無極繩絞車多尾輪布置在掘進工作面輔助運輸中的應用研究

成紹剛

（汾西礦業集團雙柳煤礦， 山西 柳林 033300）

引言

隨著礦井開采深度的不斷加大，煤礦井下巷道運輸線路也在進一步延長，輔助運輸工作面在實際工作過程中的管理工作成本較高，作業環境較差，同時工作組織難度也相對較大。礦井深部開采過程中會受到一些復雜地質條件因素的影響，在沿著煤層掘進巷道準備及回采時會出現明顯的波狀起伏情況，開采區域范圍內各巷道連接位置的彎道數量相對較多，同時受到開采區域巷道空間條件因素的影響，通風巷道和軌道上方圍巖結構夾角相對較小，并且不具備設置車場的工作條件，會進一步加大輔助運輸工作難度。如果使用分配調度絞車運輸工的方法，需要增加調度絞車設備、安全設備、停車場、司機人員、信號處理人員以及設備維修工作人員等。分段接力輔助運輸工作效率相對較低，安全風險較高，同時受外部環境干擾較大。

1 工程概況

本次煤礦井下回風巷道和開采巷道位于綜采工作面的西側區域，主要用于工作面回采工作過程中的物料運輸，也用于對回風巷道的回風和工作人員的工作使用。回風巷道和開采巷道設計走向長度為1 455.5 m，其中回風巷道在開采區域和煤礦開采區域軌道上方的圍巖結構之間形成貫通。

2 無極繩絞車工作原理

無極繩絞車屬于煤礦井下巷道鋼絲繩牽引運輸工作過程中的一種常見軌道運輸工的設備，經常用于一些長距離、大傾角以及大噸位的工作環境條件下，也經常在一些開采區域內部、上下山與回風巷道內部進行使用。無極繩絞車不經過轉載就可將物料直接運輸到指定位置，具有較高的物料運輸工作優勢，同時是取代傳統調度絞車以及實現物料連續性運輸工作的理想化設備。無極繩絞車主要由主機與輔助配套部件構成，其中主機結構部分主要由絞車張拉裝置、尾輪以及輪組所組成，輔助配套部件由饋電開關、信號裝置、通信裝置以及鋼絲繩等部件所構成[1]。

無極繩絞車通過電動機驅動端繩索牽引帶動，電動機設備是絞車的主要動力，供應來源主要通過使用變速箱和一對漸開線圓柱齒輪或者減速機傳遞動力獲得，有效借助絞車滾筒的旋轉，將鋼絲繩通過滾筒之間形成的摩擦力進行牽引，以此可以達到重物提升運輸的工作效果。通過使用機械張拉裝置，將鋼絲繩進行完全拉緊，鋼絲繩的張力大小會隨著實際牽引工作條件的變化而產生變化，可以有效防止鋼絲層在運輸工作過程中出現打滑或者松動等情況。通過開關磁阻或者頻率變化裝置，有效轉變原有電機的轉動速率，調整牽引工作速度，從而可以達到高負荷低轉速的工作狀態，不但可以全面提高設備的工作效率，同時可以進一步提高設備操作的安全性和穩定性。無極繩絞車在安裝尾輪區域范圍內，可以實現物料的直接運輸，不需要對運輸車輛展開物料的重新裝載，可減少人力倒車次數，進而降低工作人員的勞動強度，同時有效控制了管理人員的工作難度，并保證設備的故障率降到最低[2]。

3 無極繩絞車多尾輪現場布置應用

由于該開采區域范圍內，軌道上山在回風巷道連接口位置形成臺階，不具備繼續向上使用、調度絞車運輸物料以及設備運輸工的條件，因此在本次回風巷道掘進工作期間，使用開采區域煤上山運輸系統、調度絞車運輸物料及其相關工作設備。結合本次巷道的平面布置圖、剖面圖可知，如果使用以往的運輸工作方法，需要保證在回風巷道口安裝第一部調度絞車，同時將該巷道內部車場的物料及其相關設備直接輸送到回風巷道車場內部，然后再通過使用巷道當中的無極繩絞車將大量的物料及其相關設備直接運輸到施工作業場地。而通過使用無極繩絞車的多尾輪布置工作方法（見圖1），只需要分別在無極繩絞車的工作現場及其對應的作業區域范圍內，設置出相應的尾輪即可實現，在不同尾輪覆蓋區域內可以直接進行物料運輸，因此可以達到輔助運輸工作效果，提高物料運輸工作效率。

