SQ-160型雙繩牽引無極繩連續牽引絞車在煤礦中的應用

劉向軍,富鑫

(內蒙古滿洲里市扎賚諾爾煤業公司靈露煤礦,內蒙古 021410)

SQ-160型雙繩牽引無極繩連續牽引絞車在煤礦中的應用

劉向軍,富鑫

(內蒙古滿洲里市扎賚諾爾煤業公司靈露煤礦,內蒙古 021410)

近幾年，隨著煤礦現代化步伐的不斷加快，應用于煤礦生產的機械設備體積不斷增大、設備重量不斷增加；并伴隨著開采技術的不斷提高，復雜煤層開采越來越多，這就急需研究出一種新的運輸設備，在運輸安全第一的前提下能夠解決煤礦井下超大噸位、超遠距離、超大運量、大傾角、多邊坡、多彎曲巷道的輔助運輸工具。SQ-160/160 PS無極繩連續牽引車正是針對上述工況的煤礦輔助運輸設備，牽引力為160kN，用以實現井下特大噸位、大傾角、長距離工況條件下的運輸，在輔助運輸領域填補了國內空白。

無極繩絞車;輔助運輸;超大噸位;超遠距離;超大運量;大傾角;多邊坡;多彎曲巷道

1 無極繩絞車的用途

無極繩絞車是以鋼絲繩為牽引構件利用鋼絲繩循環往復，牽引固定在鋼絲繩上的車輛或其他裝備前進，從而解決礦井輔助運輸問題的一種新型的被迅速推廣的煤礦輔助運輸裝備。它用于煤礦井下工作面順槽和軌道巷材料、設備的連續運輸。

我礦一采區軌道下山在建設初期設計院設計的是利用單繩纏繞式提升機作為物料運輸的提升設備，但由于我礦一采區軌道下山坡度較小，甩車難度較大；巷道地質構造復雜，絞車機頭硐室施工難度大；現代化礦井機電設備選型大從運輸安全方面考慮等原因，礦領導通過考察和論證決定使用常州科研試制中心有限公司新產品SQ-160/160 PS型雙繩牽引無極繩連續牽引絞車。

2 SQ-160/160 PS型雙繩牽引無極繩連續牽引絞車的構成

雙繩牽引無極繩連續牽引絞車驅動方式為雙滾筒拋物線式，調速方式采用變頻無極調速方式；制動方式采用電液與手閘雙制動形式；張緊方式采用機械重錘式張緊。它主要由牽引絞車、張緊裝置、平衡裝置、制動梭車、組合輪組、護軌裝置、過渡車及電控、監控設備組成。

圖1 無極繩絞車機頭布置圖

3 我礦一采區軌道下山無極繩絞車選型

3.1 一采區軌道下山巷道工況條件：

我礦軌道下山全長1100m，上部傾角7°45′，下部傾角6°，最大坡度9°，設有上部甩車場、下部平車場，中間左側四個片口、右側三個片口，甩車場岔尖到順槽落平點的軌道距離為24m。運輸最大單間重量為40T，要求系統能夠運輸人員。

3.2 無極繩絞車的選型計算

(1)鋼絲繩的選用

①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：

(a)拋物線滾筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的50倍；

(b)繩槽式主滾筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的40倍，副滾筒直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的28倍。

SQ型無極繩絞車鋼絲繩選用標準如表1所示：

表1

②部分鋼絲繩技術參數

表2

③鋼絲繩初步選型

雙繩系統，初步選型為：24NAT6×19S+FC1670ZS317型鋼絲繩。

3.3 絞車選型計算

(1)行車阻力計算

圖2

F=(G+G0)(0.02cosβmax+sinβmax)g+4μqRgL

式中:F—需要的牽引力,kN;

G—最大運輸重量(含平板車重量),T,G=42T;

G0—梭車重量+4輛過渡車重量,T,G0=4.5+10T;

0.02—礦車行車阻力;

βmax—運行線路最大坡度,°,βmax=9°;

4—鋼絲繩根數;

μ—鋼絲繩摩擦阻力系數；μ=0.25;

qR—單位長度鋼絲繩的重量,kg/m,qR=2.07kg/m;

