“弓形”面巷道軌道運(yùn)輸中無極繩循環(huán)絞車的應(yīng)用分析

吳旗開

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊二號井，山西 長治 046000）

引言

無極繩循環(huán)絞車是由多種循環(huán)鋼絲繩共同作用，控制鋼絲繩系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備和車輛，實(shí)現(xiàn)井下運(yùn)輸?shù)囊环N輔助設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、易于維護(hù)，并且能實(shí)現(xiàn)循環(huán)連續(xù)運(yùn)輸。隨著近幾年科技的發(fā)展，無極繩循環(huán)絞車及其配套設(shè)備也發(fā)展迅速，由于其在連續(xù)牽引運(yùn)輸方面較為突出，因此被廣泛應(yīng)用于煤礦開采工作中。但是，由于煤礦自然條件的不同，如地質(zhì)構(gòu)造、巷道起伏和泥巖松軟等現(xiàn)實(shí)環(huán)境的限制，在實(shí)際應(yīng)用中很容易出現(xiàn)陰陽懸空的情況，對煤礦生產(chǎn)安全造成影響。因此，在實(shí)際工作中，必須充分學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)無極繩循環(huán)絞車的操作工藝，這也是當(dāng)代煤礦安全高效開采的研究重點(diǎn)。

1 “弓形”工作面概況

本次開采晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦，開采層為3 號煤，其實(shí)際情況復(fù)雜，煤礦本身所剩儲(chǔ)量少，由于開采周圍小煤窯而造成礦井無法按照常規(guī)布置工作面。因此，為了提高煤礦的回采率，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)條件，帶式運(yùn)輸機(jī)的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)減少，并將回采面皮帶順槽設(shè)置為直巷，軌道運(yùn)輸順槽掘進(jìn)方向設(shè)置為與煤層受破壞區(qū)域方向一致的拐彎方向，兩者結(jié)合，工作面形成“刀把形”或“弓形”。礦井形成的“弓形”工作面在回采過程中會(huì)發(fā)生變化，即變短或變長，這會(huì)導(dǎo)致液壓支架的回撤與安裝，同時(shí)刮板運(yùn)輸機(jī)也會(huì)發(fā)生縮短或延長，出現(xiàn)這類情況就會(huì)給軌道輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的正常工作帶來壓力[1-2]。

2 調(diào)度絞車運(yùn)輸情況

該礦“弓形”工作面的形成，雖然提高了礦井內(nèi)資源的回采率，但是，該工作面在開采過程中發(fā)生的一系列變化給設(shè)備的回撤和安裝帶來挑戰(zhàn)，特別是對軌道輔助運(yùn)輸系統(tǒng)來說，需要更高、更新的技術(shù)。在“弓形”工作面，采用調(diào)度絞車連續(xù)對拉循環(huán)運(yùn)輸（見圖1），由于巷道有4 處拐彎，因此順軌道方向總共需要安排10 輛調(diào)度絞車，每輛絞車每運(yùn)輸一段距離就進(jìn)行摘掛鉤作業(yè)，另一輛絞車就會(huì)接替其開始運(yùn)輸，如此循環(huán)，在這個(gè)過程中，工作面會(huì)發(fā)生變短或變長。當(dāng)工作面變短時(shí)，液壓支架退出回撤，刮板運(yùn)輸機(jī)縮短，巷道斷面變小，因此回撤設(shè)備需要運(yùn)輸至巷道較寬處放置。相反，液壓支架需要從采區(qū)軌道大巷處運(yùn)送到機(jī)尾處才能進(jìn)行安裝，這個(gè)過程需要投入較多的工作人員，操作較為復(fù)雜，管理較為困難，且安全性較低[3-4]。

圖1 調(diào)度絞車對拉運(yùn)輸示意圖

3 無極繩循環(huán)絞車應(yīng)用

由于“弓形“工作面軌道運(yùn)輸順槽會(huì)產(chǎn)生很多問題，為了解決這些問題，可采用無極繩循環(huán)絞車替代原調(diào)度絞車（見下頁圖2）。無極繩循環(huán)絞車的驅(qū)動(dòng)部被安裝在回采工作面軌道運(yùn)輸?shù)捻槻劭谔帲瑸榱朔乐逛摻z繩對巷道底板和道枕造成的磨損，需要在巷道起伏不平的位置處安裝托和壓繩輪，為了防止鋼絲繩在巷道低注段發(fā)生漂繩，需要在回繩側(cè)和牽引側(cè)分別安裝一個(gè)固定式壓繩輪和兩個(gè)彈性壓繩輪，使梭車可以順利通過起伏不平處。在運(yùn)輸軌道拐彎處需要安裝兩排變向輪，鋼絲繩可以通過變向輪實(shí)現(xiàn)彎曲變向。在運(yùn)輸軌道的末端需要安裝尾輪，尾輪可以根據(jù)綜采工作面的回采而回撤，出于對梭車和礦車的安全考慮，還應(yīng)在運(yùn)輸軌道的末端設(shè)置一組阻車器，同時(shí)還應(yīng)安裝一組越位保護(hù)裝置。此外，為了保證無極繩絞車的順利運(yùn)行，需要在運(yùn)輸軌道沿線間隔100 m 安裝一套信號裝置和泄露通信系統(tǒng)，信號裝置包括語言、聲光報(bào)警、急停信號裝置，需要組織專職人員跟車工，專職人員需隨身攜帶信號裝置，在運(yùn)行過程中如發(fā)現(xiàn)意外情況應(yīng)及時(shí)通知絞車司機(jī)停機(jī)，排查并處理完意外情況后再發(fā)出開車信號。

