SQ-160型双绳牵引无极绳连续牵引绞车在煤矿中的应用

刘向军,富鑫

(内蒙古满洲里市扎赉诺尔煤业公司灵露煤矿,内蒙古 021410)

SQ-160型双绳牵引无极绳连续牵引绞车在煤矿中的应用

刘向军,富鑫

(内蒙古满洲里市扎赉诺尔煤业公司灵露煤矿,内蒙古 021410)

近几年，随着煤矿现代化步伐的不断加快，应用于煤矿生产的机械设备体积不断增大、设备重量不断增加；并伴随着开采技术的不断提高，复杂煤层开采越来越多，这就急需研究出一种新的运输设备，在运输安全第一的前提下能够解决煤矿井下超大吨位、超远距离、超大运量、大倾角、多边坡、多弯曲巷道的辅助运输工具。SQ-160/160 PS无极绳连续牵引车正是针对上述工况的煤矿辅助运输设备，牵引力为160kN，用以实现井下特大吨位、大倾角、长距离工况条件下的运输，在辅助运输领域填补了国内空白。

无极绳绞车;辅助运输;超大吨位;超远距离;超大运量;大倾角;多边坡;多弯曲巷道

1 无极绳绞车的用途

无极绳绞车是以钢丝绳为牵引构件利用钢丝绳循环往复，牵引固定在钢丝绳上的车辆或其他装备前进，从而解决矿井辅助运输问题的一种新型的被迅速推广的煤矿辅助运输装备。它用于煤矿井下工作面顺槽和轨道巷材料、设备的连续运输。

我矿一采区轨道下山在建设初期设计院设计的是利用单绳缠绕式提升机作为物料运输的提升设备，但由于我矿一采区轨道下山坡度较小，甩车难度较大；巷道地质构造复杂，绞车机头硐室施工难度大；现代化矿井机电设备选型大从运输安全方面考虑等原因，矿领导通过考察和论证决定使用常州科研试制中心有限公司新产品SQ-160/160 PS型双绳牵引无极绳连续牵引绞车。

2 SQ-160/160 PS型双绳牵引无极绳连续牵引绞车的构成

双绳牵引无极绳连续牵引绞车驱动方式为双滚筒抛物线式，调速方式采用变频无极调速方式；制动方式采用电液与手闸双制动形式；张紧方式采用机械重锤式张紧。它主要由牵引绞车、张紧装置、平衡装置、制动梭车、组合轮组、护轨装置、过渡车及电控、监控设备组成。

图1 无极绳绞车机头布置图

3 我矿一采区轨道下山无极绳绞车选型

3.1 一采区轨道下山巷道工况条件：

我矿轨道下山全长1100m，上部倾角7°45′，下部倾角6°，最大坡度9°，设有上部甩车场、下部平车场，中间左侧四个片口、右侧三个片口，甩车场岔尖到顺槽落平点的轨道距离为24m。运输最大单间重量为40T，要求系统能够运输人员。

3.2 无极绳绞车的选型计算

(1)钢丝绳的选用

①依据MT/T988-2006《无极绳连续牵引车》行业标准第5.4.7的规定，绞车滚筒上绳衬直径应满足以下要求：

(a)抛物线滚筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的50倍；

(b)绳槽式主滚筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的40倍，副滚筒直径至少应为牵引钢丝绳直径的28倍。

SQ型无极绳绞车钢丝绳选用标准如表1所示：

表1

②部分钢丝绳技术参数

表2

③钢丝绳初步选型

双绳系统，初步选型为：24NAT6×19S+FC1670ZS317型钢丝绳。

3.3 绞车选型计算

(1)行车阻力计算

图2

F=(G+G0)(0.02cosβmax+sinβmax)g+4μqRgL

式中:F—需要的牵引力,kN;

G—最大运输重量(含平板车重量),T,G=42T;

G0—梭车重量+4辆过渡车重量,T,G0=4.5+10T;

0.02—矿车行车阻力;

βmax—运行线路最大坡度,°,βmax=9°;

4—钢丝绳根数;

μ—钢丝绳摩擦阻力系数；μ=0.25;

qR—单位长度钢丝绳的重量,kg/m,qR=2.07kg/m;