L—運輸距離(按長的計算)；m,L=1100m;

g—重力加速度；N/kg,g=9.8N/kg。

F=(42+14.5)×(0.02×cos9°+sin9°)×1000×9.8+4×0.25×2.07×1100×9.8

F=120kN

(2)無極繩連續牽引車選型說明

由以上行車阻力計算可知，能夠牽引42噸(含平板車重量)的載重，使用過渡車通過9°的坡，需要無極繩牽引絞車能夠提供不小于120kN的牽引力，且要求電機工頻運輸時速度較快?？紤]到電機留有適當的功率富余，選用SQ-160/160 PS型變頻式雙繩牽引無極繩連續牽引車符合要求，其技術參數如下：

表3

3.4 鋼絲繩強度驗算

(1)鋼絲繩張力計算

式中：n—摩擦力備用系數，可取n=1.1～1.2;

μ—鋼絲繩與驅動輪間的摩擦系數，可取μ=0.14;

α—鋼絲繩在驅動輪上的總圍抱角，α=7π。

S1≈3.2(kN)

S4≈63.2(kN)

(2)安全系數校核

式中：n—鋼絲繩安全系數；

QZ—24NAT6×19S+FC1670ZS317型鋼絲繩最小破斷拉力總和；

Smax—鋼絲繩最大張力，Smax=S4。

鋼絲繩許用安全系數為：

[n]=5-0.001LE=5-0.001×1100=3.9

式中:LE—由絞車至尾輪的鋼絲繩長度，取LE=1100m。

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同時，《煤礦安全規程》中規定安全系數不得小于3.5，兩者比較取大值，必須n≥3.5。

∵n≈6.09>3.8

∴選用24NAT6×19S+FC1670ZS317型鋼絲繩滿足安全要求。

3.5 運物制動力校核

牽引42噸(含平板車重量)的載重上9°的坡，所產生的下滑力如下：

F=(42+14.5)×1000×9.8×sin9°≈86.6(kN)

制動梭車制動力：F= 240(kN)

滿足《煤礦安全規程》中1.5倍制動力的要求。

3.6 人員運輸

本系統可用于運送人員,系統運人要求運距內巷道最大坡度不超過15°。

(1)行車阻力計算(人員運輸)

圖3 煤礦用起伏巷普軌乘人裝置

F=(2G+G0)(0.02cosβmax+sinβmax)g+2μqRgL

式中:G0—運輸最大重量

F=(2×4.5+11.1)×1000×9.8×(0.02×cos9°+sin9°)+4×0.25×2.07×9.8×1100≈57(kN)

(2)鋼絲繩強度驗算(人員運輸)

由于SQ-160/160 PS雙繩牽引無極繩連續牽引車驅動方式為雙滾筒拋物線式，在安裝雙繩平衡裝置后單根鋼絲繩上的牽引力為總牽引力的一半，即

①鋼絲繩張力計算

式中：n—摩擦力備用系數，可取n=1.1～1.2;

μ—鋼絲繩與驅動輪間的摩擦系數，可取μ=0.14;

α—鋼絲繩在驅動輪上的總圍抱角，α= 7π。

S1≈1.65(kN)

S4≈30.15(kN)

②安全系數校核

式中：n—鋼絲繩安全系數；

QZ—24NAT6×19S+FC1670ZS317型鋼絲繩最小破斷拉力總和；

Smax—鋼絲繩最大張力，Smax=S4。

選用鋼絲繩均滿足人員運輸時對鋼絲繩的安全系數要求。

(3)人車制動力校核

兩輛制動梭車+3節載滿人員的人車(載員15人/節)的車列在9°的坡上產生的下滑力如下：

F′=(2×4.5+11.1)×1000×9.8×sin9°≈30.8(kN)

單節制動梭車制動力：F= 240(kN)

在最大坡度上,當鋼絲繩斷裂后,制動安全系數K=240×2÷30.8≈15.5;

在最大坡度上,三節人車與一輛制動梭車脫節后,下滑力為

F′=(4.5+11.1)×1000×9.8×sin9°≈23.9(kN)

制動安全系數為K=240÷23.9≈10;

