長(zhǎng)距離綜采工作面無(wú)極繩絞車運(yùn)輸工藝研究與應(yīng)用

王立群

開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司東歡坨礦業(yè)分公司，中國(guó)·河北 唐山 064002

1 引言

隨著技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備升級(jí)改造，回采工作面機(jī)械化、自動(dòng)化水平不斷增強(qiáng)，回采工作面走向長(zhǎng)度不斷延長(zhǎng)，順槽運(yùn)輸距離不斷加大，推廣無(wú)級(jí)繩絞車連續(xù)運(yùn)輸?shù)倪m用范圍，同時(shí)引進(jìn)完善通訊、視頻監(jiān)控及安全防護(hù)系統(tǒng)，無(wú)級(jí)繩絞車在長(zhǎng)距離工作面運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)物料與運(yùn)人雙重功能，有效提高回采工作面運(yùn)輸能力和輔助運(yùn)輸工作的安全可靠性。

2 無(wú)極繩絞車連續(xù)運(yùn)輸?shù)捻?xiàng)目實(shí)施背景

某礦2091工作面本工作面位于-500水平南一采區(qū)，工作面可采走向長(zhǎng)2380m。風(fēng)道運(yùn)輸路線：2091回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷長(zhǎng)度260m，坡度13°，2091風(fēng)道2930m，坡度15°，2091回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與2091風(fēng)道巷道夾角120°，運(yùn)輸距離共計(jì)3200m。運(yùn)輸條件比較復(fù)雜。故設(shè)計(jì)無(wú)極繩絞車運(yùn)輸時(shí)依據(jù)坡度、距離、拐點(diǎn)等諸多因素綜合考慮[1]。

3 無(wú)極繩絞車選型計(jì)算

3.1 鋼絲繩的選用

第一，依據(jù)MT/T988—2006《無(wú)極繩連續(xù)牽引車》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第5.4.7的規(guī)定，絞車滾筒上繩襯直徑應(yīng)滿足以下要求：

①拋物線滾筒繩襯直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的50倍；

②繩槽式主滾筒繩襯直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的40倍，副滾筒直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的28倍。

第二，鋼絲繩選型為：28NAT6×19S+FC1670ZS432型鋼絲繩。

技術(shù)參數(shù)：公稱直徑28mm；近似重量（纖維芯）2.82kg/m；最小破斷拉力（纖維芯）/kN為432。

3.2 絞車計(jì)算

3.2.1 行車阻力計(jì)算

式中：G為梭車自重；G0為運(yùn)輸最大重量（含平板車重量）；βmax為運(yùn)行線路最大坡度；μ為鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)；qR為單位長(zhǎng)度鋼絲繩的重量；L為運(yùn)輸距離；g為重力加速度。

F＝25×1000×9.8×(0.02cos15o＋sin15o)＋2×0.25×2.82×9.8×3200

＝112357N＜120kN

3.2.2 無(wú)極繩連續(xù)牽引車初步選型

由以上行車阻力計(jì)算可知，能夠牽引25噸（含平板車重量）的載重上15°的坡，需要無(wú)極繩牽引絞車能夠提供不小于113kN的牽引力，SQ系列無(wú)極繩連續(xù)牽引車中SQ-120/132PZY型無(wú)極繩牽引絞車提供的牽引力符合要求，能保證在最大坡度時(shí)滿足工況運(yùn)輸要求。其中，SQ-120/132PZY絞車公稱牽引力120（kN）。

3.3 鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算

式中：n為鋼絲繩安全系數(shù)；QZ為28NAT6×19S+FC1670ZS432型鋼絲繩最小破斷拉力總和；Smax為鋼絲繩最大張力，Smax=119.6。

選用28NAT6×19S+FC1670ZS432型鋼絲繩滿足安全要求。

4 無(wú)極繩絞車設(shè)計(jì)方案

①絞車和張緊器平行于軌道布置。絞車和張緊器平行于軌道布置是采用導(dǎo)向輪和分繩輪把鋼絲繩引出至軌道，主、副鋼絲繩同時(shí)布置在軌道內(nèi)的形式。

②張緊裝置。為保證系統(tǒng)所需要的最小張緊力和吸收因梭車沿巷道上下起伏時(shí)鋼絲繩的松弛而多余的部分，系統(tǒng)頭部采用兩套五輪張緊器進(jìn)行張緊，尾部采用一套三輪張緊器輔助張緊，一臺(tái)絞車提供預(yù)張緊力。

