KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車(chē)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(tuán)公司東曲煤礦， 山西 太原 030200）

引言

煤炭生產(chǎn)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)用于對(duì)人員、設(shè)備、材料的運(yùn)輸，其運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)存在安全性差、輔助運(yùn)輸人員多、運(yùn)輸效率低等諸多問(wèn)題，決定在12511 綜采面采用鋼絲繩牽引卡軌車(chē)，以提升卡軌車(chē)運(yùn)送人員的安全性，降低井下運(yùn)輸系統(tǒng)故障率，對(duì)保證煤礦穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)具有很好的指導(dǎo)意義[2]。

1 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車(chē)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(zhǎng)327.4 m，煤層平均厚度7.32 m，設(shè)計(jì)采高6.2 m，原煤水分含量偏大，煤塵具有較強(qiáng)爆炸性[3]。12511 工作面原煤采用綜合化、機(jī)械化開(kāi)采，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車(chē)恰好適應(yīng)了長(zhǎng)距離、大傾角、多變坡、大噸位工況井下運(yùn)輸作業(yè)任務(wù)，如工作面開(kāi)采集，材料、設(shè)備、人員的運(yùn)輸，液壓支架的轉(zhuǎn)載[4]。

KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車(chē)借鑒國(guó)內(nèi)外卡軌車(chē)的技術(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)，是一種基于國(guó)際輕軌全程卡軌運(yùn)行的成套繩牽引軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，是對(duì)井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和提高?？ㄜ壾?chē)運(yùn)輸系統(tǒng)主要由絞車(chē)、張緊裝置、梭車(chē)和尾輪及輪組組成，鋼絲繩將運(yùn)輸系統(tǒng)串聯(lián)。

2 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車(chē)結(jié)構(gòu)的選型

2.1 絞車(chē)的結(jié)構(gòu)選型

絞車(chē)是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，主要由動(dòng)力總成、驅(qū)動(dòng)部分等組成，絞車(chē)選型參數(shù)如表1 所示。動(dòng)力總成是絞車(chē)的動(dòng)力部分，絞車(chē)驅(qū)動(dòng)部是絞車(chē)的牽引部分，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩運(yùn)行以牽引卡軌制動(dòng)車(chē)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(chē)技術(shù)參數(shù)

圖1 絞車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 張緊裝置的選型

鋼絲繩牽引卡軌車(chē)時(shí)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(dòng)輪組、定輪組、張緊力下降保護(hù)裝置、配重和防護(hù)網(wǎng)等組成，如下頁(yè)圖2 所示。張緊裝置設(shè)計(jì)增加了張緊力下降保護(hù)裝置，對(duì)系統(tǒng)中張緊力進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)，滿足了《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。

圖2 卡軌車(chē)張緊裝置

2.3 卡軌制動(dòng)車(chē)的選型

卡軌制動(dòng)車(chē)用來(lái)連接礦車(chē)、材料車(chē)、卡軌乘人車(chē)等車(chē)列，完成安全制動(dòng)，通過(guò)碰頭實(shí)施車(chē)列連接?？ㄜ壷苿?dòng)車(chē)車(chē)架安裝有前后轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架上的卡軌裝置保證在車(chē)列運(yùn)行過(guò)程中的全程卡軌。緊急制動(dòng)有自動(dòng)制動(dòng)與手動(dòng)制動(dòng)兩套系統(tǒng)，自動(dòng)制動(dòng)通過(guò)液壓系統(tǒng)完成自動(dòng)制動(dòng)過(guò)程，緊急情況下跟車(chē)司機(jī)通過(guò)手動(dòng)制動(dòng)閥完成手動(dòng)制動(dòng)過(guò)程。