滿足《煤礦安全規程》中1.5倍制動力的要求。

3.7 選型設計結論

選用的SQ-160/160 PS型雙繩牽引無極繩連續牽引車。

牽引力滿足上述工況條件下的使用；選用鋼絲繩均符合《煤礦安全規程》中對鋼絲繩安全系數的要求，即運物時不小于3.5，運人時不小于6；制動力也滿足《煤礦安全規程》中相關要求。

4 SQ-160/160 PS雙繩牽引無極繩連續牽引絞車甩車方式

無極繩連續牽引車只負責運輸區間內的輔助運輸，若要由軌道巷向工作面順槽內運料，需要采取過渡車。過渡車具有拉串車車列、推串車車列的功能。

需要偏口甩車時，根據偏口實際情況，制動梭車先連接2～4輛過渡車，然后用過渡車連接物料，用過渡車來實現偏口甩車。當平時不需要偏口甩車時，過渡車存放在車場內。

當將串車車列從各片車場內牽引到下山軌道時，采用拉車方式；當將串車車列從下山軌道牽引到各不同片車場軌道時，采用推車方式。甩車時，過渡車的車身位于單開道岔曲線的弦上，是直線狀態；過渡車的二組搖枕車輪組鉸接于車身上，車身承擔甩車時的拉、推作用力。過渡車的每個搖枕車輪組的四個車輪都獨立耦合于軌道，每個搖枕車輪組的鉸接點不受徑向力，所以過渡車不會被甩車時的拉、推力作用而掉道，進而保證了甩車的安全性。需要甩車的串車列經過片口道岔后將由電機車或是無極繩接力運送到指定位置。

5 SQ-160/160 PS無極繩絞車發展前景及意義

近幾年，隨著煤礦現代化步伐的不斷加快，應用于煤礦生產的機械設備體積不斷增大、設備重量不斷增加；并伴隨著開采技術的不斷提高，復雜煤層開采越來越多，這就急需研究出一種新的運輸設備，在運輸安全第一的前提下能夠解決煤礦井下超大噸位、超遠距離、超大運量、大傾角、多邊坡、多彎曲巷道的輔助運輸工具。

SQ-160/160 PS無極繩連續牽引車是以雙繩牽引技術實現大牽引力的繩牽引軌道運輸設備，是大噸位液壓支架搬家的理想設備，具有超大噸位、超長距運、超大運量、多起伏彎曲巷道運輸的特點。雙繩牽引是一種繩牽引軌道運輸 ，以無極繩方式運行，由雙繩牽引絞車、張緊裝置、主繩平衡裝置、制動車、尾輪系統、各種輪組、電控及各種保護系統組成，同時可根據需要配備過渡車、專用道岔來完成特殊的運輸要求。SQ-160/160 PS無極繩連續牽引車是國內首創雙繩牽引技術的軌道運輸設備，使無極繩牽引系統的牽引力突破到了160kN以上，解決了現代化礦井井下運輸對大牽引力的要求。

Application of Type SQ-160 Double Rope Tow Endless Pope Continuous Drawing winch in Coal Mine

LIUXiang-jun,FUXin

(Linglu Coal Mine,Jalainur Coal Company,Manzhouli City,Inner Mongolia 021410，China)

Abstract:In recent years,along with the accelerating pace of modernization of coal mine,the application in the production of coal mine machinery equipment volume increasing,equipment weight increasing;With mining technology unceasing enhancement,more and more complex coal seam mining,it urgently needs to study out a new transportation equipment,on the premise of transportation safety first to solve the coal mine large tonnage,extreme distance,large capacity,large dip Angle,slope,bending roadway of auxiliary transportation.SQ-160/160 PS endless rope continuous tractor for working condition of the coal mine auxiliary transportation equipment,traction is 160 kN,to realize the downhole extra large tonnage,under the condition of large dip Angle,working condition of long distance transportation,filled the domestic blank in the field of auxiliary transportation.

endless rope continuous tractor;subsidiary transport;large tonnage;extreme distance;large capacity;large dip Angle;slope;bending roadway of auxiliary transportation.

1004-289X(2015)02-0093-04

TD52

B

2015-01-07