L—运输距离(按长的计算)；m,L=1100m;

g—重力加速度；N/kg,g=9.8N/kg。

F=(42+14.5)×(0.02×cos9°+sin9°)×1000×9.8+4×0.25×2.07×1100×9.8

F=120kN

(2)无极绳连续牵引车选型说明

由以上行车阻力计算可知，能够牵引42吨(含平板车重量)的载重，使用过渡车通过9°的坡，需要无极绳牵引绞车能够提供不小于120kN的牵引力，且要求电机工频运输时速度较快。考虑到电机留有适当的功率富余，选用SQ-160/160 PS型变频式双绳牵引无极绳连续牵引车符合要求，其技术参数如下：

表3

3.4 钢丝绳强度验算

(1)钢丝绳张力计算

式中：n—摩擦力备用系数，可取n=1.1～1.2;

μ—钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数，可取μ=0.14;

α—钢丝绳在驱动轮上的总围抱角，α=7π。

S1≈3.2(kN)

S4≈63.2(kN)

(2)安全系数校核

式中：n—钢丝绳安全系数；

QZ—24NAT6×19S+FC1670ZS317型钢丝绳最小破断拉力总和；

Smax—钢丝绳最大张力，Smax=S4。

钢丝绳许用安全系数为：

[n]=5-0.001LE=5-0.001×1100=3.9

式中:LE—由绞车至尾轮的钢丝绳长度，取LE=1100m。

2014年3月以来，武定门闸每天开闸下泄水量超过200万t，源源活水注入使河道水质有了明显改善，水质符合城市河道景观水标准。秦淮河似乎又恢复了碧波荡漾的昔日美景。“引江换水”为2013年南京亚青会的举办和即将召开的2014年青奥会作出了积极贡献。

同时，《煤矿安全规程》中规定安全系数不得小于3.5，两者比较取大值，必须n≥3.5。

∵n≈6.09>3.8

∴选用24NAT6×19S+FC1670ZS317型钢丝绳满足安全要求。

3.5 运物制动力校核

牵引42吨(含平板车重量)的载重上9°的坡，所产生的下滑力如下：

F=(42+14.5)×1000×9.8×sin9°≈86.6(kN)

制动梭车制动力：F= 240(kN)

满足《煤矿安全规程》中1.5倍制动力的要求。

3.6 人员运输

本系统可用于运送人员,系统运人要求运距内巷道最大坡度不超过15°。

(1)行车阻力计算(人员运输)

图3 煤矿用起伏巷普轨乘人装置

F=(2G+G0)(0.02cosβmax+sinβmax)g+2μqRgL

式中:G0—运输最大重量

F=(2×4.5+11.1)×1000×9.8×(0.02×cos9°+sin9°)+4×0.25×2.07×9.8×1100≈57(kN)

(2)钢丝绳强度验算(人员运输)

由于SQ-160/160 PS双绳牵引无极绳连续牵引车驱动方式为双滚筒抛物线式，在安装双绳平衡装置后单根钢丝绳上的牵引力为总牵引力的一半，即

①钢丝绳张力计算

式中：n—摩擦力备用系数，可取n=1.1～1.2;

μ—钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数，可取μ=0.14;

α—钢丝绳在驱动轮上的总围抱角，α= 7π。

S1≈1.65(kN)

S4≈30.15(kN)

②安全系数校核

式中：n—钢丝绳安全系数；

QZ—24NAT6×19S+FC1670ZS317型钢丝绳最小破断拉力总和；

Smax—钢丝绳最大张力，Smax=S4。

选用钢丝绳均满足人员运输时对钢丝绳的安全系数要求。

(3)人车制动力校核

两辆制动梭车+3节载满人员的人车(载员15人/节)的车列在9°的坡上产生的下滑力如下：

F′=(2×4.5+11.1)×1000×9.8×sin9°≈30.8(kN)

单节制动梭车制动力：F= 240(kN)

在最大坡度上,当钢丝绳断裂后,制动安全系数K=240×2÷30.8≈15.5;

在最大坡度上,三节人车与一辆制动梭车脱节后,下滑力为

F′=(4.5+11.1)×1000×9.8×sin9°≈23.9(kN)

