煤礦無極繩索車側向牽引的安裝與應用

石開進+潘國峰

摘要：無極繩索車具有運行平穩、安全性能高、一次運輸距離長、崗位操作人員少、檢修和維護工作量小等特點，但其本身設計上對安裝的空間和位置要求較高，受空間和位置的限制，井下能符合索車安裝使用的理想地點并不多，以至于極大地限制了索車的使用范圍。文章通過采用無極繩索車偏離牽引中線的安裝方式，在不影響運輸能力的前提下，打破了索車傳統設計中索車對安裝空間和特殊位置的需求，為煤礦井下輔助運輸環節開拓了新的思維模式。

關鍵詞：無極繩索車?；輔助運輸；側向牽引；運輸能力；煤礦

中圖分類號：TD524 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0053-03

1 設備運行環境基本情況

5305材料道布置在平均厚度為9.7m的特厚煤層中，巷道采用綜合機械化掘進工藝，設計長度為3000m。矩形斷面，寬×度=5.0×3.5（m），錨網梁索聯合支護。巷道跟底板掘進，坡度0°～3°，最大坡度8°，從外向里掘進呈上山趨勢。巷道最大涌水量為60m3/h，正常為20m3/h。面向迎頭方向，巷道左幫為軌道、右幫為SDJ-150型膠帶輸送機，機身寬度1.4m。軌道與巷幫、皮帶機等安全距離均>0.8m以上。軌道運行條件較為優越。

2 現場技術難點及解決方案

5305材料道掘進過程中，由于受上一個區段工作面，5303綜放工作面平衡升壓系統的限制，將原設計中無極繩索車安裝的位置全部占用。如采用無極繩牽引索車必須安裝在軌道中心線的傳統方式，索車將把巷道的運料路線全部封堵，理論上無法用索車系統作為該巷道軌道運輸主運設備。如采用對拉電絞的方式進行軌道輔助運輸，必須每400m安裝兩臺電絞，每400m刷一次幫安裝電絞，設置料場。設計長度3000多m的巷道，至少要安裝14臺JD-25kW電絞，摘掛鉤環節7次；用40kW電絞對拉也要至少8臺，摘掛鉤環節4次。

對拉電絞使用過程中，電絞安裝區域，巷道必須刷幫處理，造成巷道斷面大，頂板管理困難，且運輸作業期間，運輸事故率高、電絞數量多、維修量大、電絞司機人數需求量大、操作人員需要配合默契等種種因素，造成很多軌道運輸作業安全隱患，給安全生產管理帶來極大的不利因素。

為解決這一問題，經過現場摸索和觀察研究，采取了索車側向安裝的辦法。在直巷道的中部，靠軌道一側選擇頂板完整、巷道坡度平緩的位置擴幫，擴幫規格：寬×度=1.0×40（m），在留夠索車張緊裝置的空間后，再在擴幫區域加擴一個索車機頭硐室用于安裝索車主機，然后以主機為中心點，在主機后方安裝張緊裝置，在主機前方分別安裝兩組壓繩輪、兩組一次導向輪和兩組二次導向輪，其中兩組二次導向輪緊貼巷幫一側軌道的下平面安裝，滑輪的邊緣延伸進入軌道中心150～200mm，這樣就通過二次導向輪的作用，將鋼絲從軌道的下方，牽引至軌道中心位置，鋼絲繩經過二次導向輪兩側安裝的托繩輪，重新浮到軌道道板上方，最后經過前后尾輪，將鋼絲繞回插接閉合，這樣整個側向牽引索車安裝完畢，在不改變索車運輸能力的前提下，實現了索車偏離軌道中心線的牽引方式。

整個側向牽引索車系統的形成僅需在原索車系統的基礎上，增加了5個與機尾回頭輪能力相同的導向滑輪。同時為了日常軌道運輸作業摘掛鉤作業的方便，另外在靠近索車前尾輪的區域，安裝一臺JD-25kW電絞，用于輔助牽引重車索車前機尾區域的掛鉤地點。

