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第 4期 2 O O 7年 1 2月 水力采煤 与管道 运输 HYDRAULI C COAL MI NI NG ＆ PI P ELI NE TRANS P ORTATI ON NO ．4 De c ．2007 复杂条件无极绳连续牵引车应用技术探索 高有存李 占成 兖矿 集团北宿煤矿 山 东 邹城 2 7 3 5 1 6 摘要 介绍 了无极绳连续牵引车在煤矿 井下掘进巷道 运输 中的 应用 ， 着重就 弯巷 变坡 复杂掘 进巷道运输进行 了受力分析 ， 设计制作 了一整套适合 无极绳连 续 牵引的辅助 运输装置 ， 较好 地解决了运输过程 中矿 车掉道和牵引车过道岔磨绳 问题 ， 提 高了运输能力和安全可靠性。 关键词 无极绳连 续牵引车 转弯装置 压绳装置 自动组合 道岔 中 图分 类 号 TD 5 2 6 文 献 标 识码 B文 章 编 号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 7 0 4 0 0 5 0 0 3 1 前 言 目前我 国煤矿开拓 掘进施工 中， 由于受煤层 自然 埋藏 条 件 的 影 响 ， 多 数 巷 道 掘 进 排矸 方 式 为 小绞车牵引矿 车接 力运 输 。一次运 输 的距 离要 依 据 巷 道 走 向 、 坡 度 、 绞 车 滚 筒 容 绳 量 确 定 。在 水平直巷 中一般每施工 2 0 0 m就要增设 l台运输 绞 车 ， 在 巷 道 转 弯 和 坡 度 超 过 一 定 数 值 时 ， 就 必 须安设 绞车 。巷道布置越 复杂 ， 绞车运 输环节就 越多 。矿井 普掘施 工 中 ， 排矸 系统环 节 复杂 ， 严 重 影 响着 掘 进 速 度 。如 何 减 少 运 输 环 节 、 实 现 一 次性 运 输 是 提 高 单 进 水 平 的关 键 所 在 。通 过 认 真思考 ， 引进 了无极绳连续牵引车。 ． 无极绳连 续牵 引 车是 一种新 型 高效 安 全 的 煤矿 辅助运输设 备 ， 它 以其运输 途 中无 停顿 、 无 转换 、 占用人员设备少 、 运输 效率高等特点 ， 将煤 矿 辅 助运 输 技 术 向 前 推 进 了 一 大 步 。 在 以往 的 应用中， 无极绳连续牵 引车 的运输轨 道多以直线 布置 为主。薄煤层 工作 面 的巷 道布 置一 般是 沿 煤层走 向顶板 布置 ， 巷 道起伏不 平 ； 如遇地 质条 件 变 化 ， 为 避 开 断 层 需 要 改 变 巷 道 方 向 ； 或 因 采 区范围不规则 ， 会 出现 “ 刀把 ” 式工作 面 ， 工作 面 顺槽不能按直线布 置 ， 一 条巷道 内会 出现 两个或 多个拐弯。通 常在这种 情况下 ， 连续牵 引车布置 在顺槽 转 弯 以里 ， 转 弯 以 外 的 运 输 只 能 布 置 多 部 小绞车 ， 对拉或单拉 分段牵引运输 。连续牵 引车 在这种情 况下无法发挥 其连续牵引 、 直达运输 的 优势 ， 而且 系统复 杂 ， 运输 效率低 ， 安 全状 况差 。 针对工作 面顺槽 巷 道起伏 不平且 多转弯 的现 场 实际情况 和 目前 无 极绳 连续牵 引车运输 存 在 的 具 体 问题 ， 重 点 在 转 弯装 置 、 压 绳装 置 、 自动 组 合 道岔 3个方面进行攻关 ， 以尽快解决矿 车在弯道 处容 易掉道 、 变坡处绳 跳顶板 、 道岔磨绳的难题 。 