无极绳绞车的改造及应用

蔡伟伟

(淮北矿业股份有限公司 工程处，安徽 淮北 235000)

0 引言

无极绳绞车与巷道顶板及支护方式无关，主要是通过铺设于底板上的轨道而运行，一般适用于所有轨道运输巷道,可用作长距离、大吨位、多变坡、大倾角条件下的辅助运输。其最佳使用坡度为12°以下，最佳运输距离为2 000 m以内，最小水平曲率半径为9 m，垂直曲率半径为15 m[1]。其结构简单、可靠性高、操作方便、适应性强，可实现巷道水平转弯运输；又因配置灵活、安装便捷、尾轮固定简单，可适应运输距离的变化，可快捷地移动；同时容绳量大、牵引距离长、运行费用低、连续运输、安全高效[2]。

绳牵引单轨吊除具有无极绳绞车以上优点外，还有以下主要优点：

1) 单轨吊车本机截面小，巷道断面空间利用率高。

2) 运送载荷不受底板条件限制，可在各种竖曲线、平曲线及复杂曲线运行。

3) 自动起吊、装卸方便、劳动强度低。

4) 保护齐全、制动可靠，爬坡能力强，最大倾角可达25°。

5) 悬挂乘人车，可搭载人员[3]。

1 应用实例的巷道状况

淮北矿业集团杨柳煤矿西风井103采区总回风道全程为斜巷下山，距离1 800 m，设计断面净宽×净高为5 000 mm×4 000 mm，锚网索喷支护，巷道最大坡度为18°。随着掘进施工的推进，巷道长度及垂深不断增大，前期安装使用的SQ-120/132B型连续牵引无极绳绞车只能实现运送物料，无法运送人员。

根据《煤矿安全规程》中关于高差超过50 m的人员上下的主要倾斜井巷，应采用机械方式运送人员的规定[4]，为降低职工的劳动强度，提高巷道利用率，最大限度地减少资金投入，通过分析研究，决定将原无极绳绞车改为绳牵引单轨吊，从而实现机械运送人员。同时对张紧装置、乘人车、软启动进行了改造，使其更能安全、舒适、稳定地运行。

2 改造方法

2.1 绳牵引单轨吊改造

1) 保留原SQ-120/132B型无极绳绞车的绞车及张紧装置部分，敷设钢丝绳，从张紧装置出绳点处开始将钢丝绳抬高至单轨吊悬轨上。

2) 测量、放线，确定单轨吊悬轨中与巷道中心线的相对位置关系。

3) 部件吊挂点安装，根据确定的相对位置关系打设起吊锚杆。

4) 吊挂点按照完成后，安装单轨吊悬轨(单轨吊梁)及压绳装置。

5) 安装双牵引车、乘人车等。

6) 钢丝绳敷设完成后，张紧并试运行单轨吊。

2.2 张紧装置改造

由于原张紧装置钢丝绳出绳处较低，增加了钢丝绳在张紧架出绳方向与顶部钢丝绳之间的夹角，机车满负荷在最大变坡处主绳静张力达到57.1 kN，系统运行存在一定的安全隐患。简易自制的张紧装置抬高架，高度800 mm。采用矿用11#工字钢进行焊接，根据原张紧架的底部缝合螺栓的尺寸，在抬高架的上部及下部布置螺栓眼。原张紧装置的底部螺栓拆除，起吊张紧装置，将加工好的抬高架放在原张紧装置下部，并且用原缝合螺栓固定，下落原张紧装置与抬高架缝合在一起。改造后的张紧装置如图1所示。

图1 张紧装置改造后的示意图

2.3 乘人车的改造

乘人车的座位是用单独1寸的镀锌钢管制作，人员坐在1寸的镀锌钢管上较不舒服。将原座位是用单独1寸的镀锌钢管上面加装一个10#槽钢，1寸的镀锌钢管起到轴的作用，槽钢上缠绕适当编织物[5]。

2.4 电控系统改造

运行初期使用的软启动电控系统，在单轨吊启动时，机车突然加速，易造成制动小车抱死状况。为此，将软启动电控系统拆除，更换为BPJ2-160/1140K型四象限变频器电控系统[6]，如图2所示。

3 改造效果分析

3.1 经济效益

一整套绳式单轨吊400余万元，本次改造保留原无极绳绞车主机及张紧装置部分，仅采购单轨吊梁、吊车、人车等部件，节约支出200余万元。

悬挂人车两辆，一次运送24人，单趟节约职工爬上下山的时间约30 min，减少了职工的劳动强度，增加了职工的有效工作时间约60 min，月掘进进尺增加10～15 m，月增收约30万元。

3.2 安全效益

1) 张紧装置的抬高架安装后，钢丝绳出绳方向与顶部钢丝绳之间夹角由原来的45°减小到30°，机车满负荷在最大变坡处主绳静张力由57.1 kN减小到48.5 kN，减少了钢丝绳、托绳轮、压绳轮的磨损，运行安全进一步得到保障，维护量降低30%，减少了钢丝绳牵引单轨吊车在运行中的安全隐患。

2) 座位改装后，提高了座椅的舒适度，确保了职工以较好的状态投入工作。

3) 将软启动开关更换为四象限变频器电控系统后，机车启动缓慢平稳，解决了制动小车易抱死的状况。

4 运行质量保证措施

本改造工程绳牵引单轨吊车轨道轨型为I140E，采用6×19S+NF-26.0-1670型钢丝绳。

1) 为了保证轨道梁的平直齐，安装激光进行导向。

2) 轨道梁及辅助部件的安装严格按照设计说明及安装措施的标准及要求，保证单轨吊安装质量。

3) 打锚杆、安装轨道梁及配套设备安装调试时使用移动式脚手架，方便快捷。

4) 安装一个高度800 mm张紧架抬高底盘，减小了钢丝绳出绳方向与顶部钢丝绳之间夹角，减小机车满负荷在最大变坡处主绳静张力。

5) 用四象限变频器电控系统代替软启动电控系统，机车启动缓慢平稳，解决了制动小车易抱死的状况。

图2 四象限变频器电控系统图

6) 机车运行时，上口变坡点处有时会出现牵引钢丝绳掉出轮组情况。根据现场情况增加了加强型压绳轮组，保证了单轨吊的安全运行。

7) 四象限变频器运行时，对其他信号、通信系统干扰较大，打设单独接地系统、选择屏蔽电缆等措施，从而减少了对其他系统的干扰。

8) 日常加强对钢丝绳、轨道梁、机车、轮组、绞车、张紧装置、电控系统、各种保护装置维护要点的维护，确保单轨吊的安全运行。

5 结论

改造后的绳牵引单轨吊较无极绳绞车，启动及运行更平稳、机动、灵活，使用于多变坡场所，能实现上、下斜巷人员、物料的直达运输。轨道吊挂在巷道顶板，充分利用了巷道的上部空间，载重运行不受巷道底板变形、积水、少量物料堆积影响。装卸、起吊全部采用气动起吊装置，大大降低了职工劳动强度，运行更安全可靠，巷道利用率更高，减少了井巷辅助人员，极大地提高了生产效率，减少了资金投入，经济效益明显。此改造技术具有较好推广前景。