淺析SQ無極繩連續牽引車在特殊巷道中的應用

摘要：在煤礦特殊巷道作業中，為了進一步解決大采高采掘設備的安裝和運輸問題，本文通過對SQ-120/132P無極繩連續牽引車進行改造，不斷滿足極特殊巷道條件下設備的運輸需要，對其他煤礦相同條件下的運輸具有極強的借鑒意義。

關鍵詞：SQ巷道施工牽引車

1概述

SQ型無極繩連續牽引車，是煤礦井下巷道以鋼絲繩牽引的一種普通軌道運輸設備；適用于長距離工況條件下的工作面順槽、采區上（下）山和集中軌道巷等材料、設備的運輸；是替代傳統小絞車接力、對拉運輸方式，實現運輸整體液壓支架和礦井各種設備的一種輔助運輸裝備。無極繩連續牽引車，吸取了繩牽引卡軌車的先進技術，借鑒了傳統無極繩絞車的實用經驗，是一種實用新型輔助運輸裝備，是對井下輔助運輸系統的進一步完善和提高。綜合起來有如下性能特點：①可靠性高，操作簡單。采用機械傳動方式，設置兩套制動系統，可靠性高且結構緊湊；按鈕控制，操作方便，極大地降低了對工人的操作要求，大大地減少了疲勞強度。②一機多能，用途廣。無極繩連續牽引車既可使用在順槽，又可應用在采區上（下）山，還可布置在集中軌道巷，又能為掘進后配套服務。③布置靈活，適應性強。④配置靈活，便捷安裝。⑤容繩量大，運行費用低。采用機械式張緊裝置張緊鋼絲繩，鋼絲繩張力隨牽引工況而變化；采用導向輪分繩，避免鋼絲繩咬繩，減少鋼絲繩磨損，鋼絲繩使用壽命長。⑥連續運輸，安全高效。安裝區段內無需轉載，減少人力倒車次數，減輕了作業人員的勞動強度。

2紅石灣煤礦010501工作面概況

神華寧煤集團紅石灣煤礦010501綜采工作面風、機巷走向長度2460m，傾斜長178m，可采儲量160萬噸，回采煤層為五煤，平均厚度為4.8m，煤層傾角20°-23°，平均22°。

010501綜采工作面設備主要配置：

010501綜采工作面安裝設備全部經由地面-副斜井-+920車場-010501風巷-010501切眼，然后進行安裝。010501工作面風巷沿五煤頂板掘進，全長2460m，主要用于回風、行人、排水、輔助運輸（附010501綜采工作面設備運輸平面圖）。010501工作面風巷共有變坡點6處，巷道最大坡度80，巷道拐彎3處，巷道采用一臺SQ-120/132P無極繩連續牽引車實現對安裝設備無轉載及換裝運輸，運輸軌道采用30kg/m，軌距900mm，運輸最大載荷（支架）43T，軌枕面到平板車底端高度為300mm，井下供電電壓等級為660/1140V。

3使用SQ-120/132P無極繩連續牽引車運輸綜采設備存在問題

①由于巷道運輸距離長（2400m），牽引載荷大（43T），變坡點較多，起伏坡度較大，SQ-120/132P無極繩連續牽引車牽引能力能否滿足運輸要求。②由于巷道有彎道3處，改變了運輸方向，如何解決對安裝設備無轉載及換裝運輸。③巷道變坡點較多，巷道起伏不平，解決設備爬坡問題。④由于巷道五煤底板較松軟，軌道易變形，造成運輸設備車輛掉道，易發生事故。⑤由于巷道運輸距離長，變坡點、彎道多，牽引鋼絲繩張緊困難，鋼絲繩容易打滑，下坡地段易發生跑車事故。

4解決方案

4.1對SQ-120/132P無極繩連續牽引車牽引力進行效驗。

4.1.1已知條件：

順槽走向長度：L=2460m

巷道最大坡度：β=8°

連續牽引車最大牽引力：F1=120kN

Ф28mm鋼絲繩每米質量：mp=2.43kg/m

鋼絲繩破斷拉力：Qp=42490N

最大運輸質量：mz1=43T（含平板車質量）

梭車自重：mz2=2.5T

取：鋼絲繩摩擦系數f1=0.25

平板車摩擦系數f2=0.02

連續牽引車牽引速度V=0.86m/s

絞車傳動效率η=0.85

4.1.2校驗計算過程：

4.1.2.1按絞車牽引力進行校驗：

F1=（mz1+mz2）（sinβ+f2·cosβ）+2·f1·mp·L

=（43+2.5）×1000×（sin8°+0.02×cos8°）+2×0.25×2.43×2460

=107.02kN<120kN

效驗結論：得出010501風巷連續牽引車牽引力滿足該順槽端頭架設備安裝運輸要求。

4.1.2.2功率驗算

N=FV/η=107.02×0.86×9.8/（0.85×1000）

=106.12（kW）

K=132/106.12=1.24>1.1（規程規定不得小于10%）

式中：V為牽引速度0.86m/s，η為牽引絞車傳動效率0.85.