2 转 弯 装 置 研制轨道牵引钢丝绳 转弯装置 ， 实现无 极绳 连续牵引车在转弯巷道条件 下的连续运输 ， 使牵 引车的主、 副绳在拐弯轨道准 确可靠 地处于正常 位置 ， 满足 牵 引车在拐 弯 、 坡度多变 巷道运 输 的 要求 。拐 弯 处 钢 丝 绳 产 生 的水 平 侧 向拉 力 不 足 以使 车辆脱轨和转弯装置 受到破坏 ， 有利于钢丝 绳 的安 全 运 行 ， 以确保 梭 车 顺 利 通过 弯 道 。 立足 以上要求 ， 着眼考 虑钢丝绳 的定位 与导 向装置 ， 沿弯道 曲线方 向设置双 排带翼缘 转向轮 组 ， 增加钢丝绳接触点 ， 控制 钢丝绳出槽 ， 制约钢 丝绳漂浮与游移 ， 保 证在复杂底 板条件 下准 确将 钢丝绳导入牵引装 置。设计 组合 构件 ， 以足够的 强 度 平 衡 水 平 侧 向拉 力 ， 保 证 牵 引车 辆 不 承 受 侧 向拉 力 ， 在 正常牵 引力 的作 用下 ， 沿 轨道方 向运 行 。 转弯装 置的结构主要有 滚动转 向轮组 组成 ， 见 图 1 。 转 向 轮组 是 实 现 钢 丝 绳 转 向 的 主 要 部 件 ， 转 向轮 利 用 轮 轴 螺栓 固定 在 固定 架 上 ， 固 定架 与 铁 各 项 工作 。 ④领导检查落实 与群众互 相监督相结合 ， 落 实作业规程情况与企业效 益及个人奖惩 挂钩 ， 决 不姑 息 迁 就 。 5 0 作者 简介 朱瑞琦 1 9 6 3 一 ， 男 ， 贵 州省 盘 江煤 电集团公 司 土城 矿 工程 师 ， 1 9 8 7年 毕业 于昆明工 学院地质 系工程测量专业 。 收 稿 日期 2 0 07 ～ 0 6一 l 7 维普资讯 2 0 0 7年 1 2月 高有存 等 复 杂条件 无极 绳连 续牵 引车应 用技 术探 索 第 4期 A、 B 、 C、 D一转 向轮组 l a 一巷 道转 弯角度 ； 8 一每组转 向轮组转 弯角 度 图 1 转 向轮组 弯道 布置 图 路轨枕整体连接后 ， 与轨枕 下面 的巷 道底 板锚 固 固定 。因无极 绳 连续牵 引 车有 主 、 副 钢丝 绳 ， 故 转 向 轮 组设 计 为 两 排 ， 每 排 转 向 轮 组 布 置 3个 转 向轮 ， 每 个 转 向 轮 的 连 续 弧 线 与 轨 道 曲 线 弧 平 行 。内排转 向轮 组控制 主牵引绳 ， 外 排转 向轮组 控制副牵 引绳 。无 极绳 连续 牵 引 车 主绳 在 两组 转向轮之问运行 ， 副绳沿外轨 侧的转 向轮外 侧运 行。当牵引梭车通 过转 向轮组时 ， 梭 车端头 牵引 板将 主绳 强行移 开转 向轮 ， 梭 车 通过后 ， 在 钢丝 绳 张 力 的作 用 下 自动 恢 复 到原 来 的位 置 。 转 向轮 受 力分 析 与 计算 。转 弯装 置 在 拐 弯 巷道布置的长度 ， 根据 巷道转 向角度 和轨 道的 曲 率 半 径 确定 ， 牵 引 钢 丝 绳 在 转 弯 处 把 牵 引 力 分 解 到转向轮组上 ， 每个 转向轮受力 大小 由转 向轮组 的 多 少 而定 。 转 向轮组受力 P 一2 F s i n ， 见 图 2 。 F F一钢 丝绳正 向牵引 力； F 一钢 丝绳反 向牵弓 l 力 p --轮组 受压 力 图 2转 向轮组受 力 图 转弯装置长度 L一2 R n a／3 6 0 m 。式中 ； 尺 为轨道 曲率半径 ； 为轨道转弯角度 。 