3 索車安裝工藝及工序、技術參數和標準

3.1 無極繩索車主要技術參數

3.2 主機安裝

3.2.1 主機基礎坑：長×寬×深=3200×2000×

1600mm；主機基礎坑內，按主機底板基礎螺絲孔的尺寸，打注10根地基錨桿并清理找平、找正，基礎錨桿采用Φ20×1800mm的等強螺紋鋼錨桿。

3.2.2 基礎按照水泥∶黃沙∶石子=2∶3∶3的比例配比混凝土并灌入挖好的基礎坑，地錨必須按索車底座孔設計尺寸事先固定牢固，并垂直于基礎平面，灌漿時不得移動，凝固期為24小時以上。

3.2.3 在索車安裝位置（頂板完好處）打好2組起吊錨桿，每組用2根Φ20×1800mm的等強螺紋鋼錨桿，且必須使用40T錨鏈連接成對使用。起吊錨桿每孔用2塊CK-2335型藥卷進行端頭錨固。

3.2.4 用載荷為5t的手拉葫蘆將主機起吊平放在事先澆灌好的基礎上，將地錨按要求穿入絞車底盤，上好墊圈，同時地錨螺絲緊固，并留出10～40mm的外露長度。

3.3 壓繩輪底座、固定張緊油缸底座及導向輪安裝

3.3.1 壓繩輪底座、固定張緊油缸底座及導向輪底座基礎坑：長度和寬度均要求大于設備底座實際尺寸200mm以上，深度大于1000mm。然后在打基礎坑內按照底座眼孔的距離和數量打注地錨，地錨全部采用Φ20×1800mm的等強螺紋鋼錨桿。地錨必須達到深度，錨桿上端頭全部處于一個平面，確保各部件底座安裝完后，地腳螺栓外露長度為10～40mm。

3.3.2 各部件基礎澆筑均按照水泥∶黃沙∶石子=2∶3∶3比例，灌入混凝土并搗實，地錨必須垂直，且地錨間距與后部固定張緊油缸底座尺寸一致。澆筑好待混凝土凝固后，安上各部件，上好墊圈、螺帽并緊好。

3.3.3 各部件之間的底座基礎之間的距離、與主機的相距要嚴格按照設備說明的要求布置。

3.4 前、后尾輪安裝

3.4.1 尾輪固定直接采用打注6根螺紋鋼錨桿固定，錨桿規格為Φ20×1800mm的等強螺紋鋼錨桿。

3.4.2 打注之前安裝地點必須挖到實底。

3.4.3 尾輪與底座銷軸之間連接繩用6分鋼絲繩，至少纏繞四圈，端頭用4副繩卡卡牢，主機后部張緊油缸與底座連接用兩個馬鐙（載荷能力不小于5t）連接。

3.4.4 主繩上好后，在尾輪向后1～2m位置的兩側，用2根規格為Φ20×1800mm的等強螺紋鋼錨桿，打好地錨桿，然后用6分鋼絲繩頭與地錨連接牢固（繞過尾輪重心軸，與地錨連接牢固），作為保險繩。endprint

3.5 托繩輪組安裝

3.5.1 托繩輪安裝位置、數量根據巷道起伏變化設置，變坡凸點必須安裝托繩輪，不低于20m一組。

3.5.2 托繩輪下方的特殊墊鐵要固定可靠，壓板螺絲、彈簧墊片及特殊墊鐵要上齊上緊。

3.6 安裝技術標準

3.6.1 索車基礎標高低于張緊裝置150～250mm。

3.6.2 底盤和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部張緊鋼絲繩張力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 鋼絲繩之間的連接采用插接的方式進行，插接長度不小于繩徑的1000倍。

