雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在井下直線往返式運(yùn)輸平巷中的應(yīng)用

凌敏 朱超 孔祥文 許正輝 樊偉

摘要：礦井機(jī)車(chē)運(yùn)輸效率直接影響礦山的生產(chǎn)效率。以會(huì)澤礦業(yè)分公司井下運(yùn)輸為工程背景，分析了雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在井下直線往返式運(yùn)輸平巷中應(yīng)用面臨的問(wèn)題，提出了技術(shù)改造措施。圍繞遙控裝礦、單人操作串車(chē)、自動(dòng)卸礦3個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況條件，優(yōu)化調(diào)整平巷架空線、軌道等硬件設(shè)施，增設(shè)遙控控制、無(wú)線通信技術(shù)等設(shè)備設(shè)施。通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在井下直線往返式運(yùn)輸平巷中的成功應(yīng)用，最大限度地發(fā)揮了機(jī)車(chē)牽引運(yùn)行效率，有效降低了運(yùn)輸成本。

關(guān)鍵詞：雙機(jī)重聯(lián);運(yùn)輸平巷;直線往返式;混合平巷;遙控裝礦;單人操作

中圖分類號(hào)：TD52

文章編號(hào)：1001-1277（2020）02-0050-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200210

礦井機(jī)車(chē)運(yùn)輸是礦山井下生產(chǎn)的重要組成部分，其較低的效率是制約礦山生產(chǎn)效率提高的瓶頸[1]。如何提升礦山平巷運(yùn)輸效率是目前礦山企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)是指采用2種相同或相似的牽引電機(jī)車(chē)，通過(guò)重聯(lián)導(dǎo)線的連接組成一個(gè)機(jī)組，操作人員可通過(guò)任意1臺(tái)牽引電機(jī)車(chē)進(jìn)行操作機(jī)組的一種技術(shù)。該技術(shù)最早應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸，由于礦山平巷運(yùn)輸工況差，運(yùn)輸平巷情況復(fù)雜（人員、材料、礦石混合運(yùn)輸），多數(shù)平巷運(yùn)輸采用2人操作一串機(jī)車(chē)進(jìn)行礦石運(yùn)輸?shù)姆绞剑嬖谶\(yùn)輸成本高，人員暴露多，危險(xiǎn)性高等問(wèn)題。雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，使得每串機(jī)車(chē)至少可以減少1名操作工人，縮短人員裝卸礦時(shí)間，可以有效降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。同時(shí)，這也是提升礦山生產(chǎn)效率的有效途徑之一。

1 工程背景

云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦業(yè)分公司（下稱“會(huì)澤礦業(yè)分公司”）位于云南省曲靖市會(huì)澤縣，是一家集鉛鋅多金屬探、采、選、冶的礦山企業(yè)。礦山采用地下開(kāi)采，井下主運(yùn)輸平巷與地面垂直距離1 264 m，該平巷承擔(dān)900 t/d礦石運(yùn)輸任務(wù)，除礦石運(yùn)輸外，還是井下材料運(yùn)輸和人員通行的必經(jīng)巷道。平巷為直線往返式運(yùn)輸巷道，采用ZK10-6/550型電機(jī)車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，配置2臺(tái)功率為24 kW直流電動(dòng)機(jī)，斬波調(diào)速控制，裝載、運(yùn)輸、卸載3個(gè)環(huán)節(jié)均需要2人完成，道岔為手動(dòng)調(diào)整方式。

雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)控制機(jī)車(chē)必須要求機(jī)車(chē)加減速度平穩(wěn)，2臺(tái)機(jī)車(chē)同步性能誤差較小，以確保在運(yùn)輸過(guò)程中的安全性[2]。為提高井下機(jī)車(chē)運(yùn)輸效率，會(huì)澤礦業(yè)分公司逐步對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，真正完成單人雙機(jī)重聯(lián)操作，在采用雙機(jī)重聯(lián)控制方式外，仍需從裝載、運(yùn)輸、卸載3個(gè)方面進(jìn)行配套研究，采用無(wú)線通信、無(wú)線遙控、變頻控制等技術(shù)，增設(shè)逆變電路、恒流限壓裝置等設(shè)備設(shè)施，克服雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的矛盾和問(wèn)題。

2 雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)應(yīng)用面臨的問(wèn)題

1）機(jī)車(chē)受電弓不能自動(dòng)升降。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)車(chē)采用傳統(tǒng)的拉繩式手動(dòng)受電弓，采用雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)，受電弓的升降不能再采用拉繩設(shè)計(jì)，而且不再是雙弓設(shè)計(jì)，操作人員必須能夠在一臺(tái)機(jī)車(chē)上操作另一臺(tái)機(jī)車(chē)的受電弓，因此必須對(duì)機(jī)車(chē)的受電弓進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)受電弓的自動(dòng)升降以達(dá)到雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用要求。

