无极绳绞车运输系统改进及优化*

王 野

(山西煤炭运销集团三元微子镇煤业有限公司，山西 长治 046000)

0 引 言

矿井建设过程中辅助运输系统及设备选型是决定矿井建设成本和运行效果的关键方面，随着我国煤矿开采机械化程度的提升，煤矿运输也逐渐向智能化发展，但是在煤矿井下应用越来越广泛的无极绳绞车运输系统却普遍存在通讯、保护等控制装置缺失，绞车启停仅通过三联按钮控制绞车电机而实现、无预警装置等问题，导致绞车运输过程中频繁发生断绳、掉道等事故。为保证煤矿井下无极绳绞车运输系统平稳运行，必须从工作面巷道无极绳绞车固定、滚筒改进、紧绳爬车、尾轮改进、尾轮地锚固定等方面出发，同时加强ZBJW综合保护装置在无极绳绞车运输系统中的推广应用，以发挥综合效能，保证巷道无极绳绞车运输系统运行的安全性。

笔者从某煤矿井下巷道运输过程中无极绳绞车固定、滚筒改进、紧绳爬车、尾轮改进、尾轮地锚固定等角度出发，通过对无极绳绞车运输系统改进优化经验进行分析探讨，得出在巷道全锚支护及煤炭运输胶带化过程中无极绳绞车运输系统应用的优越性，以期达到提升煤矿辅助运输效率和生产效率的目标。

1 无极绳绞车运输系统概述

某煤矿原设计生产能力90×104t/a，改扩建后目前生产能力达到710×104t/a，该煤矿井下采区辅助运输主要采用无极绳绞车运输方式，经过不断升级改造后将早期所使用的JW-500/33型绞车更新为目前的SQ1200/110型无极绳绞车，以便与煤矿大吨位运输设备相匹配；绞车设计运行长度1 950 m，全部设备均由该无极绳绞车向工作面运输安装。针对该煤矿长期运营实际，具体进行了无极绳绞车运输系统优化运行的设计改进，通过对实际运行情况的分析评估，实现了无极绳绞车辅助运输系统运行效率及安全性的提升。

2 无极绳绞车运输系统改进及优化

2.1 改进思路

对于具体井下采区，无极绳绞车安装方式有工作面巷道临时安装及采取集中轨道巷用混凝土安装等，工作面巷道临时安装无极绳绞车存在较大难度，必须进行运输设备、设施等的改进和优化。

考虑到综采工作面回采速度快，要求无极绳绞车必须频繁移动、安装、拆卸，为降低设备磨损，节省时间，提升安装效率，可先将无极绳绞车固定在平板车上，再将平板车固定于运行轨道。在运输过程中，无极绳绞车因支架墩位大、负荷等级高，其紧绳爬车装置大小齿轮啮合容易拉开，并引发跑车事故，为此可以考虑在爬车紧绳后加设护绳。

为使无极绳绞车尾轮快速安装于轨道中心，为运输车辆直接进切眼提供便利条件，该煤矿井下综采工作面无极绳绞车尾轮上安装了特制专用小尾轮。然而实际运行过程中小尾轮故障频发，也成为无极绳绞车运输系统的薄弱环节[1]。在此后改进的过程中，将小尾轮直径从300 mm增大至500 mm，轴径加粗的同时还改用了柱状双轴承，故障得以顺利消除。该煤矿井下综采工作面巷道铺轨结束后尾轮主要采用轨道工字钢八字柱加压柱的方式固定，但这种固定方式容易造成大吨位支架运输过程中的过拉脱轮问题。为避免巷道运输时小尾轮脱轮现象的发生，进行了数次试验，根据试验结果最终采用工字钢地锚固定方式[2]；其安装过程可在巷道掘进前预先完成，所用材料主要为11号工字钢和D22 mm锚杆，固定过程简便，材料节省。此外，在井下巷道运输过程中常发生爬车滚筒遭支架后尾梁碰坏的事故，借鉴相关做法，通过工字钢将滚筒防护梁加装在紧绳爬车装置上后，支架后尾梁碰坏滚筒的问题得以顺利解决。

2.2 ZBJW综合保护装置的应用

该煤矿当前所使用的无极绳绞车型号与大吨位运输设备较为匹配，且生产效率较高，但其无极绳绞车未安装通讯及保护装置，主要通过三联按钮控制绞车电机开关以及普通声光打点信号器实现绞车启停。该控制系统启停电流大，运行稳定性差，通讯效果不理想，且无断绳、掉道等预警装置。为保证无极绳绞车平稳启停，并具备运行过程中过卷保护、闭锁停车、实时通话、危险预警等功能，应使用ZBJW综合保护装置。