卡軌制動(dòng)車(chē)主要由車(chē)架、車(chē)廂、轉(zhuǎn)向架、卡軌裝置、液壓系統(tǒng)、制動(dòng)裝置、儲(chǔ)繩筒等組成，如圖3 所示。轉(zhuǎn)向架具有多個(gè)自由度，可最大程度適應(yīng)井下軌道變化。除輪架相對(duì)于搖枕軸的回轉(zhuǎn)、搖枕軸相對(duì)車(chē)架的回轉(zhuǎn)外，增加整體轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)自由度以適應(yīng)軌道陰陽(yáng)路況。同時(shí)，牽引板安裝在轉(zhuǎn)向架上，對(duì)于垂直凹點(diǎn)彎道及壓繩輪組的通過(guò)性較好。此外，轉(zhuǎn)向架上的彈簧保證了卡軌車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中具有較好的減震性能。內(nèi)限外卡整體浮動(dòng)式卡軌裝置，限位輪和卡輪整體浮動(dòng)，增大了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行全程卡軌不掉道。同時(shí)增加回轉(zhuǎn)軸承及推力軸承、增加潤(rùn)滑措施能有效降低運(yùn)行阻力。

2.4 卡軌乘人車(chē)的選型

卡軌乘人車(chē)主要由行走部（前、后轉(zhuǎn)向架）、卡軌裝置、車(chē)廂、車(chē)架、碰頭、連桿等組成。行走部包括帶的前、后轉(zhuǎn)向架?？ㄜ壯b置和卡軌制動(dòng)車(chē)相同。車(chē)廂整體為由角鋼及鋼管組焊而成的框架結(jié)構(gòu)，車(chē)門(mén)設(shè)有防護(hù)鏈。車(chē)架是乘人車(chē)的主要承力部件，見(jiàn)圖4。

圖3 卡軌制動(dòng)車(chē)

圖4 卡軌乘人車(chē)

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

卡軌車(chē)工作環(huán)境溫度為5～40℃，環(huán)境相對(duì)濕度不超過(guò)85%（+25℃），海拔高度不超過(guò)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(yùn)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(chē)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(duì)作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)知識(shí)培訓(xùn)；對(duì)車(chē)輛起動(dòng)器、通訊、電氣設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查擋車(chē)器、道岔是否打開(kāi)，確保軌道無(wú)雜物，路基無(wú)地質(zhì)變形，檢查車(chē)列各處連接的可靠性；確定載重車(chē)無(wú)過(guò)載或偏載情況。

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

4 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車(chē)的應(yīng)用效果

1）減少費(fèi)用支出。在12511 綜采工作面原輔助運(yùn)輸系統(tǒng)配備人員80 名，鋼絲繩牽引卡軌車(chē)應(yīng)用后60 名人員即可滿足需要，按日工資300 元計(jì)算，每年可減少工資支出144 萬(wàn)元。原輔助運(yùn)輸系統(tǒng)每年的檢修費(fèi)用約90 萬(wàn)元，采用鋼絲繩牽引卡軌車(chē)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)每年檢修費(fèi)用為78 萬(wàn)元，可減少12 萬(wàn)元的維修費(fèi)用。

2）減少設(shè)備數(shù)量。原輔助運(yùn)輸系統(tǒng)裝備總共有325 臺(tái)設(shè)備，鋼絲繩牽引卡軌車(chē)應(yīng)用后可簡(jiǎn)化19 輛卡軌車(chē)和1 部單軌吊即可滿足整個(gè)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的生產(chǎn)需求，極大方便了管理和維護(hù)。

3）采用新的控制系統(tǒng)，減少電力能源消耗。原輔助運(yùn)輸系統(tǒng)每年電耗約167 萬(wàn)元，采用新的控制系統(tǒng)后電耗全年費(fèi)用約147 萬(wàn)元，可減少每年20 萬(wàn)元的電力消耗。

4）提高了運(yùn)輸效率。原綜采工作面輔助運(yùn)輸系統(tǒng)1 t 物料從地面至工作面需要3 h，新的運(yùn)輸系統(tǒng)1 t 物料從地面運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)投工約810 個(gè)，改造后可將投工壓縮至350 個(gè)。

5）提升運(yùn)輸系統(tǒng)安全性。原輔助運(yùn)輸系統(tǒng)容易發(fā)生斷繩、跑車(chē)事故，極易造成人員傷害。鋼絲繩牽引卡軌車(chē)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(chē)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(jī)械化生產(chǎn)程中，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車(chē)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安全等諸多優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。該設(shè)備的應(yīng)用提升了3 倍多運(yùn)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(jìn)行大型設(shè)備搬家時(shí)，優(yōu)勢(shì)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(chē)在其他綜采面更好應(yīng)用提供了借鑒。