無極繩甩調車在礦井主要運輸斜巷的研究與應用

摘 要：目前，煤礦對無極繩連續牽引車的要求是能在平道、彎道及起伏坡道運行自如，但在中間的轉載（即甩調車）問題成了無極繩運輸方式的短板。目前通過研究開發出適合國情的新型多水平斜巷運輸設備。

關鍵詞：雙繩無極繩連續牽引車；大坡度甩調車；過渡車

1 項目背景

皖北煤電集團公司任樓煤礦Ⅱ2輔助軌道巷道斜長652m，巷道一路下坡，最大坡度18°。巷道共有3個車場，上部平巷段20m，下部平巷段26m。目前使用一臺JD-4型55KW調度絞車進行物料的運輸，最大串車提升3輛矸石車，最大運輸速度為1.5m/s，最大提升8.5噸的重量。同時該巷道也布置一套RJY55型架空乘人裝置，該斜巷服務對象為一個綜采區、一個掘進頭，進行車皮、物料、矸石、綜采設備等運輸工作。目前該巷道存在的安全隱患及不足：絞車不在提升中心線，鋼絲繩咬繩且磨鋼軌；絞車只能串車提升三輛矸石車，運行速度慢，運輸效率低；絞車不能運輸大件車，運輸大件時，需要另安裝慢速絞車；傳統斜井變頻絞車所需硐室尺寸龐大，井下支護困難，自然條件不滿足；若用調度絞車，則需根據巷道車場布置相應數量的絞車，環節多，占用人員多，安全管理困難。基于上述現狀皖北煤電集團公司與常州科研試制中心有限公司合作研發、應用一種新型多水平斜巷運輸設備。

2 系統方案設計

選用SQ-160/160PSC型雙繩無極繩連續牽引車，系統還包括制動系統、張緊系統、專用道岔、制動梭車、過渡車及導向系統。通過鋼絲繩串聯成一套運輸系統，由繩牽引運輸裝備綜合電控系統實現整個運輸系統的監測、控制與保護等功能。

2.1 SQ-160/160PSC型雙繩無極繩連續牽引車在18°斜巷的運輸能力：

F=（G+G0+G1）（0.02cos？茁max+sin？茁max）g+4？滋qRgL

式中，F-絞車額定牽引力16T；G-梭車自重4t；G0-運輸最大重量（含平板車重量）；G1-過渡車重量10.4T（每輛過渡車重2.6t，25m調度使用4輛）；βmax-運行線路最大坡度18°；μ-鋼絲繩摩擦阻力系數0.25；qR-單位長度鋼絲繩的重量2.07Kg/m；L-運輸距離（按800m計算）；g-重力加速度；得出最大運輸重量G0=30T。

2.2 大功率對輪雙繩絞車技術特點

（1）SQ-160/160PSC采用繩槽式雙對輪驅動。（2）手閘制動、電液制動、末級制動三套制動閘設計，保護到絞車傳動最后一級。 （3）綜合控制臺集中控制與顯示，人性化設計，操作簡單，維護方便，減輕了操作工人的勞動強度。

2.3 斜巷多水平甩調車技術研究

（1）無極繩連續牽引車用于斜井、上下山運輸時，有三個必須解決的運輸問題：一個是多水平甩車，二個是大運量的提升，三個是安全型綜合保護與控制。大運量的提升涉及到牽引力與高繩速的匹配，最終表現為大絞車功率上。最重要的多水平甩車，其最大甩車距離已經達到25米，甚至可以使用在一條既有水平甩車又有大坡度甩車的巷道中。（2）多水平甩車采用的處理手段是使用多水平甩車系統，即多節過渡車與制動車及護軌相配合的方式牽引成組車列或重車。在無極繩絞車的推拉作用下，使多節過渡車與制動車進出多水平道岔，共同進行牽引。護軌的作用是對運行于多水平道岔的多節過渡車、制動車、成組車列重車等提供防傾翻、防掉道的保護傘。

