無(wú)極繩絞車多尾輪布置在掘進(jìn)工作面輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用研究

成紹剛

（汾西礦業(yè)集團(tuán)雙柳煤礦， 山西 柳林 033300）

引言

隨著礦井開(kāi)采深度的不斷加大，煤礦井下巷道運(yùn)輸線路也在進(jìn)一步延長(zhǎng)，輔助運(yùn)輸工作面在實(shí)際工作過(guò)程中的管理工作成本較高，作業(yè)環(huán)境較差，同時(shí)工作組織難度也相對(duì)較大。礦井深部開(kāi)采過(guò)程中會(huì)受到一些復(fù)雜地質(zhì)條件因素的影響，在沿著煤層掘進(jìn)巷道準(zhǔn)備及回采時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的波狀起伏情況，開(kāi)采區(qū)域范圍內(nèi)各巷道連接位置的彎道數(shù)量相對(duì)較多，同時(shí)受到開(kāi)采區(qū)域巷道空間條件因素的影響，通風(fēng)巷道和軌道上方圍巖結(jié)構(gòu)夾角相對(duì)較小，并且不具備設(shè)置車場(chǎng)的工作條件，會(huì)進(jìn)一步加大輔助運(yùn)輸工作難度。如果使用分配調(diào)度絞車運(yùn)輸工的方法，需要增加調(diào)度絞車設(shè)備、安全設(shè)備、停車場(chǎng)、司機(jī)人員、信號(hào)處理人員以及設(shè)備維修工作人員等。分段接力輔助運(yùn)輸工作效率相對(duì)較低，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，同時(shí)受外部環(huán)境干擾較大。

1 工程概況

本次煤礦井下回風(fēng)巷道和開(kāi)采巷道位于綜采工作面的西側(cè)區(qū)域，主要用于工作面回采工作過(guò)程中的物料運(yùn)輸，也用于對(duì)回風(fēng)巷道的回風(fēng)和工作人員的工作使用。回風(fēng)巷道和開(kāi)采巷道設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1 455.5 m，其中回風(fēng)巷道在開(kāi)采區(qū)域和煤礦開(kāi)采區(qū)域軌道上方的圍巖結(jié)構(gòu)之間形成貫通。

2 無(wú)極繩絞車工作原理

無(wú)極繩絞車屬于煤礦井下巷道鋼絲繩牽引運(yùn)輸工作過(guò)程中的一種常見(jiàn)軌道運(yùn)輸工的設(shè)備，經(jīng)常用于一些長(zhǎng)距離、大傾角以及大噸位的工作環(huán)境條件下，也經(jīng)常在一些開(kāi)采區(qū)域內(nèi)部、上下山與回風(fēng)巷道內(nèi)部進(jìn)行使用。無(wú)極繩絞車不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載就可將物料直接運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫哂休^高的物料運(yùn)輸工作優(yōu)勢(shì)，同時(shí)是取代傳統(tǒng)調(diào)度絞車以及實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)性運(yùn)輸工作的理想化設(shè)備。無(wú)極繩絞車主要由主機(jī)與輔助配套部件構(gòu)成，其中主機(jī)結(jié)構(gòu)部分主要由絞車張拉裝置、尾輪以及輪組所組成，輔助配套部件由饋電開(kāi)關(guān)、信號(hào)裝置、通信裝置以及鋼絲繩等部件所構(gòu)成[1]。

無(wú)極繩絞車通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端繩索牽引帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)設(shè)備是絞車的主要?jiǎng)恿?，供?yīng)來(lái)源主要通過(guò)使用變速箱和一對(duì)漸開(kāi)線圓柱齒輪或者減速機(jī)傳遞動(dòng)力獲得，有效借助絞車滾筒的旋轉(zhuǎn)，將鋼絲繩通過(guò)滾筒之間形成的摩擦力進(jìn)行牽引，以此可以達(dá)到重物提升運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍Ч?。通過(guò)使用機(jī)械張拉裝置，將鋼絲繩進(jìn)行完全拉緊，鋼絲繩的張力大小會(huì)隨著實(shí)際牽引工作條件的變化而產(chǎn)生變化，可以有效防止鋼絲層在運(yùn)輸工作過(guò)程中出現(xiàn)打滑或者松動(dòng)等情況。通過(guò)開(kāi)關(guān)磁阻或者頻率變化裝置，有效轉(zhuǎn)變?cè)须姍C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，調(diào)整牽引工作速度，從而可以達(dá)到高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)，不但可以全面提高設(shè)備的工作效率，同時(shí)可以進(jìn)一步提高設(shè)備操作的安全性和穩(wěn)定性。無(wú)極繩絞車在安裝尾輪區(qū)域范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)物料的直接運(yùn)輸，不需要對(duì)運(yùn)輸車輛展開(kāi)物料的重新裝載，可減少人力倒車次數(shù)，進(jìn)而降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)有效控制了管理人員的工作難度，并保證設(shè)備的故障率降到最低[2]。

