī)的遠(yuǎn)程控制，駕駛員坐在駕駛室里，時刻觀察線路情況，主動控制絞車，省略了以往運(yùn)輸時信號工打點(diǎn)、絞車司機(jī)再操作的中間步驟，駕駛員占有絕對的主動權(quán)，動態(tài)行進(jìn)中即時控制，更加安全。

運(yùn)人時，除了駕駛員，另配一名輔助安全員坐在最后一節(jié)人車的最后一排座椅上，拿上泄露通訊系統(tǒng)的手持機(jī)，發(fā)現(xiàn)意外情況，輔助安全員仍然能夠緊急停車，使系統(tǒng)的安全性能進(jìn)一步提升。

(7)專用道岔更加安全，具有遙控功能

專用道岔型號QDC600KD，為普軌卡軌車專用，立交式雙擺氣動道岔可解決運(yùn)輸線路上常規(guī)車輛的交換，有效避免了普通道岔的車輪竄岔的種種弊端，可保證梭車及車輛的順利通行，使系統(tǒng)更加安全。

道岔的司控系統(tǒng)具有狀態(tài)顯示、遙控控制功能，駕駛員手持遙控器，觀察道岔上方的狀態(tài)指示器，40m范圍內(nèi)即可遙控控制道岔的直行或彎道狀態(tài)，不用下車操作，使系統(tǒng)運(yùn)輸時更加順暢。

5.結(jié)論

普軌卡軌車運(yùn)輸模式，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先，是一種符合現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、高效的新型輔助運(yùn)輸模式，相對于普通無極繩運(yùn)輸具有革命性的創(chuàng)新意義，對于井下的盤區(qū)集中軌道巷和采煤隊(duì)軌道順槽具有普遍的適應(yīng)性和較強(qiáng)的推廣性。