礦井無極繩絞車壓繩裝置改進(jìn)及其應(yīng)用

羅 笑

（潞安集團(tuán)慈林山煤業(yè)公司夏店煤礦，山西 長治 046000）

大部分運(yùn)輸順槽地勢(shì)起伏較大，因此，利用無極繩絞車運(yùn)輸大型設(shè)備時(shí)，鋼絲繩的張緊力過大，一方面容易導(dǎo)致鋼絲繩從壓繩裝置內(nèi)彈出威脅運(yùn)輸人員的人身安全，如果鋼絲繩彈出過高，鋼絲繩會(huì)與工作面頂板直接產(chǎn)生較大的摩擦，加快鋼絲繩的磨損速度；另一方面，如果壓繩裝置的轉(zhuǎn)軸固定不牢靠，壓繩輪會(huì)與鋼絲繩共同彈出，造成較大的安全隱患。夏店煤礦井下安裝有10余部無極繩絞車，因此，有必要對(duì)無極繩絞車壓繩裝置進(jìn)行改進(jìn)，以提高夏店煤礦設(shè)備運(yùn)輸時(shí)的安全系數(shù)及其效益。

1 傳統(tǒng)壓繩裝置受力情況分析

礦用無極繩絞車壓繩裝置包括彈簧、壓繩輪、轉(zhuǎn)軸、機(jī)架4部分組件。其中壓繩輪與鋼絲繩直接接觸，其主要作用是控制鋼絲繩導(dǎo)向及壓繩，同時(shí)，降低鋼絲繩的摩擦阻力。彈簧的主要作用是對(duì)壓繩輪進(jìn)行復(fù)位，轉(zhuǎn)軸部分具有鉸接作用，機(jī)架主要控制壓繩裝置的整體強(qiáng)度?，F(xiàn)對(duì)同一坡度及起伏較大兩種巷道條件下的運(yùn)輸過程中傳統(tǒng)壓繩裝置的受力情況進(jìn)行分析。

1.1 同一坡度巷道時(shí)裝置受力情況分析

壓繩裝置安裝巷道坡度不變時(shí)，裝置中的壓繩輪不受豎直向上的彈力作用，減少了對(duì)鋼絲繩的摩擦因數(shù)及導(dǎo)向作用，運(yùn)輸過程中，彈簧基本沒有受到水平推力的作用，可以使壓繩輪及時(shí)復(fù)位。壓繩裝置受力分析如圖1所示，F(xiàn)為鋼絲繩在壓繩輪位置時(shí)所受到的彈力，L為彈力F所受力臂長度。

圖1 壓繩裝置受力

1.2 起伏巷道時(shí)裝置受力分析

由于起伏巷道的坡度不同，因此，此處以α表示巷道坡度，以β表示壓繩偏角，鋼絲繩的張緊力用T表示，其所受豎直向上彈力用F表示，則有：

由于壓繩偏角與巷道坡度成正比，因此，α越小，則β值越小，sinβ值越小，此時(shí)，鋼絲繩所受豎直向上的彈力F越小。同理，α越大，則β值越大，sinβ值越大，此時(shí)，鋼絲繩所受豎直向上的彈力F越大。因此，在起伏較大的巷道運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸設(shè)備的重量越重，鋼絲繩的張緊力越大，其受到的豎直向上的彈力F越大，運(yùn)輸過程中，越容易發(fā)生鋼絲繩彈出現(xiàn)象。

2 新型壓繩裝置及其受力分析

2.1 新型壓繩裝置原理分析

在傳統(tǒng)壓繩裝置的基礎(chǔ)上，將壓繩輪的壓繩方式由原來的斜彈壓繩方式改造成平推壓繩。改造的原理為：利用兩組跑道輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓繩裝置上的轉(zhuǎn)軸，跑道輪兩側(cè)具有輪緣，且采用滾動(dòng)軸承工藝，運(yùn)行時(shí)摩擦因數(shù)較小，且不會(huì)發(fā)生掉道現(xiàn)象；同時(shí)，利用卡片對(duì)輪軸對(duì)進(jìn)行鎖緊，避免輪軸對(duì)發(fā)生連軸轉(zhuǎn)。跑道輪平推滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)平推壓繩，保證壓繩平穩(wěn)，避免運(yùn)行時(shí)卡別現(xiàn)象發(fā)生。新型裝置仍利用彈簧對(duì)壓繩輪進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)無極繩梭車通過裝置時(shí)，主壓繩輪被梭子撞開后向兩側(cè)平推，待梭車通過后，受彈簧彈力作用，壓繩輪及時(shí)復(fù)位，確保鋼絲繩運(yùn)行中不會(huì)脫出。新型壓繩裝置如圖2所示。

2.2 新型壓繩裝置的受力分析

圖2為改進(jìn)后的壓繩裝置受力示意圖。圖2中F為鋼絲繩在壓繩輪位置時(shí)所受到的彈力，T為平推力，L-T所受力臂長度，此時(shí)，壓繩輪所受力矩M為：

在無極繩絞車運(yùn)行過程中，壓繩輪受跑道輪的限制作用不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此，鋼絲繩不會(huì)發(fā)生彈出現(xiàn)象。

圖2 新型壓繩裝置受力

3 防鋼絲繩彈出、脫繩措施

（1）增大軌道巷道的豎曲線半徑，減小巷道起伏的坡度，受煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件的影響（煤層傾角、構(gòu)造等），巷道掘進(jìn)過程中不可能沿同一坡度作業(yè)，因此，整條巷道起伏較多，但應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)及生產(chǎn)情況，盡可能降低巷道坡度，增大運(yùn)輸過程中的安全系數(shù)。再者，根據(jù)2016《山西省煤礦機(jī)電裝備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求：無極繩絞車的運(yùn)輸豎曲線半徑不小于20m，因此，要盡可能地增大軌道巷道的豎曲線半徑，從而降低壓繩裝置的數(shù)量和鋼絲繩彈出、脫繩事故。

（2）采用重型壓繩輪、高強(qiáng)度彈簧及機(jī)架，并將傳統(tǒng)的兩組壓繩輪改造為3組并列的壓繩輪，且三組壓繩輪采用同一機(jī)架連接，整體穩(wěn)定性強(qiáng)，變形小。當(dāng)無極繩梭車經(jīng)過第一組壓繩輪時(shí)，該壓繩輪的彈簧彈開，第二、三組壓繩輪依然處于閉合狀態(tài)，同樣，無極繩梭車經(jīng)過第二組壓繩輪時(shí)，該壓繩輪的彈簧彈開，第一、三組壓繩輪依然處于閉合狀態(tài)，這樣可以保證在梭車通過時(shí)，鋼絲繩始終處于一組壓繩輪內(nèi)，避免鋼絲繩脫繩。

（3）在大坡度底彎段增加壓繩輪的數(shù)量，保證運(yùn)輸重量重的設(shè)備時(shí)，不會(huì)發(fā)生鋼絲繩彈出、脫繩現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

改進(jìn)后的新型無極繩絞車壓繩裝置，將原來的斜彈壓繩方式改造成平推壓繩，使運(yùn)輸過程中的鋼絲繩脫繩、彈出危險(xiǎn)大大降低，提高了運(yùn)輸安全系數(shù)。改進(jìn)后，車輛掉道事故降低，提高了礦井運(yùn)輸效率。改進(jìn)后的壓繩裝置大大降低了起伏巷道使用無極繩絞車運(yùn)輸事故的發(fā)生，有效地保證了礦井安全生產(chǎn)。