根据现场实 际情况 ， 设计 轨 道 曲率半 径 R l 2 m、 轨 道转 弯 角 度 一 2 6 ． 4 6 。 ， 则 L一2 R n a／ 3 6 0 2l 23 ． 1 42 6 ． 4 6 ／ 3 6 05 ． 5 3 1 2 l 。 设 计 为 每 组 转 弯 装 置 由 4个 轮 组 构 成 ， 则 钢 丝绳在通过整个转弯装 置时 的转 弯次 数为 m4 1 3 。每 个 轮 组 之 问 的 过 渡 长 度 相 等 AB B C C D ----L 1 ， 则 L 1 5 ． 5 3 3 1 ． 8 4 m。转 轮之间 等距取 】 ． 4 m， 则单 个转 弯装 置 的 长度 a应 设 计 一 ～ 为 a 1 ． 8 4 一1 ． 4 0 ． 4 4 m。 单组转 弯装 置 的转 弯角 度 a ／ m2 6 ． 4 6 3 8． 82 。 。 每 组 转 向 轮 装 置 上 单 排 小 立 轮 数 量 n 一 3 个 ， 根 据 受 力 分 析 则 每 个 立 轮 的受 力 近 似 取 作 P 一 Pi n 2 Fs i n a ／ n 。S Ql 2 0 0系列无 极绳 连续 牵 引车最 大 牵 引力 F9 t ， 则 P1 29 0 0 0 s i n 8 ． 8 2 3 4 6 0 k g 。 实际工作 中 F应为 钢丝绳 的牵 引力 ， 与牵引 矿车 的重量及矿车 与钢轨 之间的摩擦 系数有关 ， 实际受力情况 比 4 6 0 k g小 的多。 3 压 绳 装置 压绳 装置 的作 用 是 调整 钢 丝绳 的高 度 和位 置 ， 将 钢丝绳 导 人转 向轮 ， 使 梭 车沿 巷道轨 道 中 心线方 向和实 际巷 道 坡度 规则 运 行 。压 绳装 置 分 主 、 副 压 绳 轮 两 种 。 主 压 绳 轮 由 压 轮 轮 架 、 弹 簧和销轴 3部分组成 ； 副 压绳轮 由压轮轮 架和长 短销轴两部 分 组成 。主压 绳 轮安 装在 转 弯装 置 的前 后 两端 ， 配合 转 弯装 置一起 使用 ， 用来 控制 主绳 ， 使 梭车 进入 弯道 通过 转 向轮组 时 ， 梭车 端 头牵引板将 主压绳轮 两轮 向巷 道两帮 方 向移开 ， 梭车通过后 ， 在弹簧张力 的作用 下 自动恢 复到原 来的位置 。副 压绳 轮 安装 在 巷道 起伏 变 化 的地 方 ， 用 来控制 副绳 的 高度 ， 使 梭 车进入 变坡地 点 时 ， 运行 的钢 丝 绳 的 弹 跳 范 围控 制 在 一 定 数 值 内， 不 至于使运 行中的钢丝 绳和巷 道之 问相互摩 擦 ， 解 决磨 绳 问题 ， 保 持 钢 丝 绳 的 完 好 ， 防 止 因 摩 擦 而起 的 断 绳 。主 副 压 绳 轮 见 图 3 。 主压绳轮 剐压绳轮 图 3 主 副压绳 轮 维普资讯 2 0 0 7年 1 2月 水 力采煤 与管道 运输 第 4期 4 自动 组 合 道岔 连续牵引 车的运 行模 式决 定 了在 运 输线 路 上同时有 两根 钢丝绳在运 行 ， 为 了运输 的需要 ， 梭车的 出绳位置设计 的都 比较低 ， 由于巷 道起伏 不平 的原因 ， 钢丝绳过道 岔处 都存在磨绳 和矿车 压 绳 的 问 题 。 由 于上 述 问 题 的存 在 ， 大 大 缩 短 了 钢 丝 绳 寿 命 ， 如 果 钢 丝 绳 更 换 不 及 时 ， 还 会 留下 安全隐患 ， 严重 者还 会出现安全事故 。