3 無(wú)極繩絞車多尾輪現(xiàn)場(chǎng)布置應(yīng)用

由于該開(kāi)采區(qū)域范圍內(nèi)，軌道上山在回風(fēng)巷道連接口位置形成臺(tái)階，不具備繼續(xù)向上使用、調(diào)度絞車運(yùn)輸物料以及設(shè)備運(yùn)輸工的條件，因此在本次回風(fēng)巷道掘進(jìn)工作期間，使用開(kāi)采區(qū)域煤上山運(yùn)輸系統(tǒng)、調(diào)度絞車運(yùn)輸物料及其相關(guān)工作設(shè)備。結(jié)合本次巷道的平面布置圖、剖面圖可知，如果使用以往的運(yùn)輸工作方法，需要保證在回風(fēng)巷道口安裝第一部調(diào)度絞車，同時(shí)將該巷道內(nèi)部車場(chǎng)的物料及其相關(guān)設(shè)備直接輸送到回風(fēng)巷道車場(chǎng)內(nèi)部，然后再通過(guò)使用巷道當(dāng)中的無(wú)極繩絞車將大量的物料及其相關(guān)設(shè)備直接運(yùn)輸?shù)绞┕ぷ鳂I(yè)場(chǎng)地。而通過(guò)使用無(wú)極繩絞車的多尾輪布置工作方法（見(jiàn)圖1），只需要分別在無(wú)極繩絞車的工作現(xiàn)場(chǎng)及其對(duì)應(yīng)的作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)，設(shè)置出相應(yīng)的尾輪即可實(shí)現(xiàn)，在不同尾輪覆蓋區(qū)域內(nèi)可以直接進(jìn)行物料運(yùn)輸，因此可以達(dá)到輔助運(yùn)輸工作效果，提高物料運(yùn)輸工作效率。

圖1 無(wú)極繩絞車尾輪

3.1 尾輪安裝位置

無(wú)極繩絞車安裝在回風(fēng)巷道口向內(nèi)大約20 m的位置，在無(wú)極繩絞車廠內(nèi)部彎道位置安裝第1 個(gè)尾輪，同時(shí)在回風(fēng)巷道的部門位置安裝第2 個(gè)尾輪，迎頭工作點(diǎn)附近區(qū)域安裝第3 個(gè)尾輪。

3.2 尾輪和輪組安裝

3.2.1 尾輪安裝

在尾輪安裝工作過(guò)程中，尾輪固定點(diǎn)設(shè)置在運(yùn)輸線路的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置，承受整個(gè)系統(tǒng)的反向作用力，其中尾輪1 和尾輪2 作為固定尾輪，尾輪3 隨著工作面的掘進(jìn)工作而產(chǎn)生移動(dòng)，因此可以有效實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸距離的變化。為控制尾輪1 和尾輪2，在混凝土澆筑過(guò)程中需要做好基礎(chǔ)位置固定工作，尾輪3可以使用錨桿或者其他方式進(jìn)行加固，即底板為巖石結(jié)構(gòu)條件時(shí)，在施工當(dāng)中需要使用螺紋鋼錨桿材料對(duì)尾輪部分進(jìn)行加固處理，然后使用螺紋鋼進(jìn)行二次保護(hù)。當(dāng)?shù)装遄鳛槊簩訔l件時(shí)，可以預(yù)先使用C20 混凝土材料進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑施工，然后再使用7根Φ20 mm×2 000 mm 的螺紋鋼錨桿材料對(duì)尾輪部分進(jìn)行二次固定和防護(hù)處理[3]。