2）巷道架空線（滑觸線）達(dá)不到運(yùn)行要求。原機(jī)車(chē)傳統(tǒng)拉繩式受電弓可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)變更受電弓高度，較為靈活。雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)采用氣動(dòng)型受電弓，失去了拉繩式受電弓的靈活性，氣動(dòng)型受電弓對(duì)架空線高度及連接點(diǎn)的平滑度要求較高。為確保氣動(dòng)型受電弓在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中不受架空線高度影響，必須對(duì)架空線的高度、交叉口、懸吊線進(jìn)行調(diào)整以確保雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)的成功應(yīng)用。

3）礦車(chē)裝卸礦需多人操作。原來(lái)一串礦車(chē)為2人操作，在運(yùn)輸過(guò)程中1人操作前車(chē)，1人操作后車(chē)，裝礦時(shí)1人在礦車(chē)上操作手動(dòng)按鈕振動(dòng)放礦，放滿一車(chē)礦后手動(dòng)打鈴告訴司機(jī)移車(chē)，如此反復(fù)循環(huán)，直至裝滿一串礦車(chē)。這樣的裝礦方式存在裝礦效率低、礦車(chē)裝載的過(guò)多或過(guò)少等問(wèn)題。

4）巷道道岔為手動(dòng)調(diào)整。運(yùn)輸平巷中由于有固定的巷道分支，存在材料與礦石混合運(yùn)輸，運(yùn)輸巷道中道岔采用人工調(diào)整方向，極大地降低了運(yùn)行效率，不能滿足雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)運(yùn)行要求。

3 雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)改造及應(yīng)用

3.1 巷道架空線的優(yōu)化調(diào)整

為減少雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)氣動(dòng)型受電弓在運(yùn)行過(guò)程中受到的影響與損壞，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試后，對(duì)架空線進(jìn)行如下調(diào)整：

1）測(cè)量巷道腰線后，按照腰線調(diào)整運(yùn)輸巷道架空線標(biāo)準(zhǔn)高度為2.0 m，使用花籃螺栓調(diào)整吊線，確保架空線高度符合標(biāo)準(zhǔn)，吊線拉緊，降低氣動(dòng)型受電弓在運(yùn)行過(guò)程中的晃動(dòng)。

2）設(shè)計(jì)加工制作平行吊線夾（見(jiàn)圖1）。架空線懸吊時(shí)線夾下口與架空線平齊，做到架空線吊線處平整，高速運(yùn)行時(shí)受電弓不因逆行阻力過(guò)大而受損。

3）對(duì)岔道口架空線形成的剪子口進(jìn)行調(diào)整，減小剪子口夾角。使架空線剪子口的吊線錯(cuò)位懸吊，避免受電弓進(jìn)入剪子口造成損壞。

3.2 振動(dòng)放礦機(jī)控制方式

為減少在裝礦環(huán)節(jié)增加的人力成本，提升雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)的運(yùn)行效率，真正達(dá)到單人雙機(jī)操作控制方式，分析后將振動(dòng)放礦機(jī)的液壓推桿和振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制改造為無(wú)線遙控控制。振動(dòng)放礦機(jī)的控制原理見(jiàn)圖2。

采用正反轉(zhuǎn)遙控控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行改造，該開(kāi)關(guān)和遙控器只能實(shí)現(xiàn)1套配置1臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制。支持的控制模式有點(diǎn)動(dòng)、互鎖2種。點(diǎn)動(dòng)模式時(shí)，停止鍵不起作用且按鍵時(shí)間間隔需要≥2 s;互鎖模式時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后必須按停止鍵才能切換電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，不能直接切換方向，該開(kāi)關(guān)的接觸器必須采用帶常閉輔助頭的交流接觸器，采用遙控控制電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)及正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)放礦機(jī)溜口閘門(mén)打開(kāi)及關(guān)閉功能。

使用該遙控控制開(kāi)關(guān)的4路控制，可以實(shí)現(xiàn)1臺(tái)遙控控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)。將控制方式調(diào)整為電動(dòng)機(jī)控制模式，其控制模式有自鎖、點(diǎn)動(dòng)、互鎖3種。通過(guò)遙控控制振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止來(lái)實(shí)現(xiàn)放礦功能。為保證設(shè)備的可靠性，采用保留外接控制開(kāi)關(guān)按鈕的方式，可以進(jìn)行手動(dòng)控制，也可以遙控控制振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟停。

3.3 無(wú)線視頻監(jiān)控

在振動(dòng)放礦機(jī)溜口安裝數(shù)字高清攝像機(jī)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入裝卸站的局域網(wǎng)絡(luò)中（通過(guò)路由器或AP方式覆蓋的裝卸站區(qū)域網(wǎng)絡(luò)），在電機(jī)車(chē)上配置移動(dòng)智能顯示設(shè)備，調(diào)試礦車(chē)運(yùn)動(dòng)與監(jiān)控畫(huà)面的位置后，連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置相應(yīng)的IP地址，將實(shí)時(shí)顯示放礦口的視頻，機(jī)車(chē)操作人員坐在機(jī)車(chē)上就可以看到振動(dòng)放礦機(jī)與礦車(chē)位置的變化，準(zhǔn)確進(jìn)行裝礦。無(wú)線視頻裝礦改造原理見(jiàn)圖3。