4 索車與鋼絲繩拉力驗算

索車安裝結束后，在常規運輸作業過程中，以運輸SDJ-150型皮帶機主滾筒為例（重量：4500kg）進行計算。

SQ100/110WY型索車配Φ21.5mm鋼絲繩牽引力計算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牽引力，N

L——運輸距離，取2000m

P——鋼絲繩單位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮帶機主滾筒，4500 kg

f——礦車運行阻力系數，取0.015

G。——平板車自重，1000 kg

f。——鋼絲繩運行阻力系數，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm鋼絲繩破斷力為292.04kN，則安全系數n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索車靜拉力為：100kN>14.7kN，

合格。

通過計算，可以確保運輸安全。

5 安全和經濟效益

側向牽引索車系統的安裝與應用，使5305材料道安全、高效掘進得以實現。同時在經濟上，大幅度減少了企業軌道運輸系統設備的投入，也減少了設備日常維修和管理工作量；在實際運輸作業過程中，每次運輸作業只要有一名電絞司機、一名信號把鉤工就可以完成作業任務，而且在保證運輸距離的同時，減少了80%以上復雜的摘掛鉤作業環節，實現了減員提效、減少設備投入的目的。在安全管理上，減少了人與人之間、人與設備之間因相互配合問題帶來的各種不安全因素，大大提高了企業安全管理工作的可靠性，實現了人少則安的

理念。

這一項目的成功運行使用，突破了索車必須安裝在直巷道軌道中心線的傳統安裝方式，開拓了索車安裝方式多元化的思維模式，拓寬了索車在井下的使用范圍，避免了部分巷道因無法安裝索車而使用多臺對拉電絞作業帶來的諸多不安全因素，極大提高了軌道運輸的安全系數。側向牽引索車系統的成功應用，使得受自然條件限制，在傳統觀念上不安裝索車機頭構件的巷道（如因索車騎軌道安裝后安全距離不夠的巷道、機軌合一無軌道分叉入口的直腸巷道等），得以實現無極繩索車運輸；也將一條巷道能同時使用多臺索車的情況變成

現實。

作者簡介：石開進（1984-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦助理工程師，研究方向：采礦工程。endprint

3.5 托繩輪組安裝

3.5.1 托繩輪安裝位置、數量根據巷道起伏變化設置，變坡凸點必須安裝托繩輪，不低于20m一組。

3.5.2 托繩輪下方的特殊墊鐵要固定可靠，壓板螺絲、彈簧墊片及特殊墊鐵要上齊上緊。

3.6 安裝技術標準

3.6.1 索車基礎標高低于張緊裝置150～250mm。

3.6.2 底盤和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部張緊鋼絲繩張力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 鋼絲繩之間的連接采用插接的方式進行，插接長度不小于繩徑的1000倍。

4 索車與鋼絲繩拉力驗算

索車安裝結束后，在常規運輸作業過程中，以運輸SDJ-150型皮帶機主滾筒為例（重量：4500kg）進行計算。

SQ100/110WY型索車配Φ21.5mm鋼絲繩牽引力計算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牽引力，N

L——運輸距離，取2000m

P——鋼絲繩單位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮帶機主滾筒，4500 kg

f——礦車運行阻力系數，取0.015

G。——平板車自重，1000 kg

f。——鋼絲繩運行阻力系數，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm鋼絲繩破斷力為292.04kN，則安全系數n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索車靜拉力為：100kN>14.7kN，

合格。

通過計算，可以確保運輸安全。

5 安全和經濟效益

側向牽引索車系統的安裝與應用，使5305材料道安全、高效掘進得以實現。同時在經濟上，大幅度減少了企業軌道運輸系統設備的投入，也減少了設備日常維修和管理工作量；在實際運輸作業過程中，每次運輸作業只要有一名電絞司機、一名信號把鉤工就可以完成作業任務，而且在保證運輸距離的同時，減少了80%以上復雜的摘掛鉤作業環節，實現了減員提效、減少設備投入的目的。在安全管理上，減少了人與人之間、人與設備之間因相互配合問題帶來的各種不安全因素，大大提高了企業安全管理工作的可靠性，實現了人少則安的

