KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車在12511 綜采工作面的應(yīng)用技術(shù)研究

劉 斌

（山西焦煤西山煤電集團公司東曲煤礦， 山西 太原 030200）

引言

煤炭生產(chǎn)輔助運輸系統(tǒng)用于對人員、設(shè)備、材料的運輸，其運行效果直接影響了生產(chǎn)效率和礦井安全[1]。由于綜采工作面輔助運輸系統(tǒng)存在安全性差、輔助運輸人員多、運輸效率低等諸多問題，決定在12511 綜采面采用鋼絲繩牽引卡軌車，以提升卡軌車運送人員的安全性，降低井下運輸系統(tǒng)故障率，對保證煤礦穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)具有很好的指導意義[2]。

1 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車在12511 工作面應(yīng)用的可行性分析

東曲煤礦12511 綜采工作面長327.4 m，煤層平均厚度7.32 m，設(shè)計采高6.2 m，原煤水分含量偏大，煤塵具有較強爆炸性[3]。12511 工作面原煤采用綜合化、機械化開采，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車恰好適應(yīng)了長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況井下運輸作業(yè)任務(wù)，如工作面開采集，材料、設(shè)備、人員的運輸，液壓支架的轉(zhuǎn)載[4]。

KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車借鑒國內(nèi)外卡軌車的技術(shù)和使用經(jīng)驗，是一種基于國際輕軌全程卡軌運行的成套繩牽引軌道運輸系統(tǒng)，是對井下輔助運輸系統(tǒng)的進一步完善和提高。卡軌車運輸系統(tǒng)主要由絞車、張緊裝置、梭車和尾輪及輪組組成，鋼絲繩將運輸系統(tǒng)串聯(lián)。

2 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車結(jié)構(gòu)的選型

2.1 絞車的結(jié)構(gòu)選型

絞車是整個系統(tǒng)的動力源，主要由動力總成、驅(qū)動部分等組成，絞車選型參數(shù)如表1 所示。動力總成是絞車的動力部分，絞車驅(qū)動部是絞車的牽引部分，負責驅(qū)動鋼絲繩運行以牽引卡軌制動車等，其主要由底座、滾筒組件、小齒輪組件等組成，基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

表1 KSP-130/200Y 絞車技術(shù)參數(shù)

圖1 絞車結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 張緊裝置的選型

鋼絲繩牽引卡軌車時需要一定初張力，因此配置了重錘式張緊裝置。其主體由框架、張緊繩輪、動輪組、定輪組、張緊力下降保護裝置、配重和防護網(wǎng)等組成，如下頁圖2 所示。張緊裝置設(shè)計增加了張緊力下降保護裝置，對系統(tǒng)中張緊力進行監(jiān)控保護，滿足了《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。

圖2 卡軌車張緊裝置

2.3 卡軌制動車的選型

卡軌制動車用來連接礦車、材料車、卡軌乘人車等車列，完成安全制動，通過碰頭實施車列連接。卡軌制動車車架安裝有前后轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架上的卡軌裝置保證在車列運行過程中的全程卡軌。緊急制動有自動制動與手動制動兩套系統(tǒng)，自動制動通過液壓系統(tǒng)完成自動制動過程，緊急情況下跟車司機通過手動制動閥完成手動制動過程。

卡軌制動車主要由車架、車廂、轉(zhuǎn)向架、卡軌裝置、液壓系統(tǒng)、制動裝置、儲繩筒等組成，如圖3 所示。轉(zhuǎn)向架具有多個自由度，可最大程度適應(yīng)井下軌道變化。除輪架相對于搖枕軸的回轉(zhuǎn)、搖枕軸相對車架的回轉(zhuǎn)外，增加整體轉(zhuǎn)向架擺動自由度以適應(yīng)軌道陰陽路況。同時，牽引板安裝在轉(zhuǎn)向架上，對于垂直凹點彎道及壓繩輪組的通過性較好。此外，轉(zhuǎn)向架上的彈簧保證了卡軌車在運行過程中具有較好的減震性能。內(nèi)限外卡整體浮動式卡軌裝置，限位輪和卡輪整體浮動，增大了對現(xiàn)場鋪設(shè)軌道的適應(yīng)性，配合新型普通軌連接方式能保證運行全程卡軌不掉道。同時增加回轉(zhuǎn)軸承及推力軸承、增加潤滑措施能有效降低運行阻力。

