無極繩絞車連續拐彎裝置在多彎巷道中的應用

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無極繩絞車連續拐彎裝置在多彎巷道中的應用

馮琦勇

(西山煤電(集團)公司 西曲礦，山西古交030200)

摘要為了使無極繩絞車連續拐彎裝置在多彎巷道良好的應用，以西曲礦29205綜采工作面集中運料巷的無極繩絞車連續拐彎裝置為研究對象，綜合運用了現場觀察、理論分析和計算等方法，分析了無極繩絞車連續拐彎裝置在多彎巷道的應用中出現的問題并提出了解決方法，確保了多彎巷道中無極繩絞車的正常應用，該裝置的應用實現了多段運輸，減少了運輸環節及運輸人員，提高了運輸效率，具有較好的經濟和社會效益。

關鍵詞無極繩絞車；拐彎裝置; 現場應用

收稿日期：2015-02-01

作者簡介：馮琦勇(1981—)，男，山西孝義人，2009年畢業于中國礦業大學，工程師，主要從事煤礦機械安裝技術管理工作

中圖分類號：TD524

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)03-0004-03

AbstractIn order to apply the continuous turning device of endless rope winch in the curved tunnels better, this paper takes the continuous turning device of endless rope winch in the centralized transportation tunnel of No. 29205 fully mechanized coal face in Xiqu coal mine as the research object. Uses the means of field observation, theoretical analysis, calculation and others. Analyzes the problems that exists in the application of the continuous turning device of endless rope winch in the curved tunnels, and puts forward the ways to solve them. That ensures the endless rope winch can be used normally in the curved tunnels. The multistage transport can be implemented by applying the device, which reduces the transportation link and transport staff. The efficiency of the transportation has improved and good economic and social benefits have achieved.

無極繩絞車主要用于工作面運輸巷實現材料設備的運輸，特別適用于大型綜采設備的運輸牽引和長距離運輸，也可使用在彎曲或起伏多變的巷道中。但是，現有無極繩絞車在多彎曲巷道中常常采用接力運輸。西山煤電集團公司西曲礦29205綜采工作面的集中運料巷長達1 600 m，從大巷至工作面切眼存在多處轉彎巷道，運輸兩地高差達70 m. 采用傳統小絞車運輸需要13部，摘掛鉤7次，存在運輸任務繁重，效率低下，需用人力多，勞動強度大，安全隱患多等問題。經過技術人員認真研究決定在西曲礦29205綜采工作面的集中運料巷運輸過程中應用JWB-132BJ型無極繩絞車及其連續拐彎裝置。

1工作原理

連續拐彎裝置可分為4部分：導向輪、左拐彎裝置、右拐彎裝置和壓繩輪，見圖1.

導向輪由兩個定滑輪組成，導向輪受力示意圖見圖2.

對定滑輪受力分析及計算如下：

式中：

Fd—定滑輪受力，kN；

1—尾輪　2—導向輪　3—主機　4—梭車

5—壓繩輪6—左拐彎裝置7—右拐彎裝置8—尾輪

圖1無極繩絞車運輸示意圖

圖2　導向輪受力圖

Fs—鋼絲繩受力,kN.

可知，定滑輪受力是鋼絲繩的1.4倍。因此，導向輪固定基礎必須由混凝土澆筑而成,再由40 t錨鏈將定滑輪和由8根錨桿固定的固定板連接。

左轉彎裝置由滾動導向輪組、軌枕組件、檔繩板和壓繩裝置4部分組成，見圖3.

1—軌道　2—副繩導向輪　3—軌道

導向輪組是實現鋼絲繩導向的主要構件，導向輪組利用輪軸將導向輪固定在基架上，基架與鋼制軌枕采用螺栓連接，內排轉向輪控制主繩導向，主繩導向輪受力較大為兩輪組結構。外排導向輪控制副繩轉向，副繩導向輪受力較小設計為一輪組結構。每個導向輪形成的連續弧與軌道曲線弧平行，無極繩主繩在兩種導向輪之間運行，副繩沿彎道外側導向輪運行，當梭車通過輪組時，梭車牽引板沿輪組轉向，梭車通過后牽引板又將鋼絲繩壓入輪槽中。

右轉彎裝置由四輪和整體焊接架組成，見圖4.