③沿途布置相應(yīng)輪組。在巷道凸點(diǎn)處布置托繩輪組。為減少鋼絲繩與軌枕的摩擦，減少運(yùn)行阻力，每相距約20米布置一組托繩輪組。

在巷道低洼處分別布置壓繩輪組，防止鋼絲繩抬得過(guò)高而挑翻梭車。

所有輪組用螺栓、壓板固定在軌道底部，輪組底座上留有錨桿孔。

④梭車上帶有儲(chǔ)繩筒，可將多余鋼絲繩纏繞在梭車儲(chǔ)繩筒上，儲(chǔ)繩量可達(dá)到1200米。

⑤導(dǎo)繩輪及分繩輪打混凝土地基固定。

⑥為保障行人安全，在各岔道口配有語(yǔ)音報(bào)警器，在車輛運(yùn)行時(shí)發(fā)出“正在行車，注意安全”的語(yǔ)言和燈光提示，提醒行人注意運(yùn)行車輛。在機(jī)頭、機(jī)尾分別安裝過(guò)卷開關(guān)，防止因司機(jī)操作不慎使梭車撞上機(jī)頭的張緊器或機(jī)尾的尾輪。

⑦系統(tǒng)配有漏泄通信，適用于井下無(wú)極繩連續(xù)牽引車跟車員在跟車途中隨時(shí)與絞車司機(jī)進(jìn)行信號(hào)傳送和話音聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)、通話和沿線急停閉鎖等功能，使系統(tǒng)工作時(shí)更加安全、可靠和方便。系統(tǒng)配套設(shè)備有通信/信號(hào)基地臺(tái)、基地臺(tái)電源、漏泄電纜、通信/信號(hào)手機(jī)、雙向中繼器、負(fù)載盒、防爆三通及防爆電鈴、揚(yáng)聲器[2]。

5 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方案

5.1 為了系統(tǒng)安全運(yùn)行，巷道局部地方需要整改

①所有車場(chǎng)需進(jìn)行水平處理以便于摘掛鉤。摘掛鉤位置需將巷道作水平處理。

②運(yùn)送料車時(shí)，為防止車列在下坡時(shí)追尾掉道，可把較大坡道修整到平緩過(guò)渡。

5.2 張緊裝置的設(shè)計(jì)布置

由于巷道長(zhǎng)度L=3200米，無(wú)極繩連續(xù)牽引車在牽引距離長(zhǎng)的狀態(tài)下運(yùn)行阻力大。在設(shè)計(jì)預(yù)張緊力時(shí)，如果預(yù)張緊力設(shè)計(jì)過(guò)大，運(yùn)行在和列車在距張緊裝置較近地點(diǎn)時(shí)，張緊系統(tǒng)工作在重力極限狀態(tài)，張緊作用失效，造成牽引鋼絲繩打滑，甚至發(fā)生跑車事故。如果預(yù)張緊力設(shè)計(jì)過(guò)小，運(yùn)行載荷列車在距張緊裝置較遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，張緊系統(tǒng)工作在上線極限狀態(tài)，鋼絲繩變形量傳遞不到張緊裝置，牽引繩松弛，容易造成車輛撞擊，脫軌或者翻車，也有可能造成擠壓、拉斷鋼絲繩。在機(jī)尾附近的鋼絲繩存在預(yù)張緊力不足、余繩多情況，在牽引列車回程斜巷下坡運(yùn)輸時(shí)，容易造成車輛竄動(dòng)、撞擊甚至脫軌[3]。

為使?fàn)恳摻z繩具有足夠的張力，保證牽引鋼絲繩和傳動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生摩擦牽引力，防止?fàn)恳摻z繩與傳動(dòng)滾筒之間打滑，并解決以上兩個(gè)問(wèn)題。采用如下設(shè)計(jì)：一是機(jī)頭采用兩組五輪張緊器進(jìn)行張緊；二是機(jī)尾采用一臺(tái)回柱絞車加一套三輪張緊器，回柱絞車進(jìn)行預(yù)張緊，三輪張緊吸收機(jī)尾的余繩。

5.2.1 機(jī)頭張緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用兩套五輪張緊，鋼絲繩受力后延伸率為3.71‰，3200米長(zhǎng)鋼絲繩受力后延伸長(zhǎng)度約為12米，每套五輪張緊裝置可以吸繩約6.5米，兩套張緊裝置可以滿足吸收余繩的要求。

5.2.2 尾部張緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

尾部采用一臺(tái)14噸的回柱絞車和一個(gè)滑車及滑軌，還有一套三輪張緊及尾輪組成，尾輪和張緊裝置都固定在滑車上，絞車固定在滑道上，滑道錨固在基礎(chǔ)上，用絞車對(duì)系統(tǒng)提供預(yù)張緊力，張緊鋼絲繩后把滑車固定在滑道上。三輪張緊裝置作為輔助張緊裝置用來(lái)吸收尾部余繩，確?；爻誊囕v下運(yùn)時(shí)尾車后鋼絲繩無(wú)余繩，安全運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)極繩絞車在長(zhǎng)距離復(fù)雜條件下綜采工作面順槽輔助運(yùn)輸不僅提高了工作效率，同時(shí)安全系數(shù)也有較大提高?？朔隧槻凼褂谜{(diào)度絞車對(duì)拉的落后工藝，杜絕了工力浪費(fèi)的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)減人提效的目標(biāo)，為后續(xù)同等條件的工作面無(wú)極繩絞車輔助運(yùn)輸積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。