制动安全系数为K=240÷23.9≈10;

满足《煤矿安全规程》中1.5倍制动力的要求。

3.7 选型设计结论

选用的SQ-160/160 PS型双绳牵引无极绳连续牵引车。

牵引力满足上述工况条件下的使用；选用钢丝绳均符合《煤矿安全规程》中对钢丝绳安全系数的要求，即运物时不小于3.5，运人时不小于6；制动力也满足《煤矿安全规程》中相关要求。

4 SQ-160/160 PS双绳牵引无极绳连续牵引绞车甩车方式

无极绳连续牵引车只负责运输区间内的辅助运输，若要由轨道巷向工作面顺槽内运料，需要采取过渡车。过渡车具有拉串车车列、推串车车列的功能。

需要偏口甩车时，根据偏口实际情况，制动梭车先连接2～4辆过渡车，然后用过渡车连接物料，用过渡车来实现偏口甩车。当平时不需要偏口甩车时，过渡车存放在车场内。

当将串车车列从各片车场内牵引到下山轨道时，采用拉车方式；当将串车车列从下山轨道牵引到各不同片车场轨道时，采用推车方式。甩车时，过渡车的车身位于单开道岔曲线的弦上，是直线状态；过渡车的二组摇枕车轮组铰接于车身上，车身承担甩车时的拉、推作用力。过渡车的每个摇枕车轮组的四个车轮都独立耦合于轨道，每个摇枕车轮组的铰接点不受径向力，所以过渡车不会被甩车时的拉、推力作用而掉道，进而保证了甩车的安全性。需要甩车的串车列经过片口道岔后将由电机车或是无极绳接力运送到指定位置。

5 SQ-160/160 PS无极绳绞车发展前景及意义

近几年，随着煤矿现代化步伐的不断加快，应用于煤矿生产的机械设备体积不断增大、设备重量不断增加；并伴随着开采技术的不断提高，复杂煤层开采越来越多，这就急需研究出一种新的运输设备，在运输安全第一的前提下能够解决煤矿井下超大吨位、超远距离、超大运量、大倾角、多边坡、多弯曲巷道的辅助运输工具。

SQ-160/160 PS无极绳连续牵引车是以双绳牵引技术实现大牵引力的绳牵引轨道运输设备，是大吨位液压支架搬家的理想设备，具有超大吨位、超长距运、超大运量、多起伏弯曲巷道运输的特点。双绳牵引是一种绳牵引轨道运输 ，以无极绳方式运行，由双绳牵引绞车、张紧装置、主绳平衡装置、制动车、尾轮系统、各种轮组、电控及各种保护系统组成，同时可根据需要配备过渡车、专用道岔来完成特殊的运输要求。SQ-160/160 PS无极绳连续牵引车是国内首创双绳牵引技术的轨道运输设备，使无极绳牵引系统的牵引力突破到了160kN以上，解决了现代化矿井井下运输对大牵引力的要求。

Application of Type SQ-160 Double Rope Tow Endless Pope Continuous Drawing winch in Coal Mine

LIUXiang-jun,FUXin

(Linglu Coal Mine,Jalainur Coal Company,Manzhouli City,Inner Mongolia 021410，China)

Abstract:In recent years,along with the accelerating pace of modernization of coal mine,the application in the production of coal mine machinery equipment volume increasing,equipment weight increasing;With mining technology unceasing enhancement,more and more complex coal seam mining,it urgently needs to study out a new transportation equipment,on the premise of transportation safety first to solve the coal mine large tonnage,extreme distance,large capacity,large dip Angle,slope,bending roadway of auxiliary transportation.SQ-160/160 PS endless rope continuous tractor for working condition of the coal mine auxiliary transportation equipment,traction is 160 kN,to realize the downhole extra large tonnage,under the condition of large dip Angle,working condition of long distance transportation,filled the domestic blank in the field of auxiliary transportation.

endless rope continuous tractor;subsidiary transport;large tonnage;extreme distance;large capacity;large dip Angle;slope;bending roadway of auxiliary transportation.

1004-289X(2015)02-0093-04

TD52

B

2015-01-07