無極繩絞車的改造及應用

蔡偉偉

(淮北礦業股份有限公司 工程處，安徽 淮北 235000)

0 引言

無極繩絞車與巷道頂板及支護方式無關，主要是通過鋪設于底板上的軌道而運行，一般適用于所有軌道運輸巷道,可用作長距離、大噸位、多變坡、大傾角條件下的輔助運輸。其最佳使用坡度為12°以下，最佳運輸距離為2 000 m以內，最小水平曲率半徑為9 m，垂直曲率半徑為15 m[1]。其結構簡單、可靠性高、操作方便、適應性強，可實現巷道水平轉彎運輸；又因配置靈活、安裝便捷、尾輪固定簡單，可適應運輸距離的變化，可快捷地移動；同時容繩量大、牽引距離長、運行費用低、連續運輸、安全高效[2]。

繩牽引單軌吊除具有無極繩絞車以上優點外，還有以下主要優點：

1) 單軌吊車本機截面小，巷道斷面空間利用率高。

2) 運送載荷不受底板條件限制，可在各種豎曲線、平曲線及復雜曲線運行。

3) 自動起吊、裝卸方便、勞動強度低。

4) 保護齊全、制動可靠，爬坡能力強，最大傾角可達25°。

5) 懸掛乘人車，可搭載人員[3]。

1 應用實例的巷道狀況

淮北礦業集團楊柳煤礦西風井103采區總回風道全程為斜巷下山，距離1 800 m，設計斷面凈寬×凈高為5 000 mm×4 000 mm，錨網索噴支護，巷道最大坡度為18°。隨著掘進施工的推進，巷道長度及垂深不斷增大，前期安裝使用的SQ-120/132B型連續牽引無極繩絞車只能實現運送物料，無法運送人員。

根據《煤礦安全規程》中關于高差超過50 m的人員上下的主要傾斜井巷，應采用機械方式運送人員的規定[4]，為降低職工的勞動強度，提高巷道利用率，最大限度地減少資金投入，通過分析研究，決定將原無極繩絞車改為繩牽引單軌吊，從而實現機械運送人員。同時對張緊裝置、乘人車、軟啟動進行了改造，使其更能安全、舒適、穩定地運行。

2 改造方法

2.1 繩牽引單軌吊改造

1) 保留原SQ-120/132B型無極繩絞車的絞車及張緊裝置部分，敷設鋼絲繩，從張緊裝置出繩點處開始將鋼絲繩抬高至單軌吊懸軌上。

2) 測量、放線，確定單軌吊懸軌中與巷道中心線的相對位置關系。

3) 部件吊掛點安裝，根據確定的相對位置關系打設起吊錨桿。

4) 吊掛點按照完成后，安裝單軌吊懸軌(單軌吊梁)及壓繩裝置。

5) 安裝雙牽引車、乘人車等。

6) 鋼絲繩敷設完成后，張緊并試運行單軌吊。

2.2 張緊裝置改造

由于原張緊裝置鋼絲繩出繩處較低，增加了鋼絲繩在張緊架出繩方向與頂部鋼絲繩之間的夾角，機車滿負荷在最大變坡處主繩靜張力達到57.1 kN，系統運行存在一定的安全隱患。簡易自制的張緊裝置抬高架，高度800 mm。采用礦用11#工字鋼進行焊接，根據原張緊架的底部縫合螺栓的尺寸，在抬高架的上部及下部布置螺栓眼。原張緊裝置的底部螺栓拆除，起吊張緊裝置，將加工好的抬高架放在原張緊裝置下部，并且用原縫合螺栓固定，下落原張緊裝置與抬高架縫合在一起。改造后的張緊裝置如圖1所示。

圖1 張緊裝置改造后的示意圖

2.3 乘人車的改造

乘人車的座位是用單獨1寸的鍍鋅鋼管制作，人員坐在1寸的鍍鋅鋼管上較不舒服。將原座位是用單獨1寸的鍍鋅鋼管上面加裝一個10#槽鋼，1寸的鍍鋅鋼管起到軸的作用，槽鋼上纏繞適當編織物[5]。

2.4 電控系統改造

運行初期使用的軟啟動電控系統，在單軌吊啟動時，機車突然加速，易造成制動小車抱死狀況。為此，將軟啟動電控系統拆除，更換為BPJ2-160/1140K型四象限變頻器電控系統[6]，如圖2所示。

3 改造效果分析

3.1 經濟效益

一整套繩式單軌吊400余萬元，本次改造保留原無極繩絞車主機及張緊裝置部分，僅采購單軌吊梁、吊車、人車等部件，節約支出200余萬元。

懸掛人車兩輛，一次運送24人，單趟節約職工爬上下山的時間約30 min，減少了職工的勞動強度，增加了職工的有效工作時間約60 min，月掘進進尺增加10～15 m，月增收約30萬元。

3.2 安全效益

1) 張緊裝置的抬高架安裝后，鋼絲繩出繩方向與頂部鋼絲繩之間夾角由原來的45°減小到30°，機車滿負荷在最大變坡處主繩靜張力由57.1 kN減小到48.5 kN，減少了鋼絲繩、托繩輪、壓繩輪的磨損，運行安全進一步得到保障，維護量降低30%，減少了鋼絲繩牽引單軌吊車在運行中的安全隱患。

2) 座位改裝后，提高了座椅的舒適度，確保了職工以較好的狀態投入工作。

3) 將軟啟動開關更換為四象限變頻器電控系統后，機車啟動緩慢平穩，解決了制動小車易抱死的狀況。

4 運行質量保證措施

本改造工程繩牽引單軌吊車軌道軌型為I140E，采用6×19S+NF-26.0-1670型鋼絲繩。

1) 為了保證軌道梁的平直齊，安裝激光進行導向。

2) 軌道梁及輔助部件的安裝嚴格按照設計說明及安裝措施的標準及要求，保證單軌吊安裝質量。

3) 打錨桿、安裝軌道梁及配套設備安裝調試時使用移動式腳手架，方便快捷。

4) 安裝一個高度800 mm張緊架抬高底盤，減小了鋼絲繩出繩方向與頂部鋼絲繩之間夾角，減小機車滿負荷在最大變坡處主繩靜張力。

5) 用四象限變頻器電控系統代替軟啟動電控系統，機車啟動緩慢平穩，解決了制動小車易抱死的狀況。

圖2 四象限變頻器電控系統圖

6) 機車運行時，上口變坡點處有時會出現牽引鋼絲繩掉出輪組情況。根據現場情況增加了加強型壓繩輪組，保證了單軌吊的安全運行。

7) 四象限變頻器運行時，對其他信號、通信系統干擾較大，打設單獨接地系統、選擇屏蔽電纜等措施，從而減少了對其他系統的干擾。

8) 日常加強對鋼絲繩、軌道梁、機車、輪組、絞車、張緊裝置、電控系統、各種保護裝置維護要點的維護，確保單軌吊的安全運行。

5 結論

改造后的繩牽引單軌吊較無極繩絞車，啟動及運行更平穩、機動、靈活，使用于多變坡場所，能實現上、下斜巷人員、物料的直達運輸。軌道吊掛在巷道頂板，充分利用了巷道的上部空間，載重運行不受巷道底板變形、積水、少量物料堆積影響。裝卸、起吊全部采用氣動起吊裝置，大大降低了職工勞動強度，運行更安全可靠，巷道利用率更高，減少了井巷輔助人員，極大地提高了生產效率，減少了資金投入，經濟效益明顯。此改造技術具有較好推廣前景。