無極繩絞車在煤礦中的應(yīng)用及優(yōu)化改進

韓美苗

（晉能控股煤業(yè)集團四老溝礦，山西 大同 037031）

引言

無極繩絞車被廣泛應(yīng)用于四老溝礦采掘工作面以及主副斜井內(nèi)，無極繩絞車投入使用后提高了輔助運輸效率，但是由于原有的無極繩絞車輔助運輸系統(tǒng)相對復(fù)雜，運輸時勞動作業(yè)強度大，安全管理環(huán)節(jié)多以及安全系數(shù)低等，嚴重制約著輔助運輸安全及運輸效率。為了進一步提高礦井輔助運輸效率，四老溝礦決定對原無極繩絞車運輸系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，以保證輔助運輸安全。

1 無極繩絞車應(yīng)用特點

目前我國中大型煤礦采用的連續(xù)輔助運輸設(shè)備主要包括無軌膠輪車、無極繩絞車、單軌吊車以及齒軌卡軌車等，但是根據(jù)四老溝礦生產(chǎn)條件以及煤礦運輸水平等限制，為了便于設(shè)備安裝以及提高經(jīng)濟效益，決定對四老溝礦以無極繩絞車為主輔助運輸設(shè)備，其他作為輔助運輸[1-2]。

1.1 無極繩絞車運輸結(jié)構(gòu)原理

1）無極繩絞車結(jié)構(gòu)組成：四老溝礦安裝的無極繩絞車主要由主機、張緊裝置、梭車、主副壓繩輪、尾輪、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等部分組成，具體技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 無極繩絞車主要技術(shù)參數(shù)

2）工作原理：無極繩絞車在使用時通過絞車電機提供驅(qū)動力，利用滾筒轉(zhuǎn)動使環(huán)形鋼絲繩與滾筒之間的摩擦作用，實現(xiàn)鋼絲繩運動，從而實現(xiàn)拉運車輛的目的。無極繩鋼絲繩中梭車主要用于對各類車輛牽引，同時具有固定鋼絲繩和儲存鋼絲繩的作用，梭車前后兩端設(shè)置為碰頭結(jié)構(gòu)，主要用于頂車或拉車。

1.2 無極繩絞車主要結(jié)構(gòu)特點

1）無極繩絞車結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、工作可靠。無極繩絞車主要采用機械傳動方式，設(shè)置兩套制動系統(tǒng)，可靠性高且結(jié)構(gòu)緊湊；按鈕控制，操作方便，極大降低了對工人的操作要求。

2）一機多用，用途廣。無極繩絞車既可用在順槽，也可用在采區(qū)上（下）山，還可布置在集中軌道巷，又能為掘進后配套服務(wù)。

3）布置靈活，適應(yīng)性強。無極繩絞車可實現(xiàn)巷道水平轉(zhuǎn)彎運輸；配置靈活，安裝便捷，尾輪固定簡單，適應(yīng)運輸距離變化，可快捷移動；容繩量大，牽引距離長，運行費用低；連續(xù)運輸，安全高效。

1.3 無極繩絞車在實際應(yīng)用中存在的問題

目前四老溝礦井下共計安裝無極繩絞車27臺，主要擔負著上下水平設(shè)備、物料提升，采掘工作面設(shè)備運輸?shù)?，雖然無極繩絞車投入使用后提高了井下輔助運輸效率，降低了輔助運輸勞動作業(yè)強度，但是由于無極繩絞車自身結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致在輔助運輸過程中頻繁出現(xiàn)故障，如掉道、尾輪固定不到位等，嚴重影響著無極繩絞車運輸效率，根據(jù)四老溝礦大型設(shè)備管理隊統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2021年上半年井下無極繩絞車共計發(fā)生8起掉道、車輛碰撞以及車輛刮卡事故，嚴重威脅著輔助運輸安全。

2 無極繩絞車優(yōu)化改進

為了進一步提高煤礦井下無極繩絞車運輸效率，降低輔助運輸事故率，四老溝礦決定對井下無極繩絞車結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進。

2.1 加裝尾車

通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，無極繩絞車在運輸過程中由于受巷道坡度起伏影響，運輸物料時車輛之間的連接裝置易松動，很容易造成車輛碰撞事故，特別是在運輸長料車時，在起伏段采用繩扣時很容易掉道，而采用硬連接時在直線段運輸可以減少掉道現(xiàn)象，但是在拐彎段由于連接裝置柔性差，同樣會造成掉道事故。所以決定加裝尾車，尾車主要安裝在尾端車后方，將尾車卡繩器固定在主繩上，運輸時尾車與其他車輛同步運行，從而達到預(yù)防車輛掉道的目的。