理念。

這一項目的成功運行使用，突破了索車必須安裝在直巷道軌道中心線的傳統安裝方式，開拓了索車安裝方式多元化的思維模式，拓寬了索車在井下的使用范圍，避免了部分巷道因無法安裝索車而使用多臺對拉電絞作業帶來的諸多不安全因素，極大提高了軌道運輸的安全系數。側向牽引索車系統的成功應用，使得受自然條件限制，在傳統觀念上不安裝索車機頭構件的巷道（如因索車騎軌道安裝后安全距離不夠的巷道、機軌合一無軌道分叉入口的直腸巷道等），得以實現無極繩索車運輸；也將一條巷道能同時使用多臺索車的情況變成

現實。

作者簡介：石開進（1984-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦助理工程師，研究方向：采礦工程。endprint

3.5 托繩輪組安裝

3.5.1 托繩輪安裝位置、數量根據巷道起伏變化設置，變坡凸點必須安裝托繩輪，不低于20m一組。

3.5.2 托繩輪下方的特殊墊鐵要固定可靠，壓板螺絲、彈簧墊片及特殊墊鐵要上齊上緊。

3.6 安裝技術標準

3.6.1 索車基礎標高低于張緊裝置150～250mm。

3.6.2 底盤和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部張緊鋼絲繩張力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 鋼絲繩之間的連接采用插接的方式進行，插接長度不小于繩徑的1000倍。

4 索車與鋼絲繩拉力驗算

索車安裝結束后，在常規運輸作業過程中，以運輸SDJ-150型皮帶機主滾筒為例（重量：4500kg）進行計算。

SQ100/110WY型索車配Φ21.5mm鋼絲繩牽引力計算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牽引力，N

L——運輸距離，取2000m

P——鋼絲繩單位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮帶機主滾筒，4500 kg

f——礦車運行阻力系數，取0.015

G。——平板車自重，1000 kg

f。——鋼絲繩運行阻力系數，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm鋼絲繩破斷力為292.04kN，則安全系數n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索車靜拉力為：100kN>14.7kN，

合格。

通過計算，可以確保運輸安全。

5 安全和經濟效益

側向牽引索車系統的安裝與應用，使5305材料道安全、高效掘進得以實現。同時在經濟上，大幅度減少了企業軌道運輸系統設備的投入，也減少了設備日常維修和管理工作量；在實際運輸作業過程中，每次運輸作業只要有一名電絞司機、一名信號把鉤工就可以完成作業任務，而且在保證運輸距離的同時，減少了80%以上復雜的摘掛鉤作業環節，實現了減員提效、減少設備投入的目的。在安全管理上，減少了人與人之間、人與設備之間因相互配合問題帶來的各種不安全因素，大大提高了企業安全管理工作的可靠性，實現了人少則安的

理念。

這一項目的成功運行使用，突破了索車必須安裝在直巷道軌道中心線的傳統安裝方式，開拓了索車安裝方式多元化的思維模式，拓寬了索車在井下的使用范圍，避免了部分巷道因無法安裝索車而使用多臺對拉電絞作業帶來的諸多不安全因素，極大提高了軌道運輸的安全系數。側向牽引索車系統的成功應用，使得受自然條件限制，在傳統觀念上不安裝索車機頭構件的巷道（如因索車騎軌道安裝后安全距離不夠的巷道、機軌合一無軌道分叉入口的直腸巷道等），得以實現無極繩索車運輸；也將一條巷道能同時使用多臺索車的情況變成

現實。

作者簡介：石開進（1984-），男，徐州礦務集團新疆天山礦業有限責任公司俄霍布拉克煤礦助理工程師，研究方向：采礦工程。endprint