2.2.1 装置组成

该系统由主机、速度传感器、过卷开关、Ⅱ型和Ⅲ型语音灯光报警装置等部分组成。主机采用小型一体化可编程PLC控制器；速度传感器固定在无极绳绞车张紧器压绳轮出绳口，主要向主机发送绞车运动速度方波；绞车机头和机尾各安装1台过卷开关，避免牵引车因超程而引发过卷；语音灯光报警装置主要布置在绞车沿线，急停闭锁绞车的同时还可实时通话、语音播报并警示。

2.2.2 运行控制

ZBJW综合保护装置主机上共设有5个按钮并分别对应正反向运动、停止、正反向点动等5种功能，可实现无极绳绞车正反向启停及点动。视频监控画面主要展示的信息包括无极绳绞车当前位置、从速度传感器所获取的总脉冲数、牵引车行进速度、绞车运行状态方向等，且视频画面上还显示有无极绳绞车巷道剖面图，能直接观察到牵引车所处具体位置。以AutoCAD形式输入ZBJW综合保护装置主机的巷道实测剖面图画面还包括位置初始化、系数设定、原点位置、安全设施起止点设置等信息：在该保护装置初装后进行绞车机头和牵引车之间实际距离的测量，并将结果输入数字框，根据提示进行位置初始化处理；测算出从动轮转动一圈时牵引车运行的距离，且在这一过程中主机将接收到速度传感器所发出的8个脉冲信号，计算出系数值并输入系统；将电动挡车器安装在无极绳绞车沿线，牵引车正常运行过程中保护装置会打开电动挡车器，相反，若牵引车位于其余位置或运行情况异常，则保护装置会关闭电动挡车器。安装于机头附近的过卷开关和机头间的实际距离在牵引车每次返程时都会复位，避免误差累积。

2.2.3 速度保护及过卷保护

速度传感器对牵引车运行速度进行实时监测，若监测到实际运行速度与设计速度不符，会触发保护装置发出停车指令。按照设计，该综合保护系统牵引车超速和欠速设定值分别为额定运行速度的115%和85%[3]，巷道无极绳绞车额定速度为1.2 m/s的情况下，超速和欠速限度分别为1.38 m/s和1.02 m/s。

过卷保护分别安装在无极绳绞车机头和机尾，一旦牵引车到达设计位置，则过卷保护动作，绞车停止并复位，能有效避免给料牵引车碰撞机头张紧装置或跨越机尾换向绳轮；复位后的绞车反向运动，并顺利解除过卷保护。

2.2.4 语音报警

在启动无极绳绞车前，保护系统会发出类似“绞车启动准备”的语音播报，机头过卷、绞车运行速度和位置偏差等故障出现后保护装置会立即发出停车指令和故障类型等循环警报。在井下巷道综采工作面各上下车场和偏口，无极绳绞车停运后保护系统报警器LED指示灯均会发出绿光，提示井下施工人员可放心通过；而当无极绳绞车或其余机车启动后至整个运行过程中，报警器会持续发出“绞车正在运行”的警报和红光，以警示安全，有效避免井下安全事故的发生。

3 应用效果

根据笔者对该煤矿应用无极绳绞车运输系统综合保护设计方案后的持续跟踪调查发现，在2020年6月该改进优化方案实施到2021年5月的12个月内，该煤矿运行过程中共触发综合保护装置发出停车指令20次，其中18次为牵引车超速触发，每次停车所对应的速度具体见表1所列。

表1 综合保护装置停车对应的速度 /(m/s)

在18次超速保护中同时触发过卷保护，使绞车平稳停止并快速复位。以上牵引车停止和启动的同时，均发出“绞车停止准备” “绞车启动准备”的语音播报。就目前运行状态来看，无极绳绞车运输系统保护装置应用效果良好，并无任何不利影响。

4 结 语

综上所述，无极绳绞车是常用的煤矿井下巷道运输设备，对于倾角在8°以下的坡度起伏较大及弯曲复杂的倾斜巷道较为适用，还能用于综采工作面巷道长距离运输。随着出煤主力系统中胶带输送机的推广应用及巷道支护向全锚支护方向的转变，设备吨位持续增大，无极绳绞车与常规辅助设备相比也越来越体现出性能的优越性。为使煤矿井下无极绳绞车安全运行，必须从绞车固定、紧绳爬车滚筒、尾轮、尾轮地锚固定及综合保护装置的应用等角度加强无极绳绞车运输系统改进及优化设计，以使无极绳绞车矿井辅助运输系统性能顺利发挥。