煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統研發與應用

宗曙光 蘇亞偉 顧洪利

摘要：介紹了煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統的主要技術參數、組成及特點，該裝備的成功應用提高了礦井的生產效率，實現了礦井輔助運輸系統的安全生產，為使用單位帶來良好的經濟效益。

Abstract： This paper introduced the main technical parameters， composition and characteristics of the high-power special-shaped rail car transportation system in coal mines. The successful application of this equipment has improved the production efficiency of the mine and realized the safe production of the auxiliary transportation system of the mine and brought good economic benefits.

關鍵詞：大功率;卡軌車;研發與應用

Key words： high power;rail car;R&D and application

中圖分類號：TD52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0193-02

0? 引言

隨著煤礦生成系統化自動化程度的不斷提升，采煤機、掘進機的等采掘設備不斷升級改造，但煤礦井下輔助運輸設備已跟不上采掘生成需求，距世界發達國家的輔助運輸生產水平有著很大的差距。目前，國內煤礦井下輔助運輸所采用的軌道大部分為普通軌道，少數為槽鋼軌軌道，由于普通軌道軌頭寬50.80～68mm，腰厚10.72～13mm，現場應用上兩邊僅留有20.04～27.5mm寬可用于卡軌，車輛運行時軌道受力，長期運行造成軌道變形，不利于卡軌安全運輸，存在車輛掉道、翻車的現象，影響車輛制動裝置的安全有效制動。而槽鋼軌道無法與普通軌道對接，槽鋼軌所承受重量較小，在較大承重情況下，非常容易發生變形。所需的轉載環節復雜，因此，槽鋼軌卡軌車在現場難以得到實際應用。

為提升煤礦井下安全高效快速提升運輸，提高煤礦輔助運輸安全及運輸效率的問題，棗莊礦業（集團）柴里煤礦與石家莊煤礦機械有限責任公司合作開發研制了煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統。該系統屬于煤礦井下輔助運輸設備領域，是一種安全、高效的軌道運輸設備，可承擔物料、液壓支架及人員的運輸工作。該系統采用機械傳動，變頻控制，實現軟起、軟停，運行速度在0～3m/s之間無極調速運行。系統在機頭、機尾均配置張緊機構，可實現長距離連續運輸。

1? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統主要特點

①異形軌專用車輛配有卡軌裝置，在SMJ140異形軌道上能夠全程有效卡軌運行，不掉道、不傾翻。

②配套專用車輛均有可靠的制動裝置，有兩種制動方式：人工手動和超速自動停車功能，保證車輛制動可靠。

③可與普通軌無縫對接，實現了無轉載的高效運輸。

④可用普通木軌枕或水泥軌枕安裝，鋪設簡單方便。

⑤采用變頻控制技術，實現軟起、軟停，操作簡單，運行平穩。

2? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統主要技術參數

3? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統結構組成

煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統，主要包括驅動裝置、車輛部分和軌道部分。

3.1 驅動裝置

驅動裝置作為煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統的動力部分，其主要由牽引絞車、張緊裝置，變頻調速裝置、電控系統以及通信系統等組成。該驅動裝置具備以下主要功能：

①全程可實現自動、半自動或手動開、停車;

②具有軟啟動、軟停車功能，運行平穩、可靠;

③卡軌車輛下坡運行時，電動機處于發電制動狀態，通過變頻器控制可將電動機發出的電流反饋回電網;

④操縱臺可顯示卡軌車運行的所有主要技術參數，模擬顯示車輛運行位置，并可實現遠距離數據傳輸;

⑤電動機功率為560kW，可實現重載時以2.5m/s速度運行;

⑥驅動裝置主、副滾筒直徑與鋼絲繩直徑比大，可減緩鋼絲繩鋼絲過載或長時間運行后產生的損傷，延長鋼絲繩生命周期;

⑦驅動裝置為機械傳動，傳動效率高，故障率低，使用壽命長。

3.1.1 牽引絞車

牽引絞車主要由防爆變頻電動機、工作制動器、減速器、主繩輪、付繩輪、緊急制動裝置、聯軸器、箱體及固定座等部件組成。牽引絞車采用機械傳動，絞車具有工作制動閘和緊急制動制動閘，其中緊急制動閘可作為停車制動，結構應為失效安全型。為降低鋼絲繩使用過程中的磨損，延長其使用壽命，牽引絞車采用主、副繩輪結構。主繩輪安裝非金屬輪襯，鋼絲繩通過副繩輪的導向作用可在主繩輪上纏繞540°，一側牽引車輛，另一側由液壓緊繩系統拽緊，依靠主繩輪外圍具有高摩擦系數的輪襯與鋼絲繩間的摩擦力為卡軌運輸車輛提供足夠大的牽引力和制動力。

3.1.2 液壓緊繩器

液壓緊繩器的作用是對牽引絞車松繩側的系統鋼絲繩進行拽進，在牽引絞車提供足夠牽引力的時候，鋼絲繩不會打滑。液壓緊繩器采用箱體式結構，主要由前架體、后架體、導繩輪組、動滑輪組、定滑輪組、回繩輪、張緊輪組、上蓋罩、油缸、液壓系統等組成。前、后兩個框架通過螺栓連接對接而成，油缸通過增速裝置、幾組滑輪裝置，控制漲緊輪的動作防線動。

