雙尾輪三軌雙向運輸無極繩連續牽引車在煤礦的應用

崔漢濤

摘 要：神州煤礦一采區輔助運輸巷與井底車場連接處無極繩連續牽引車采用單尾輪布置型式，無法實現副斜井提升機與無極繩連續牽引車之間的連續運輸，而采用雙尾輪布置型式，實現了無縫接力運輸，運輸效率提高9.8%。針對無極繩連續牽引車運行速度低，變四軌雙向運輸為三軌雙向運輸，不僅達到了同樣的運輸效率，而且節省投資614.8萬元。雙尾輪三軌雙向運輸無極繩連續牽引車簡少了運輸環節、運行安全可靠、投資低，取得了很好的經濟效益。

關鍵詞：無極繩連續牽引車;雙尾輪;三軌雙向運輸;運輸效率

0? 引言

無極繩連續牽引車因適用于長距離、多變坡、巷道轉彎等各種復雜工況條件，在煤礦輔助運輸中得到了廣泛應用[1]。山西神州煤礦采用四六工作制，下組煤一采區輔助運輸巷道與副斜井井底車場相接，長度2016m，最大角度12°，最大班運輸量10次（60車），最大件液壓支架質量22t。設計選用變頻無級調速SQ-120/132P型無極繩連續牽引車，最大靜張力120kN，配套隔爆交流變頻調速異步電動機132kW、660V，速度0.1～1.72m/s，張緊方式為機械重錘式。

與副斜井井底車場連接的無極繩連續牽引車按照傳統設計采用單尾輪布置型式[2-3]，但無極繩連續牽引車在使用過程中存在以下問題：當礦車在井底車場由副斜井提升機提升轉為無極繩連續牽引車運輸時，單尾輪布置型式總有一段距離需人工推車，尤其是重車運輸，工人勞動強度大、且效率及安全性低。無極繩連續牽引車固有的缺點就是速度低，對于長距離運輸時間過于緊張[4]，不能滿足現行《煤炭工業礦井設計規范》的要求。針對以上問題，采用“雙尾輪”布置型式，提高副斜井提升機與無極繩連續牽引車的接力運輸效率，降低勞動強度;同時采用三軌雙向運輸，提高運輸能力，降低投資。

1? 雙尾輪布置型式

按照傳統設計，井底車場安裝的無極繩連續牽引車機頭布置在運輸巷道內，通過道岔2與副斜井提升機接力提升，在采區軌道巷內布置一個尾輪，此布置型式見圖1。副斜井傾角25°，采用600mm軌距兩根軌道布置，到井底車場后變為對稱道岔，一側為重車線，重車線由井筒向道岔1方向為9‰下坡，確保礦車到達井底車場摘鉤后自溜至道岔1;另一側為輕車線，輕車線由道岔1向井筒方向為9‰下坡，采區的礦車到達道岔1自溜至井底車場，然后掛鉤由副斜井提升機提升至地面。車輛運輸操作方式為：副斜井提升機將礦車下放至井底車場后摘鉤，沿重車線自溜至道岔1，然后工人將礦車推至道岔2，再由無極繩連續牽引車的梭車運輸至采區巷道靠近工作面端;來自采區的矸石車或者空礦車由無極繩連續牽引車的梭車運輸至道岔2后摘鉤，工人將矸石車或者空礦車由道岔2→道岔1最終推入輕車線側進行自溜，再由副斜井提升機提升至地面。其中道岔1與道岔2之間距離為46m，靠人工推車，無法連續運輸，工人勞動強度大、運輸效率低、無法滿足高效現代化礦井建設。

設計對無極繩連續牽引車布置型式進行優化，即在運輸區段中單獨開鑿一個無極繩連續牽引車硐室，該硐室與一采區輔助運輸巷道垂直，將無極繩連續牽引車機頭安裝在該硐室內，除按傳統布置型式在采區巷道內布置一個尾輪外，在井底車場重車線與輕車線交叉點處再增加一個尾輪，重車線和輕車線維持傳統布置，此布置型式見圖2。車輛運輸方式為：副斜井提升機將礦車下放至井底車場后摘鉤，沿重車線自溜至道岔1，然后無極繩連續牽引車的梭車牽引礦車至采區巷道靠近工作面端;采區的矸石車或者空礦車由梭車牽引至道岔1后摘鉤，沿輕車線自溜至井底車場，再由副斜井提升機提升至地面，此布置型式基本無需人工推車，實現了連續運輸。