圖2 無極繩循環(huán)絞車運(yùn)輸示意圖

巷道的相關(guān)技術(shù)資料是由地質(zhì)科和生產(chǎn)技術(shù)科提供的，無極繩循環(huán)絞車的安裝位置需要根據(jù)多方面情況來確定，如現(xiàn)場絞車硐室、出繩輪、運(yùn)輸軌道道岔系統(tǒng)、導(dǎo)向輪、現(xiàn)場的基礎(chǔ)布局、轉(zhuǎn)彎彎道半徑角度、凈寬和凈高、各運(yùn)輸軌道長度、現(xiàn)場設(shè)置的安全設(shè)施位置、“一坡三擋”裝置的安裝、運(yùn)輸軌道基礎(chǔ)中心線、巷道坡度坡向和剖面圖等。鋼絲繩和絞車型號的選擇是由機(jī)電科根據(jù)巷道運(yùn)輸軌道的坡度坡向和最大件質(zhì)量來確定的，根據(jù)實(shí)際情況，最終選定JWB-75WJ型無極繩循環(huán)絞車。工作面順槽軌道運(yùn)輸初始長度為1 750 m，起伏角度大于12°，采用JWB-75WJ 型無極繩循環(huán)絞車進(jìn)行連續(xù)運(yùn)輸，從安全、管理、運(yùn)輸量等角度來看，效果都十分理想。

從該煤礦集團(tuán)使用此型號的無極繩循環(huán)絞車以來，經(jīng)過與多種調(diào)度小絞車的對比，認(rèn)為采用無極繩循環(huán)絞車代替?zhèn)鹘y(tǒng)絞車進(jìn)行接力運(yùn)輸和調(diào)度是可行的。無極繩絞車兼顧可靠性和可操作性，可根據(jù)各類工況進(jìn)行合理的調(diào)整，利用不同的輪組進(jìn)行調(diào)配，以滿足巷道內(nèi)運(yùn)輸軌道拐彎和起伏不平的情況。此外，無極繩循環(huán)絞車便于安裝和拆卸，配置靈活，可以循環(huán)使用，尾輪簡單固定，能夠滿足多變的遠(yuǎn)距離輸送；同時(shí)容繩量偏大，具有較長的牽引距離，能夠有效減少遠(yuǎn)距離輸送過程中巷道變化對鋼絲繩的影響，運(yùn)輸高效、安全且運(yùn)輸成本較低。

4 應(yīng)用效果分析

盡管在應(yīng)用過程中，無極繩循環(huán)絞車有著明顯的優(yōu)勢，但是在多變的現(xiàn)實(shí)生活中仍舊存在很多問題。為了保證煤礦的正常生產(chǎn)，必須因地制宜，有針對性地分析可能存在的問題，具體問題如下：第一個(gè)問題是張緊裝置，自然環(huán)境和地質(zhì)條件會(huì)對運(yùn)輸距離、運(yùn)輸坡度與起伏產(chǎn)生一定的影響，因此對鋼絲繩的伸縮量和彈性需要有更高的要求，需要對目前使用的張緊裝置進(jìn)行進(jìn)一步改良。第二個(gè)問題是車場岔道分配，目前采用的拋物線單滾驅(qū)動(dòng)會(huì)對無極繩循環(huán)絞車的正常工作產(chǎn)生一定的影響，無法完全展現(xiàn)出無極繩循環(huán)絞車的工作優(yōu)勢。因此，必須因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，對無極繩循環(huán)絞車進(jìn)行改造[5]。

5 無極繩循環(huán)絞車井下運(yùn)輸改造策略

針對第一個(gè)問題——張緊裝置，需要對張緊裝置進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改良?？梢酝ㄟ^調(diào)整配重張緊力和鋼絲繩張緊力之間的夾角，來提高無極繩循環(huán)絞車的運(yùn)輸能力，延長張緊裝置與無極繩循環(huán)絞車之間的間隔距離，這樣可以將多余的伸縮變量和鋼絲繩彈性消耗掉，從而使無極繩循環(huán)絞車發(fā)揮出最大的運(yùn)輸價(jià)值。

針對第二個(gè)問題——車場岔道分配，則需要對具體的工作方案進(jìn)行細(xì)化，結(jié)合煤礦實(shí)際情況，選擇合適的改造方式，降低鋼絲繩損耗、提高可操作性、梭車運(yùn)行方便且可與車場岔道共同配合，這樣既節(jié)省了成本投入，同時(shí)還提高了運(yùn)輸效率。在無極繩循環(huán)絞車運(yùn)行前，需要制定合理的工作流程，對絞車進(jìn)行定期清洗和加油，確保絞車在井下的運(yùn)輸安全和質(zhì)量。

6 結(jié)語

無極繩循環(huán)絞車是利用鋼絲繩牽引，使絞車在運(yùn)輸軌道上正反轉(zhuǎn)，可根據(jù)運(yùn)輸軌道的長度調(diào)節(jié)鋼絲繩的纏繩與松繩，牽引礦車在軌道上循環(huán)往復(fù)運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸工作，保障了礦井的安全生產(chǎn)。軌道運(yùn)輸長度隨著工作的進(jìn)行逐漸縮短，無極繩循環(huán)絞車在梭車上卷繩裝置的作用下不斷纏繩縮短鋼絲繩的長度，尾輪順應(yīng)回撤，其每次回撤都會(huì)打地錨固定于巷道底板。由于該設(shè)備構(gòu)造簡單，僅需要一個(gè)動(dòng)力部件就能達(dá)到連續(xù)運(yùn)輸?shù)男Ч?，既安全又高效，可?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，能快速適應(yīng)運(yùn)輸方向的變化，并且鋼絲繩及其設(shè)備可以循環(huán)使用，方便安裝和拆除，因此，可廣泛與應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中，彌補(bǔ)了調(diào)度絞車對拉交替運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)。