2.4 甩車裝置的組成

（1）甩車裝置由一節制動梭車、多列過渡車等組成，與成組車列相連接；甩車裝置可以拉或推成組車列，使用三環鏈或球鉸連桿連接制動梭車與成組車列。（2）為保證甩車安全高效，一般選擇局部卡軌防掉道裝置、綜合視頻監控裝置（定點+移動）、限位裝置（過卷裝置）等與甩車裝置配套使用。根據工況條件，需要的甩車距離可以增減過渡車的節數達到目的。系統中的軌道部分與卡護軌裝置固定連接，避免由于側向力存在出現礦車掉道的現象。

2.5 甩車裝置的工作過程

（1）無極繩梭車牽引甩車裝置，使甩車裝置從無極繩軌道通過甩車道岔進入上部車場，將上部車場的成組車列連接到甩車裝置的制動梭車上；（2）無極繩梭車牽引甩車裝置與成組車列從上部車場退出，通過甩車道岔進入無極繩軌道；（3）無極繩梭車牽引甩車裝置與成組車列在無極繩軌道上運行到所需要的水平；（4）進入另一水平，安全摘鉤并退出，準備下次運輸。

2.6 過渡車

（1）過渡車由前、后轉向架，球鉸連桿組成。（2）過渡車水平轉彎半徑12m；過渡車垂直轉彎半徑20m。（3）在甩車過程中的運行速度不大于0.72m/s。（4）過渡車的通過性見圖1、圖2、圖3、圖4。

2.7 電控系統實現的主要保護功能

（1）局部卡軌防掉道保護；（2）速度無級可調、自動增減速控制，當梭車到達設計減速點時，應有報警提示并開始減速；（3）操作臺集中控制（如道岔等集控）；（4）運行狀態模擬顯示和視頻圖像實時顯示；（5）多重過卷（越位）保護自動停車，當過卷時，絞車只能向過卷的反方向運行；超速自動停車與閉鎖保護；漏泄移動和定點急停保護；雙線制提升信號系統的開車信號（打點信號）閉鎖；允許開車信號與絞車開車回路聯鎖：不發“允許開車”信號，絞車不能啟動；制動車下閘抱軌制動自動停車保護；變頻電機軸溫、定子溫度的監測與保護；液壓泵站的油壓等監測參數超限保護；安全型鑰匙開關，專人開車；與猴車的互鎖保護；斜井防跑車裝置與安全回路進行聯鎖，防跑車裝置故障時，絞車應實施安全制動；機械傳動故障安全閘末級制動保護；速度差保護：當轉速傳感器和編碼器產生的速度信號相差一定值時，應實施安全制動；鋼絲繩打滑、斷繩制動車抱軌制動等保護速度無級可調、自動增減速。

2.8 設備對使用現場的要求

（1）無極繩連續牽引車是通過鋪設于底板上的軌道運行的，與巷道頂板及支護方式無關，一般適用于所有軌道運輸巷道。（2）礦用普通軌道，質量要滿足運送大型設備的要求。（3）整體軌道順直，同時避免陰陽軌道出現，且軌枕間距應在500～600mm之間。（4）坡度平緩過度，垂直曲線半徑要求≥20m。（5）水平拐彎處最小水平曲率半徑要求≥12m。（6）牽引絞車安裝位置的巷道（硐室）寬度需要3～4m，特殊情況進行擴巷。

3 效益分析

通過現場的應用極大地改善礦井的安全生產環境；無極繩斜巷甩調車系統研制成功后，可適應我國絕大多數煤礦斜巷運輸的工況，可實現材料、設備不經轉載，連續運輸，進一步提高采區輔助運輸機械化；提高了大型設備的搬運速度，減少井下工人的非勞動體力消耗，工作效率大大提高；該項目取得成功后，適用于礦井大部分坡度、長度的多水平斜巷運輸斜巷工況。推廣應用前景十分廣闊。

作者簡介：王紅軍（1975-），男，本科，工程師，現就職于皖北煤電恒源股份有限公司機運管理部，研究方向：煤礦機電技術的研究與管理。