2? 三軌雙向運輸布置

眾所周知無極繩連續牽引車的速度低，最大不超過2.5m/s。神州煤礦選用的SQ-120/132P型無極繩連續牽引車，最大速度1.72m/s，運輸一趟所需時間T=2×（2016÷1.72+40）÷3600=0.67h，式中40為摘掛鉤時間（s），運輸10次為6.7h，已經遠遠超過現行《煤炭工業礦井設計規范》四六工作制礦井輔助運輸不超過4.5h的規定，不滿足設計要求。有的礦井采取檢修班時進行運輸，超強度作業，違規生產;有的礦井采用兩段運輸，不僅增加一部無極繩連續牽引車及其控制系統，而且運輸環節多、增加摘掛鉤人員、效率低;有的礦井采用四軌雙向運輸，減少提升時間，但是巷道斷面增大，增加投資。

設計對常規采用的四軌雙向運輸進行優化。如果采用四軌雙向運輸，軌道中心間距為1.4m，礦車寬度0.88m，兩側滿足行人寬度0.86m，管道梁底高度2.9m滿足運輸液壓支架的要求，輔助運輸巷道凈寬4m，凈高度4m，凈斷面13.48m2，掘進斷面面積15.0m2。如圖3所示為四軌雙向運輸的巷道斷面。

為了減小巷道斷面，減少投資，設計采用三根軌道雙向運輸，車輛運行時共用一根軌道，在運輸中部兩車相遇時布置成四根軌道，成四根軌道運行，同樣可以達到采用四軌雙向運輸的運輸效率，不僅減小了巷道斷面面積，也節省了一根軌道。采用三軌雙向運輸，軌道中心間距為0.7m，礦車寬度0.88m，兩側滿足行人寬度0.88m，管道梁底高度2.9m滿足運輸液壓支架的要求，輔助運輸巷道凈寬3.3m，凈高度3.75m，凈斷面11.21m2，掘進斷面面積12.65m2。圖4為三軌雙向運輸的巷道斷面，圖5為礦車相遇位置軌道布置型式。

3 經濟效益

2015年10月雙尾輪三軌雙向運輸無極繩連續牽引車在神州煤礦安裝，通過4年多的運行，未出現一例問題，驗證了設計方案的可行性和科學性。該布置型式具有以下優點：

（1）井底車場處無極繩連續牽引車采用雙尾輪布置可減少2名推車工，每人按年平均工資7萬元，每年節約14萬元;

（2）運輸距離按2016m計，單尾輪布置型式運輸一趟所需時間T1=（2016-46）÷1.72+46÷0.3=1299s，式中0.3為人工推車速度（m/s），46為道岔1與道岔2之間人工推車距離（m）。雙尾輪布置型式運輸一趟所需時間T2=2016÷1.72=1172s，運輸一趟可節省時間△T=1299-1172=127s，運輸效率提高了9.8%;

（3）采用三軌雙向運輸較四軌雙向運輸，不僅達到了同樣的運輸效率，而且減小了巷道斷面，節省了一根軌道。

四軌雙向運輸掘進斷面面積15m2，三軌雙向運輸掘進斷面面積12.65m2，斷面減小2.35m2，整條巷道減少（2016-50）×2.35=4620m3，式中50為三軌變四軌巷道的長度（m），按照0.125萬元/m3，節省投資577.5萬元。

四軌變為三軌后，節省軌道長度2016-50=1966m，按照30號鋼軌，單重30.1kg/m，單價0.6萬元/噸，節約35.5萬元，軌道安裝費按照設備費的5%，合計37.3萬元，再加上巷道費用共節省614.8萬元。

4 結語

雙尾輪三軌雙向運輸無極繩連續牽引車的設計，不僅礦車實現了連續接力運輸，簡少了運輸環節，降低了工人勞動強度，提高了安全生產水平，而且達到了四軌雙向運輸的運輸效率，節省了投資，取得了明顯的經濟效益，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1] 王毅武，金向陽，凌志達.煤礦井下輔助運輸方式優選[J].煤礦開采，2010（8）：17-19.

[2] 王小國，梁家豪.中置式雙尾輪無極繩絞車運輸方式在不規則綜采工作面的研究與應用[J].煤礦機械，2019（6）：152-154.

[3] 翟占威.無極繩絞車雙尾輪運輸技術在煤礦井下的應用[J].江西煤炭科技，2018（4）：138-139.

[4] 金向陽，王坡礦井輔助運輸系統改造設計[J].煤炭工程，2008（3）：7-9.