圖1 無極繩絞車尾輪

3.1 尾輪安裝位置

無極繩絞車安裝在回風巷道口向內大約20 m的位置，在無極繩絞車廠內部彎道位置安裝第1 個尾輪，同時在回風巷道的部門位置安裝第2 個尾輪，迎頭工作點附近區域安裝第3 個尾輪。

3.2 尾輪和輪組安裝

3.2.1 尾輪安裝

在尾輪安裝工作過程中，尾輪固定點設置在運輸線路的轉折點位置，承受整個系統的反向作用力，其中尾輪1 和尾輪2 作為固定尾輪，尾輪3 隨著工作面的掘進工作而產生移動，因此可以有效實現物料運輸距離的變化。為控制尾輪1 和尾輪2，在混凝土澆筑過程中需要做好基礎位置固定工作，尾輪3可以使用錨桿或者其他方式進行加固，即底板為巖石結構條件時，在施工當中需要使用螺紋鋼錨桿材料對尾輪部分進行加固處理，然后使用螺紋鋼進行二次保護。當底板作為煤層條件時，可以預先使用C20 混凝土材料進行基礎澆筑施工，然后再使用7根Φ20 mm×2 000 mm 的螺紋鋼錨桿材料對尾輪部分進行二次固定和防護處理[3]。

3.2.2 輪組安裝

為了有效適應煤礦巷道底部區域產生的波動起伏情況，沿著巷道運輸工作線路需要設置出一定數量的輪組，這樣可以有效防止在鋼絲繩抬高過程中車輛直接出現脫軌的情況，同時可以避免鋼絲繩受到巷道底板的摩擦影響。根據實際的工作方式，可以將輪組劃分為拖繩輪組、主壓繩輪組以及負壓繩輪組。根據煤礦巷道底板的起伏工作條件情況、坡度大小等，設置出一定數量的工作輪組。為了充分適應轉彎巷道的物料運輸工作的要求，需要根據實際工作現場的情況設置出一定數量的彎道輪組裝置，以保障巷道運輸的順利開展。

3.3 安全使用工作要求

1）在尾輪1 與尾輪2 的安裝工作中，要求尾輪上表面位置低于軌道的下表面，以此保證巷道內部的運輸車輛和牽引設備可以完全通過，同時使用專用的鐵道板對軌道進行充分加固處理，將鐵道板直接設置在尾輪結構之上，并且將其作為二次加固。

2）尾輪1 在固定過程中需要保證和軌道的安裝方向一致，保證尾輪在前進過程中和兩條軌道之間形成平行狀態，從而有效防止鋼絲繩在旋轉牽引過程中對軌道產生嚴重的摩擦和影響，同時防止鋼絲繩在運行方向上形成偏離。

3）因為尾輪1 和尾輪2 的安裝工作面高度都低于軌道的下表面位置，因此需要對每個尾輪的前進方向進行加固處理，同時在坡度變化的條件下加裝控制裝置，以防止鋼絲繩出現劇烈摩擦而使其產生不穩定影響。當局部位置空間不足時，需要使用專用的鐵道板有效替代原有的木質軌道，并且進行二次加固處理。

4）在跟車工作當中，如果牽引車輛到達機尾位置，需要及時發出停車的信號，或者使用停車按鍵進行人工手動停車。

5）需要進一步加強無極繩絞車各個尾輪部分的檢查和維護工作，如果發現滾軸產生異響問題時，需要及時查明其中的原因，并且對其進行加固處理。

6）無極繩絞車在工作過程中，如果產生鋼絲繩劇烈摩擦軌道底板問題，必須及時增加輪組，并且有效控制鋼絲繩的運轉工作狀態。在使用工作過程中尾輪的覆蓋區域兩邊位置都需要設置出相應的警戒線，禁止無關人員在鋼絲繩的運轉工作范圍當中逗留。由于安裝尾輪的附近區域會出現懸空，因此在使用專用鐵道板對軌道進行加固時，需要保證軌道底部位置可以充分填實，避免車輛經過此處時產生傾倒或者掉道情況。

4 結語

在此次巷道掘進工作過程中，通過使用無極繩絞車多尾輪布置方法，可以有效減少調度絞車安裝過程中的使用數量，減少物料的運輸工作環節，并且解決了分段接力運輸產生的效率低下問題，有效降低了輔助運輸工作過程中的風險，降低人力倒車的次數，進而有效降低了施工人員的工作強度，降低了煤礦井下的管理工作難度，以防止設備產生嚴重的安全事故。