无极绳甩调车在矿井主要运输斜巷的研究与应用

摘 要：目前，煤矿对无极绳连续牵引车的要求是能在平道、弯道及起伏坡道运行自如，但在中间的转载（即甩调车）问题成了无极绳运输方式的短板。目前通过研究开发出适合国情的新型多水平斜巷运输设备。

关键词：双绳无极绳连续牵引车；大坡度甩调车；过渡车

1 项目背景

皖北煤电集团公司任楼煤矿Ⅱ2辅助轨道巷道斜长652m，巷道一路下坡，最大坡度18°。巷道共有3个车场，上部平巷段20m，下部平巷段26m。目前使用一台JD-4型55KW调度绞车进行物料的运输，最大串车提升3辆矸石车，最大运输速度为1.5m/s，最大提升8.5吨的重量。同时该巷道也布置一套RJY55型架空乘人装置，该斜巷服务对象为一个综采区、一个掘进头，进行车皮、物料、矸石、综采设备等运输工作。目前该巷道存在的安全隐患及不足：绞车不在提升中心线，钢丝绳咬绳且磨钢轨；绞车只能串车提升三辆矸石车，运行速度慢，运输效率低；绞车不能运输大件车，运输大件时，需要另安装慢速绞车；传统斜井变频绞车所需硐室尺寸庞大，井下支护困难，自然条件不满足；若用调度绞车，则需根据巷道车场布置相应数量的绞车，环节多，占用人员多，安全管理困难。基于上述现状皖北煤电集团公司与常州科研试制中心有限公司合作研发、应用一种新型多水平斜巷运输设备。

2 系统方案设计

选用SQ-160/160PSC型双绳无极绳连续牵引车，系统还包括制动系统、张紧系统、专用道岔、制动梭车、过渡车及导向系统。通过钢丝绳串联成一套运输系统，由绳牵引运输装备综合电控系统实现整个运输系统的监测、控制与保护等功能。

2.1 SQ-160/160PSC型双绳无极绳连续牵引车在18°斜巷的运输能力：

F=（G+G0+G1）（0.02cos？茁max+sin？茁max）g+4？滋qRgL

式中，F-绞车额定牵引力16T；G-梭车自重4t；G0-运输最大重量（含平板车重量）；G1-过渡车重量10.4T（每辆过渡车重2.6t，25m调度使用4辆）；βmax-运行线路最大坡度18°；μ-钢丝绳摩擦阻力系数0.25；qR-单位长度钢丝绳的重量2.07Kg/m；L-运输距离（按800m计算）；g-重力加速度；得出最大运输重量G0=30T。

2.2 大功率对轮双绳绞车技术特点

（1）SQ-160/160PSC采用绳槽式双对轮驱动。（2）手闸制动、电液制动、末级制动三套制动闸设计，保护到绞车传动最后一级。 （3）综合控制台集中控制与显示，人性化设计，操作简单，维护方便，减轻了操作工人的劳动强度。

2.3 斜巷多水平甩调车技术研究

（1）无极绳连续牵引车用于斜井、上下山运输时，有三个必须解决的运输问题：一个是多水平甩车，二个是大运量的提升，三个是安全型综合保护与控制。大运量的提升涉及到牵引力与高绳速的匹配，最终表现为大绞车功率上。最重要的多水平甩车，其最大甩车距离已经达到25米，甚至可以使用在一条既有水平甩车又有大坡度甩车的巷道中。（2）多水平甩车采用的处理手段是使用多水平甩车系统，即多节过渡车与制动车及护轨相配合的方式牵引成组车列或重车。在无极绳绞车的推拉作用下，使多节过渡车与制动车进出多水平道岔，共同进行牵引。护轨的作用是对运行于多水平道岔的多节过渡车、制动车、成组车列重车等提供防倾翻、防掉道的保护伞。

2.4 甩车装置的组成

（1）甩车装置由一节制动梭车、多列过渡车等组成，与成组车列相连接；甩车装置可以拉或推成组车列，使用三环链或球铰连杆连接制动梭车与成组车列。（2）为保证甩车安全高效，一般选择局部卡轨防掉道装置、综合视频监控装置（定点+移动）、限位装置（过卷装置）等与甩车装置配套使用。根据工况条件，需要的甩车距离可以增减过渡车的节数达到目的。系统中的轨道部分与卡护轨装置固定连接，避免由于侧向力存在出现矿车掉道的现象。

2.5 甩车装置的工作过程

（1）无极绳梭车牵引甩车装置，使甩车装置从无极绳轨道通过甩车道岔进入上部车场，将上部车场的成组车列连接到甩车装置的制动梭车上；（2）无极绳梭车牵引甩车装置与成组车列从上部车场退出，通过甩车道岔进入无极绳轨道；（3）无极绳梭车牵引甩车装置与成组车列在无极绳轨道上运行到所需要的水平；（4）进入另一水平，安全摘钩并退出，准备下次运输。

2.6 过渡车

（1）过渡车由前、后转向架，球铰连杆组成。（2）过渡车水平转弯半径12m；过渡车垂直转弯半径20m。（3）在甩车过程中的运行速度不大于0.72m/s。（4）过渡车的通过性见图1、图2、图3、图4。

2.7 电控系统实现的主要保护功能

（1）局部卡轨防掉道保护；（2）速度无级可调、自动增减速控制，当梭车到达设计减速点时，应有报警提示并开始减速；（3）操作台集中控制（如道岔等集控）；（4）运行状态模拟显示和视频图像实时显示；（5）多重过卷（越位）保护自动停车，当过卷时，绞车只能向过卷的反方向运行；超速自动停车与闭锁保护；漏泄移动和定点急停保护；双线制提升信号系统的开车信号（打点信号）闭锁；允许开车信号与绞车开车回路联锁：不发“允许开车”信号，绞车不能启动；制动车下闸抱轨制动自动停车保护；变频电机轴温、定子温度的监测与保护；液压泵站的油压等监测参数超限保护；安全型钥匙开关，专人开车；与猴车的互锁保护；斜井防跑车装置与安全回路进行联锁，防跑车装置故障时，绞车应实施安全制动；机械传动故障安全闸末级制动保护；速度差保护：当转速传感器和编码器产生的速度信号相差一定值时，应实施安全制动；钢丝绳打滑、断绳制动车抱轨制动等保护速度无级可调、自动增减速。

2.8 设备对使用现场的要求

（1）无极绳连续牵引车是通过铺设于底板上的轨道运行的，与巷道顶板及支护方式无关，一般适用于所有轨道运输巷道。（2）矿用普通轨道，质量要满足运送大型设备的要求。（3）整体轨道顺直，同时避免阴阳轨道出现，且轨枕间距应在500～600mm之间。（4）坡度平缓过度，垂直曲线半径要求≥20m。（5）水平拐弯处最小水平曲率半径要求≥12m。（6）牵引绞车安装位置的巷道（硐室）宽度需要3～4m，特殊情况进行扩巷。

3 效益分析

通过现场的应用极大地改善矿井的安全生产环境；无极绳斜巷甩调车系统研制成功后，可适应我国绝大多数煤矿斜巷运输的工况，可实现材料、设备不经转载，连续运输，进一步提高采区辅助运输机械化；提高了大型设备的搬运速度，减少井下工人的非劳动体力消耗，工作效率大大提高；该项目取得成功后，适用于矿井大部分坡度、长度的多水平斜巷运输斜巷工况。推广应用前景十分广阔。

作者简介：王红军（1975-），男，本科，工程师，现就职于皖北煤电恒源股份有限公司机运管理部，研究方向：煤矿机电技术的研究与管理。