1—軌道　2—導向輪　3—主繩　4—副繩　5—軌道

副繩穿插其中，主繩在外。當梭車經過轉彎裝置時，梭車牽引板沿導向輪行駛，行駛后梭車牽引板又將鋼絲繩壓入導向輪槽內，完成拐彎處運輸。

左、右轉彎裝置軌枕組件均采用工字鋼制作，高度和水泥枕木一致為110 mm.轉向輪基架與軌枕采用螺栓連接，間距與轉向輪長度一致為600 mm. 軌枕外彎側為d30 mm孔，以樹脂錨桿與巷道底板固定，保證轉向輪位置不被牽引力向內彎側移動。軌枕內彎側布置檔繩板，利用螺栓與軌枕連接，保證及時阻擋脫繩。

壓繩輪裝置安裝在轉彎裝置前后的兩端，配合轉彎裝置使用。主要作用是保證鋼絲繩在壓繩輪和轉向輪之間運行，調整鋼絲繩方向和高度，將鋼絲繩正確導入轉向輪，保證轉彎裝置運轉順利，實現連續牽引一次到位的目的。一般壓繩輪和架繩輪在整條巷道的變坡點處均要使用，每處需要安裝2~3組，以鋼絲繩不彈跳、不松脫為宜，保證整個運輸系統正常工作。

2現場應用試驗

2.1應用地點概況

應用地點選在西曲礦29205工作面集中運輸巷，該線路長1 600 m，共有2處轉彎巷道，一處角度為130°，另一處角度為150°. 底板坡度多變，朝工作面方向共有17處正坡，4處反坡，坡度最小0.3°，最大7°.自牽引主機安裝處至切眼高差為70 m.

2.2拐彎裝置的安裝

導向輪安裝要保證出繩點距軌道中心一個尾輪半徑的距離，一般將定滑輪安裝在其中心與軌道重合處。拐彎裝置安裝前一定要初步估算轉彎半徑，拐彎處轉彎半徑不得低于12 m(600 mm軌距)。拐彎裝置采用特制鐵軌枕與軌道固定，在左、右轉彎處各安裝24組(左轉彎裝置中副繩導向輪原安裝了12組)，在拐彎裝置外道處采用錨桿固定，內道處安裝檔繩板，防止脫繩傷人事故發生。

2.3應用試驗情況

選用JWB-132BJ無極繩絞車試驗工作面設備和材料的運輸工作。在聯絡巷A處鋪設車場，無極繩絞車主機與集中運輸巷垂直布置；在轉彎B、C處安裝拐彎裝置，使梭車在鋼絲繩牽引下順軌道轉向。拐彎裝置長度在B處13.2 m，C處14.4 m. 29205綜采工作面設備有ZY3600型液壓支架94臺，重量10.7 t/臺，MG250/600-AWD型采煤機，SGZ764/630型刮板輸送機。

2.4應用過程中出現的主要問題

1) 左轉彎處副繩導向輪損壞嚴重。

無極繩絞車連續拐彎裝置的廠家考慮到副繩導向輪受力小節約成本將其設計成單輪，而在實際應用中分析得出如下結論：

a) 進車。進車時在車場處將設備車與梭車連接，梭車帶動設備車運往切眼。

此時，假設左轉彎處只存在一組副繩導向輪，副繩導向輪的輪軸受力示意圖見圖5，對副繩導向輪的輪軸進行受力分析和計算如下：

圖5　副繩輪輪軸受力圖

式中：

Fl—輪軸受力,kN；

Fs—鋼絲繩受力,kN．

因為該轉彎處只安裝了12組副繩導向輪，則轉彎處的弧度被這12組副繩導向輪平分，所以每組副繩導向輪的受力計算如下：

Fl=2(sin25°/12)×Fs=0.07Fs

而鋼絲繩最大受力為JWB-132BJ絞車慢速行駛時的120 kN，則副繩導向輪最大受力為8.4 kN。根據以上計算可知安裝的副繩導向輪越多，單只副繩導向輪的輪軸受力越小。所以調整了此處副繩輪的安裝數量至24組。

b) 出車。出車時副繩只受鋼絲繩摩擦力，在轉彎處鋼絲繩對副繩輪的輪軸受力較小，不影響副繩導向輪的使用。

2) 鋼絲繩斷股、斷絲和扭曲變形問題。

鋼絲繩斷股、扭曲易造成運輸事故，在《煤礦安全規程》第405條中規定，專為升降物料用的鋼絲繩在1個捻距內斷絲斷面積與鋼絲繩總面積之比達到10%時，必須更換；第407條規定，在鋼絲繩使用期間，斷絲數突然增加或伸長突然加快，鋼絲繩產生嚴重扭曲或變形，必須立即更換。而在西曲礦29205綜采工作面使用之初常常出現鋼絲繩扭曲以及斷股、斷絲現象，經過觀察分析總結如下：