3.4? 司控道岔

在軌道兩側(cè)鉆孔（孔徑20 mm），安裝傳感器，使傳感器與岔尖間距小于等于5 mm，將轉(zhuǎn)轍機(jī)固定在鐵軌一側(cè)，并與道岔相連，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)轍機(jī)位置和連桿長(zhǎng)度，使電液推桿和道岔的連桿在一條直線上。固定控制器，在道岔上方安裝岔位顯示器，與架線保持安全有效距離[3]。現(xiàn)有的道岔裝置以遙控控制器為技術(shù)核心，控制器接收到遙控器指令后，發(fā)出扳道指令，控制器內(nèi)接觸器動(dòng)作，同時(shí)推動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)到達(dá)要求位置。位置傳感器將信號(hào)反饋給控制器，控制器確認(rèn)無(wú)誤后由岔位顯示器顯示道岔當(dāng)前位置。顯示器綠色圓圈亮表明道岔處于直道位置;顯示器綠色箭頭亮表明道岔處于岔道位置;顯示器紅色圓環(huán)燈亮并報(bào)警，表明道岔不到位。司機(jī)控制道岔的工作原理見(jiàn)圖4。

同時(shí)，為確保司機(jī)控制道岔在控制失效的情況下仍能夠就地手動(dòng)控制，增設(shè)1套手動(dòng)控制系統(tǒng)，在不使用遙控控制時(shí)，可以就地使用按鈕調(diào)整道岔位置，以確保車(chē)輛能夠順利通過(guò)。

3.5 改造應(yīng)用效果

通過(guò)采用平行吊線夾，按照標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整架空線高度，優(yōu)化調(diào)整岔道處剪子口架空線角度后，有效降低了雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)氣動(dòng)型受電弓在架空線上運(yùn)行的阻力影響。采用無(wú)線遙控視頻裝礦系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了1個(gè)人操作機(jī)車(chē)進(jìn)行裝礦，同時(shí)操作人員可以在移動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控振動(dòng)放礦機(jī)的工作情況，提高了裝礦效率，避免了礦石灑落和裝礦過(guò)多或不滿的情況。將手動(dòng)道岔改造為遙控道岔，可以延續(xù)現(xiàn)有道岔的使用，增設(shè)控制系統(tǒng)，提高了機(jī)車(chē)的通過(guò)效率，避免了手動(dòng)操作道岔造成機(jī)械夾傷的隱患。雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)改造應(yīng)用效果見(jiàn)表1。通過(guò)上述一系列的技術(shù)改造，有效解決了雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在應(yīng)用中遇到的相關(guān)難題，最終實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)重聯(lián)機(jī)車(chē)在直線往返式運(yùn)輸巷道中的成功應(yīng)用。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在井下直線往返式運(yùn)輸平巷應(yīng)用中遇到問(wèn)題的相關(guān)闡述，詳細(xì)論述了其對(duì)應(yīng)的解決措施，對(duì)雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)在井下直線往返式運(yùn)輸平巷應(yīng)用是一個(gè)重要突破，同時(shí)對(duì)其他礦山雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用推廣具有良好的借鑒意義。雙機(jī)重聯(lián)技術(shù)的成功應(yīng)用，有效解決了礦井機(jī)車(chē)運(yùn)輸效率低、成本高的問(wèn)題，為提高礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率提供了一個(gè)有效的解決思路。

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Application of connected double motor technique

in underground linear two-way haulage ways

Ling Min，Zhu Chao，Kong Xiangwen，Xu Zhenghui，F(xiàn)an Wei

（Huize Mining Branch of Yunnan Chihong Zn & Ge Co.，Ltd.）

Abstract：The transportation efficiency of underground motors has direct impact on mining operation efficiency.The study takes the Huize Mining Branch as the engineering background of underground transportation，analyzes the challenges the application of connected double motor technique faces in underground linear two-way haulage ways and puts forwards technical renovation measures.Remote ores loading，individually operated bunching and automatic unloading are the 3 links.Based on field working conditions，hard wares such as the way headline and track are optimized and adjusted，remote control and wireless communication technology are installed.Through system optimization and renovation，the application of connected double motor technique is successful in the joint underground linear two-way haulage ways，maximizing the haulage efficiency of motors and lowering haulage cost effectively.

Keywords：connected double motor;haulage ways;linear two-way;joint way;remote control ore loading;indivi-dual operation

收稿日期：2019-10-29; 修回日期：2019-12-23

作者簡(jiǎn)介：凌 敏（1984—），男，云南曲靖人，工程師，從事金屬礦山設(shè)備能源管理和機(jī)械技術(shù)研究工作;云南省曲靖市會(huì)澤縣礦山鎮(zhèn)，云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦業(yè)分公司，654212;E-mail：592239205@qq.com