2.2 鋼絲繩布置優(yōu)化

無極繩絞車主要包括主繩和副繩，傳統(tǒng)絞車主副繩全部布置在軌道內(nèi)，鋼絲繩這種布置方式雖然結(jié)構(gòu)相對緊湊，但是在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，主副鋼絲繩布置在軌道內(nèi)時，會造成托、壓繩輪全部集中布置在軌道內(nèi)，主副繩相互干擾，導(dǎo)致主副繩跳出繩槽，以及副繩、繩輪與運輸車輛剮蹭現(xiàn)象，從而威脅著輔助運輸安全。四老溝礦大型設(shè)備管理隊通過技術(shù)研究，決定對鋼絲繩布置方式進行優(yōu)化，將主繩及托繩輪布置在軌道內(nèi)，將副繩及壓繩輪裝置布置在軌道左側(cè)，通過實際應(yīng)用效果來看，鋼絲繩布置優(yōu)化后未發(fā)生鋼絲繩跳槽以及鋼絲繩與車輛碰撞現(xiàn)象。

2.3 尾輪固定方式優(yōu)化改進

無極繩絞車尾輪傳統(tǒng)采用錨桿（索）進行固定，對于固定式絞車采用此種方式進行尾輪固定式滿足運輸需求，但是對于采掘工作面，隨著工作面延伸絞車也隨之移動，而此時采用傳統(tǒng)錨桿固定尾輪時，不僅工序復(fù)雜、勞動作業(yè)強度、成本費用高，而且不利于無極繩絞車安全穩(wěn)定運輸；對此技術(shù)人員通過該技術(shù)研究，設(shè)計了一套移動液壓式尾輪固定裝置，該裝置主要由船型底滑板、調(diào)角液壓缸鉸接座、調(diào)角液壓缸、支撐液壓缸、牽引固定座、支撐液壓缸等部分組成，如圖1所示。

使用時將無極繩絞車尾輪固定在船型底滑板，然后采用兩根液壓缸支撐在頂板上，實現(xiàn)無極繩絞車尾輪固定，該固定方式便于操作，與傳統(tǒng)尾輪固定方式相比，降低了勞動作業(yè)強度，滿足采掘工作面無極繩絞車輔助運輸需求。

2.4 絞車道岔優(yōu)化改進

傳統(tǒng)無極繩絞車運輸過程中，鋼絲繩在過道岔彎軌時，為了防止車輛擠壓鋼絲繩或者鋼絲繩與軌道磨蹭，采用軌道割豁口的方法使鋼絲繩通過道岔。但是在實際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩受壓力作用在過道岔時鋼絲繩中心線存在變化差，導(dǎo)致鋼絲繩不能準確通過豁口，從而造成鋼絲繩被車輛擠壓嚴重，影響著輔助運輸安全。

傳統(tǒng)道岔采用彎軌活動連接方式，采用人工搬道岔方式，不僅勞動作業(yè)強度大，而且危險系數(shù)高，很容易造成車輛掉道。后期通過在道岔兩端安裝壓繩輪使鋼絲繩壓入道岔下平面，但是通過應(yīng)用發(fā)現(xiàn)在此處鋼絲繩及壓繩輪受力大，很容易出現(xiàn)斷繩事故。技術(shù)人員通過研究決定，將風(fēng)缸驅(qū)動裝置與道岔連接，在道岔下方安裝一個壓繩器，在正常直線運輸時，鋼絲繩位于軌道內(nèi)外兩側(cè)不收影響，當通過彎軌時壓繩器及時將鋼絲繩壓入軌道下方，從而有效解決了鋼絲繩被擠壓、磨損等技術(shù)難題[3-5]。

圖1 移動液壓式尾輪固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.5 絞車驅(qū)動輪制動方式改進

傳統(tǒng)無極繩絞車在使用時，只有電機對輪處采取制動，同時在減速器一端安裝安全制動器，但是該制動方式只能保證絞車正常運行以及工作制動，一旦出現(xiàn)減速機短軸、軸承變形時，制動失效很容易出現(xiàn)跑車撞車事故。所以技術(shù)人員通過研究，針對無極繩絞車安裝了一套驅(qū)動輪液壓制動閘，液壓制動閘采用獨立的液壓系統(tǒng)，利用液壓油缸實現(xiàn)快速制動作用。

液壓制動閘具有手動和自動兩種制動模式，一旦絞車超速15%時自動進行制動。通過實驗發(fā)現(xiàn)，液壓制動閘在制動過程中制動力達絞車牽引力1.5倍以上。無極繩絞車安裝液壓制動閘后大大提高了絞車制動效果，有效防止了跑車事故發(fā)生[6-7]。

3 結(jié)語

2021年2月四老溝礦大型設(shè)備管理隊對井下27臺無極繩絞車進行優(yōu)化改進，截至2021年10月通過8個月實際應(yīng)用效果來看，井下無極繩絞車優(yōu)化改進后，大大提高了絞車輔助運輸效率，保證了輔助運輸安全，絞車故障率降低至3%以下，設(shè)備維修費用降低20余萬元，取得了顯著應(yīng)用成效。