結論：選用132kW絞車功率備用系數K為1.24，富裕系數大于10%。

4.1.2.3鋼絲繩強度計算：

按鋼絲繩安全系數進行校驗：

ma=Qz/Smax+Sc

=42490/10702+1000

=4.43>3.5（規程規定不得小于3.5）

式中：n：鋼絲繩安全系數；

Qz：φ28mm鋼絲繩破斷拉力：Qz=42490N（手冊選）；

Smax：鋼絲繩最大牽引力為10720kg；

Sc：鋼絲繩張力初選值為1000kg。

結論得出：鋼絲繩安全系數滿足該順槽設備安裝運輸要求。

4.1.2.4繩徑比驗算

依據MT/T988-2006《無極繩連續牽引車》行業標準第5.4.7的規定，絞車滾筒上繩襯直徑應滿足以下要求：①拋物線滾筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的50倍。②繩槽式主滾筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲橫繩直徑的40倍，副滾筒直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的28倍。

本系統選絞車采用拋物線摩擦式單滾筒，牽引鋼絲繩直徑φ28mm。主滾筒直徑φ1600mm，繩徑比為57，滾筒繩徑比符合行業標準要求。

綜上效驗得出：010501風巷使用SQ-120/132P無極繩連續牽引車鋼絲繩牽引力、安全系數滿足該風巷最重設備端頭架運輸。

4.2針對巷道三個彎道的現狀，根據彎道角度及軌道的曲率半徑，與廠家共同設計加工配置專用的彎道護軌裝置，護軌裝置采用混凝土基礎加地腳螺栓固定，增強護軌裝置的強度，達到水平曲線運輸之目的，實現巷道水平轉彎及無轉載換裝運輸（附護軌裝置圖）。

4.3針對巷道變坡點較多，為適應巷道起伏不平，解決設備爬坡問題，沿途配置輪組，既可防止鋼絲繩抬高時車輛掉道，又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板，根據其用途分為主壓繩輪組、副壓繩輪組、平托輪組或組合輪組。在需要安裝的位置應首先刨開兩軌枕之間的矸石或浮煤，之后再安裝相應的輪組。輪組的固定方法象礦用軌枕一樣，通過螺栓固定在軌道下沿上。一般在下列地點考慮安裝壓繩輪組：

①巷道的下凹變坡點。當變坡角度較大時，主壓繩輪組應保證安裝數量均勻安裝，必要時對巷道局部進行臥底處理使變坡處平滑過渡，否則易發生跳繩事故。②水平彎道的前后。③張緊裝置、尾輪前端。④當鋼絲繩偏離軌道中心較少時。

平托輪組安裝：用壓板、螺栓把托架固定在鋼軌的下沿上，然后放置托繩輪。在平道或坡道上，每隔一定的間距（一般30～50m）安裝托繩輪組，在軌道的上凸處即坡頂上安裝數量適當增加。

4.4針對010501工作面風巷因沿五煤頂板掘進，巷道底板松軟，底板遇水泥化，加之運輸設備重量大，造成鋪設的軌道易發生變形，造成運輸設備車輛掉道，易發生事故。為解決運輸軌道變形問題，我礦改變使用傳統的水泥軌枕、木軌枕的鋪設方式，推廣使用了U型鋼軌枕。目前常用的軌枕是混凝土軌枕和木軌枕，木軌枕在使用時受霉菌、蟲害、環境和氣候的影響容易腐爛，木軌枕上的緊固扣板的道釘孔在常期振動的使用環境下容易松弛，混凝土軌枕有截面是梯形的長條軌枕體，長條軌枕體的上面有用于放置鋼軌的左、右鋼軌凹槽，左、右鋼軌凹槽與長條軌枕體的長度方向垂直，鋼軌凹槽的兩側栽有緊固扣板的螺釘，混凝土軌枕的造價高，重量大，搬運不便，承載力大時易破損。U型鋼軌枕材料主要選用不同厚度及材質金屬鋼板制成，主要連接采用二氧化碳保護焊及高強螺栓連接，外表是抗氧化保護層。適用于各礦井不同地質條件、巷道條件，根據運輸所需能力不同，通過調整U型鋼軌枕的間距實現超重設備的運輸，一般U型鋼軌枕鋪設完畢后，保持間距600mm時即可達到50t～80t承載能力。針對010501風巷比較差的底板，我們在枕床下放鋪設了100mm～200mm厚道砟，確保U型鋼軌枕發揮其承載能力，實現了在困難底板下超重支架車的安全運輸。

4.5由于010501風巷運輸距離長，變坡點、彎道多，牽引鋼絲繩張緊困難，鋼絲繩容易打滑，在下坡地段運行時易發生跑車事故。為解決大下坡鋼絲繩易冗繩造成下滑跑車事故，我礦在原有SQ-120/132P無極繩連續牽引車在機頭設置張緊器的基礎上，（機頭張緊裝置為重錘式，主要由框架、張緊繩輪、動輪組、轉向輪、配重和防護網等組成）在連續牽引車尾輪處安裝一套尾輪張緊裝置。主要是在無極繩牽引車在多變坡點、彎道多、大坡度下坡的巷道中使用，后尾輪張緊系統主要是牽引車在運行到下坡底部時將機頭張緊器裝置來不及吸收的鋼絲繩多余量吸收，解決了因下坡鋼絲繩冗繩過多造成的下滑跑車隱患，經使用效果非常良好。尾輪張緊系統主要有導向輪組/托壓輪組、阻車器、尾輪車、阻車架、導繩輪組、配重塊六大部分組成。

5結論

針對煤礦特殊的巷道條件，解決大采高采掘設備的安裝和運輸問題，實現對工作面設備安全高效的輔助運輸，我礦在SQ-120/132P無極繩連續牽引車原有的性能上進一步進行改造，豐富了連續牽引車的內涵，實現了連續牽引車在極特殊巷道條件下設備的不經轉載的直達運輸，在神華寧煤集團創造了軌道運輸重量最大、運距最長的記錄，對其他煤礦相同條件下的運輸具有極強的借鑒意義。

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作者簡介：任江波（1971-），男，河北正定人，機電工程師，1991.7畢業于寧夏煤校機械化專業，2004.7畢業于寧夏大學機電一體化專業，現供職于神華寧夏煤業集團紅石灣煤礦機電動力科，任機電副總工程師兼機電動力科科長，負責全礦機電、運輸管理工作。