正常鋼絲繩不會出現扭曲，而經過扭曲的鋼絲繩各股分散，鋼絲繩運行期間與托繩輪、壓繩輪和轉向輪之間的摩擦，使分散的鋼絲容易被磨損，所以，出現了鋼絲繩斷絲、斷股問題。而鋼絲繩扭轉力矩經過觀察分析得出，是手動操作失誤以及采用舊工藝散鋼絲繩造成的。安裝無極繩絞車時，先將鋼絲繩散開，將鋼絲繩繩盤用導鏈吊起，操作工人或絞車拉鋼絲繩一端，當鋼絲繩拉出的長度為繩盤上鋼絲繩纏繞到1周時，繩盤旋轉1周，這樣是正常的。拉鋼絲繩時，將繩盤吊起后，當拉鋼絲繩的力不均時會導致鋼絲繩松緊交替，當鋼絲繩松時，鋼絲繩會由繩盤底部脫落，這樣就不能使繩盤旋轉，就會造成鋼絲繩存在扭轉力矩。此時旋轉鋼絲繩可釋放扭轉力矩，而隨著鋼絲繩的拉出距離越長，鋼絲繩與巷道底板之間的摩擦力越大，導致旋轉鋼絲繩難以完成，從而使鋼絲繩中存在扭轉力矩。而此扭轉力矩的旋向正好與鋼絲繩的旋向相反，當鋼絲繩正常使用期間受到牽引力時，鋼絲繩飄起，鋼絲繩與巷道底板之間的摩擦力即消失，隨著牽引力的增大，這只扭轉力的作用會在鋼絲繩薄弱環節處出現。而事實證實了分析的結果，每次出現斷股、斷絲的部位均在繩頭處。

解決方法：在散鋼絲繩時采用新工藝或是將繩盤吊起后使之能夠順利旋轉，底部有防止鋼絲繩脫落的裝置。

3性能與特點

1) 無極繩絞車連續拐彎裝置的應用實現了多段運輸，集中巷直達切眼。該裝置實現了集中巷至29205切眼運輸的連續性，減少了運輸環節，運輸效率是小絞車運輸的3倍。

2) 經濟效益顯著。能減少煤礦井下運輸作業人員數量，減少絞車使用數量，降低了勞動強度，減少了運輸安全事故。

3) 減少人員操作環節。該裝置的投入，避免小絞車運輸環節多帶來的一系列安全隱患，提高了安全系數。

4經濟效益

無極繩絞車連續拐彎裝置的應用省去了在集中巷安裝傳統小絞車的原運輸方式，實現了集中巷至切眼的連續直達運輸。該裝置經濟實用，減輕了職工的勞動強度，降低了安全隱患，保障了安全生產，提高了井下運輸的工作效率，使29205綜采工作面的運輸作業環節簡化，只需摘掛鉤3次，人員減少到1組，安全系數提高，整體運輸效率是原來的3倍。

5 結論

無極繩絞車連續拐彎裝置實現了無極繩絞車在連續多個轉彎巷道條件下的連續運輸，約束了鋼絲繩運行方向，在轉彎裝置上運行車輛所受牽引力同軌道曲線方向一致，使牽引車輛能順利通過轉彎軌道，保證了無極繩絞車在多彎巷道的

安全運行。該裝置結構簡單，操作方便，便于安裝和使用，使用設備少，安全可靠。該裝置的應用，使無極繩不僅能在直線巷道運輸，而且能在彎曲多變巷道內運輸，拓寬了無極繩使用范圍，減少了其他運輸設備的投入和與其他設備的轉換，節省了運輸轉換時間和運輸工作人員，使運輸環節更簡單，運輸效率高，具有較好的經濟和社會效益。

參考文獻

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Application of Continuous Turning Device of Endless

Rope Winch in the Curved Tunnels

FENG Qiyong

Key wordsEndless rope winch; Turning device; Field application