3.2.2 輪組安裝

為了有效適應(yīng)煤礦巷道底部區(qū)域產(chǎn)生的波動(dòng)起伏情況，沿著巷道運(yùn)輸工作線路需要設(shè)置出一定數(shù)量的輪組，這樣可以有效防止在鋼絲繩抬高過(guò)程中車輛直接出現(xiàn)脫軌的情況，同時(shí)可以避免鋼絲繩受到巷道底板的摩擦影響。根據(jù)實(shí)際的工作方式，可以將輪組劃分為拖繩輪組、主壓繩輪組以及負(fù)壓繩輪組。根據(jù)煤礦巷道底板的起伏工作條件情況、坡度大小等，設(shè)置出一定數(shù)量的工作輪組。為了充分適應(yīng)轉(zhuǎn)彎巷道的物料運(yùn)輸工作的要求，需要根據(jù)實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的情況設(shè)置出一定數(shù)量的彎道輪組裝置，以保障巷道運(yùn)輸?shù)捻樌_(kāi)展。

3.3 安全使用工作要求

1）在尾輪1 與尾輪2 的安裝工作中，要求尾輪上表面位置低于軌道的下表面，以此保證巷道內(nèi)部的運(yùn)輸車輛和牽引設(shè)備可以完全通過(guò)，同時(shí)使用專用的鐵道板對(duì)軌道進(jìn)行充分加固處理，將鐵道板直接設(shè)置在尾輪結(jié)構(gòu)之上，并且將其作為二次加固。

2）尾輪1 在固定過(guò)程中需要保證和軌道的安裝方向一致，保證尾輪在前進(jìn)過(guò)程中和兩條軌道之間形成平行狀態(tài)，從而有效防止鋼絲繩在旋轉(zhuǎn)牽引過(guò)程中對(duì)軌道產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦和影響，同時(shí)防止鋼絲繩在運(yùn)行方向上形成偏離。

3）因?yàn)槲草? 和尾輪2 的安裝工作面高度都低于軌道的下表面位置，因此需要對(duì)每個(gè)尾輪的前進(jìn)方向進(jìn)行加固處理，同時(shí)在坡度變化的條件下加裝控制裝置，以防止鋼絲繩出現(xiàn)劇烈摩擦而使其產(chǎn)生不穩(wěn)定影響。當(dāng)局部位置空間不足時(shí)，需要使用專用的鐵道板有效替代原有的木質(zhì)軌道，并且進(jìn)行二次加固處理。

4）在跟車工作當(dāng)中，如果牽引車輛到達(dá)機(jī)尾位置，需要及時(shí)發(fā)出停車的信號(hào)，或者使用停車按鍵進(jìn)行人工手動(dòng)停車。

5）需要進(jìn)一步加強(qiáng)無(wú)極繩絞車各個(gè)尾輪部分的檢查和維護(hù)工作，如果發(fā)現(xiàn)滾軸產(chǎn)生異響問(wèn)題時(shí)，需要及時(shí)查明其中的原因，并且對(duì)其進(jìn)行加固處理。

6）無(wú)極繩絞車在工作過(guò)程中，如果產(chǎn)生鋼絲繩劇烈摩擦軌道底板問(wèn)題，必須及時(shí)增加輪組，并且有效控制鋼絲繩的運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。在使用工作過(guò)程中尾輪的覆蓋區(qū)域兩邊位置都需要設(shè)置出相應(yīng)的警戒線，禁止無(wú)關(guān)人員在鋼絲繩的運(yùn)轉(zhuǎn)工作范圍當(dāng)中逗留。由于安裝尾輪的附近區(qū)域會(huì)出現(xiàn)懸空，因此在使用專用鐵道板對(duì)軌道進(jìn)行加固時(shí)，需要保證軌道底部位置可以充分填實(shí)，避免車輛經(jīng)過(guò)此處時(shí)產(chǎn)生傾倒或者掉道情況。

4 結(jié)語(yǔ)

在此次巷道掘進(jìn)工作過(guò)程中，通過(guò)使用無(wú)極繩絞車多尾輪布置方法，可以有效減少調(diào)度絞車安裝過(guò)程中的使用數(shù)量，減少物料的運(yùn)輸工作環(huán)節(jié)，并且解決了分段接力運(yùn)輸產(chǎn)生的效率低下問(wèn)題，有效降低了輔助運(yùn)輸工作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，降低人力倒車的次數(shù)，進(jìn)而有效降低了施工人員的工作強(qiáng)度，降低了煤礦井下的管理工作難度，以防止設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。