为 了解决 铁路磨 绳 ， 通 常 的办 法 是将 道 岔 铁路 在上 面开 口 ， 人 为 的将 钢 丝 绳 移 至 铁 路 槽 口 内 ， 让 钢 丝 绳 从 槽 口内 通 过 。这 种 办 法 虽 然 解 决 了 车 辆 通 过 道 岔时 的车轮压 绳问题 ， 但效 果不好 ， 操作起 来 也非常麻烦 。为了从根 本上解决磨绳 问题 ， 将道 岔岔盘处的铁路弯轨 与道岔分离 ， 加设远 距离气 动 控 制 装 置 ， 使 道 岔 能 够 自由 组 合 ， 当 梭 车 通 过 道岔后 ， 操作控制装置 ， 实现道岔整体合 拢 ， 矿车 通 过 道 岔进 入 另 一 轨 道 。 在 梭 车 正 常 运 行 前 ， 操 作 控 制装 置 ， 实 现 道 岔 分 离 ， 钢 丝 绳 顺 利 通 过 ， 实 现 钢 丝绳 无 摩 擦 运 行 ， 见 图 4 。 1 一活动 弯轨 ； Z、 3 ～护 轨 ； 4 一汽 缸 ； 5 一控 制阀 ； 6 一牵 引绳 道 图 4 自动 组合道 岔平 面图 5 效 果 分 析 ①连续牵引车运输 设备占用绞车台数 少。 5 2 巷道施工采用小绞车分段接 力运输方式 ， 对拉绞 车不允许拉拐弯 ， 每个转 弯点都需要 设置车场 和 安设对拉绞车 ， 直巷段根 据绞车 滚筒的容绳量 每 隔一定 的距 离 也 要设 置 车 场 和安 设 对 拉 绞 车。 采用 连续牵引 车运输 ， 无 论施 工巷道转 弯与 否 ， 中间不 需要安 设接 力绞 车。同样施 工 含有 两个 转弯的一条长度 l 3 0 0 m的巷道 ， 采用连续牵引车 运输 可少 用 绞 车 4 ～ 6台 。 ②连续 牵 引车运 输 劳 动效 率高 。掘 进 巷道 排 矸采 用 连 续 牵 引 车 一 次 性 运 输 后 ， 省 略 了 中 问 周 转 车 场 摘 挂 勾 时 间 ， 加 快 了 矿 车 的周 转 ， 提 高 了排矸速度 ， 为快速掘进创造 了条件 。采用连续 牵引车运输减少了绞车 司机 和把勾工人数 ， 同样 施工含有两个转弯的一条长度 l 3 0 0 m 的巷道 ， 采 用 连续 牵 引 车 运输 每 个 班 可 少 用 4 ～ 6人 。一 个 月按 2 2个劳动 日计算 ， 可节省 l l O O工 。 ③连续牵 引 车运 输 安全 程度 高 。运 输 过 程 一 次 性 完 成 ， 运 输 环 节 简 单 ， 消 除 了 运 输 过 程 中 频 繁摘 挂 勾 容 易造 成 矿 车 伤 人 的问题 。 6 结 论 无极绳连续牵引 车不仅使 用于直 线运输 ， 也 较好地解决了转弯巷道 和变坡巷道 的运输 问题 ， 减 少 了设备 投入 和运输 转换 ， 运输 环节 简单 ， 系 统安 全可靠 ， 运输效 率高 ， 是一 种理想 的矿 井辅 助 运 输 设备 ， 具 有 较 好 的 经 济效 益 和 社 会 效 益 。 作 者 简 介 高有存 i 9 6 3 一 ， 男， 采矿工程 师 ， 毕 业于 山东科技 大 学采 矿 工 程 专 业 。 现 任 北 宿 矿 副 总 工 程 师 。 收 稿 日期 } 20 0 7 06 2 8 驴驴驴驴驴驴驴驴驴驴护驴驴驴驴、 护驴护驴驴护驴驴， 驴 迎投稿 欢 迎刊 登广 告 、护 、 护 ， ， 驴勺 7 l 护 护 护 护 护 护 驴 护 护 护 护 护 护 护 护 护 护 护 护 护 护 痧 护 护 护 护 痧 护 护 痧 护 痧 维普资讯