2.4 卡軌乘人車的選型

卡軌乘人車主要由行走部（前、后轉(zhuǎn)向架）、卡軌裝置、車廂、車架、碰頭、連桿等組成。行走部包括帶的前、后轉(zhuǎn)向架。卡軌裝置和卡軌制動車相同。車廂整體為由角鋼及鋼管組焊而成的框架結(jié)構(gòu)，車門設(shè)有防護鏈。車架是乘人車的主要承力部件，見圖4。

圖3 卡軌制動車

圖4 卡軌乘人車

3 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車在12511 工作面應(yīng)用的注意事項

卡軌車工作環(huán)境溫度為5～40℃，環(huán)境相對濕度不超過85%（+25℃），海拔高度不超過1 000 m，煤塵、甲烷爆炸性氣體含量符合安全規(guī)定含量。礦用普通軌道質(zhì)量滿足運送大型設(shè)備要求，軌間采用卡軌專用的連接件，軌枕間距500～600 mm，垂直曲線半徑≥15 m，水平曲線半徑≥9 m。

使用鋼絲繩牽引卡軌車前必須根據(jù)巷道條件及設(shè)備布置制定相應(yīng)安全規(guī)程，并對作業(yè)人員進行技術(shù)知識培訓；對車輛起動器、通訊、電氣設(shè)備進行檢查，檢查擋車器、道岔是否打開，確保軌道無雜物，路基無地質(zhì)變形，檢查車列各處連接的可靠性；確定載重車無過載或偏載情況。

絞車啟動后先空轉(zhuǎn)，觀察制動閘的運行情況；確定張緊裝置無卡滯現(xiàn)象，張緊力下降保護裝置工作正常。檢查卡軌裝置轉(zhuǎn)動是否靈活，檢查固定尾輪的拉桿和鋼絲繩是否松動或變形，每班運行前檢查輪系是否變形、磨損或扭轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)問題必須立即處理。

4 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車的應(yīng)用效果

1）減少費用支出。在12511 綜采工作面原輔助運輸系統(tǒng)配備人員80 名，鋼絲繩牽引卡軌車應(yīng)用后60 名人員即可滿足需要，按日工資300 元計算，每年可減少工資支出144 萬元。原輔助運輸系統(tǒng)每年的檢修費用約90 萬元，采用鋼絲繩牽引卡軌車輔助運輸系統(tǒng)每年檢修費用為78 萬元，可減少12 萬元的維修費用。

2）減少設(shè)備數(shù)量。原輔助運輸系統(tǒng)裝備總共有325 臺設(shè)備，鋼絲繩牽引卡軌車應(yīng)用后可簡化19 輛卡軌車和1 部單軌吊即可滿足整個輔助運輸系統(tǒng)的生產(chǎn)需求，極大方便了管理和維護。

3）采用新的控制系統(tǒng)，減少電力能源消耗。原輔助運輸系統(tǒng)每年電耗約167 萬元，采用新的控制系統(tǒng)后電耗全年費用約147 萬元，可減少每年20 萬元的電力消耗。

4）提高了運輸效率。原綜采工作面輔助運輸系統(tǒng)1 t 物料從地面至工作面需要3 h，新的運輸系統(tǒng)1 t 物料從地面運到工作面僅需0.8 h，極大提高了輸送效率。以220 m 工作面搬家為例，原輔助運輸系統(tǒng)投工約810 個，改造后可將投工壓縮至350 個。

5）提升運輸系統(tǒng)安全性。原輔助運輸系統(tǒng)容易發(fā)生斷繩、跑車事故，極易造成人員傷害。鋼絲繩牽引卡軌車應(yīng)用前5 年后共發(fā)生3 起事故，新的鋼絲繩牽引卡軌車應(yīng)用后，5 年內(nèi)僅發(fā)生一起，事故率極大降低。

5 結(jié)論

在綜采面機械化生產(chǎn)程中，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車因其結(jié)構(gòu)簡單、操作安全等諸多優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用。該設(shè)備的應(yīng)用提升了3 倍多運輸效率，降低了10%電力消耗，減少了20%用工數(shù)量，特別是綜采工作面進行大型設(shè)備搬家時，優(yōu)勢表現(xiàn)明顯，很好地保證了綜采面作業(yè)安全，為KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車在其他綜采面更好應(yīng)用提供了借鑒。