3.1.3 電控系統

電控系統主要包括電控箱、操作臺、顯示屏及變頻器等，具有無極調速運行、安全保護、全程自動控制、列車位置顯示、遙控急停、故障解讀等功能。

3.2 車輛部分

車輛部分主要由牽引制動儲繩車、安全制動車以及安全人車等組成。每輛卡軌運輸車行走輪系都由承載輪和卡軌輪、防跳輪組成，以保持車輛與異形軌軌道相對穩定，防止卡軌運輸的車輛掉道和側翻。

3.2.1 牽引制動儲繩車

牽引制動儲繩車設置了上下夾軌式制動裝置，制動力≥165kN，配置超速保護裝置，并實現超速自動制動和手動制動兩種制動方式，在出現鋼絲繩或拉桿斷裂等突發狀況時可有效地實現車輛的停止運行。當車輛超速時，離心釋放器自動打開釋放閥，牽引制動儲繩車泄壓并實施制動，防止運行車輛出現跑車現象。故障排除后，人工解除制動，恢復車輛運行狀態。配備卡軌裝置，實現全程有效卡軌運行;牽引車可以存儲500m系統鋼絲繩。

3.2.2 安全制動車

該安全制動車為新型制動方式：采用上下制動靴夾軌制。上制動靴中制動塊呈圓形排列，下制動靴中制動塊呈長方形排列，制動塊形狀為金字塔頂部削平狀，制動時制動塊插進軌道內，制動力更大。該制動形式運動機構簡單，制動快速可靠，制動效果更好。故障排除后，人工解除制動，恢復車輛運行狀態。配備卡軌裝置，實現全程有效卡軌運行。

3.2.3 安全人車

安全人車設置了上下夾軌式制動裝置，制動力≥60kN，配置超速保護裝置，并實現超速自動制動和手動制動兩種制動方式，在出現鋼絲繩或拉桿斷裂等突發狀況時可有效地實現車輛的停止運行。當車輛超過設置的速度時，在離心釋放器的驅動下，離心釋放閥被打開，安全人車泄壓并實施制動，防止運行車輛出現跑車現象。故障排除后，人工解除制動，恢復車輛運行狀態。配備卡軌裝置，實現全程有效卡軌運行;為避免乘坐人員受到傷害，在人車上還設置上、下和前、后彈簧減震裝置。當編組多輛人車時，人車之間除了拉桿連接外，還有膠管連接，跟車人員將其他車輛制動手柄鎖死，只需操縱所乘車的制動手柄制動，則所有人車都分別同時實施制動;當出現人車之間分離時，連接膠管被扯斷，所有車輛都分別同時制動，保證人員安全。

3.3 軌道部分

軌道部分主要包括開始軌、直軌、水平彎軌、垂直彎軌、過渡軌、垂直凸凹軌、單側魚尾板、軌枕、阻車器、壓繩輪、導繩輪、回繩站和道岔、道岔引軌等。

SMJ140異形軌高140mm，底座和軌頭內側與普通22kg/m軌形式尺寸相同，軌頭外側為與槽鋼的形式，該結構便于布置卡軌輪和夾軌制動裝置，便于使用各種軌枕鋪設軌道。SMJ140異形軌軌道鋪設時，在軌道接縫處采用單側魚尾板連接并在軌道的底部使用鋼軌枕固定軌道，保證軌道鋪設牢靠。適量地增加鋼質軌枕，就可在軌道中間加裝齒軌，以適應齒軌卡軌車的運輸要求。SMJ140異形軌軌道既滿足普通軌運行車輛的使用要求，也滿足齒軌卡軌車和繩牽引卡軌車輛的使用要求。該軌道可方便地與普通軌道進行連接，省卻了轉載施工流程，實現了運輸的連續性。

4? 煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統應用情況及社會效益

煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統已經在柴里煤礦二水平應用，主要承擔物料、液壓支架的運輸工作，順利完成礦方生產所需的各項運輸任務，提高了柴里煤礦的生產效率，取得了良好的經濟效益，并實現了礦井輔助運輸系統的安全生產。煤礦井下大功率異形軌卡軌車運輸系統的成功研發，從根本上解決了巷道坡度大時難以制動、重車容易掉道等運輸安全問題，提高了運輸的安全性，有效地改變了我國煤礦輔助運輸環節多、占用人員多、安全隱患多、使用設備落后、機械化程度低、噸煤成本高、監督管理差、科技水平低等落后現狀。

參考文獻：

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[3]玄兆兵.卡軌車在礦井安全高效運輸中的研究應用[J].能源技術與管理，2010.

作者簡介：宗曙光（1972-），男，山東滕州人，本科，工程師，現任棗礦集團柴里煤礦機電運輸科主管工程師，主要從事煤礦機電運輸管理工作。