第三节无极绳连续牵引车布置.doc

常州科研试制中心有限公司 绳牵引设备公司 第三节 无极绳连续牵引车布置方式 一、钢丝绳布置方式 （一）钢丝绳布置在轨道内侧 1、概况 该布置方式只适应于单道往返式运输，双向运输方式不能采用。绞车和张紧装置固定于绞车硐室或巷道侧面，尾轮布置在运距的终端，固定在两轨道中间。在变坡点位置根据需要布置有各种轮组，其中，凸点处布置托绳轮，凹点处布置压绳轮。在轨道上始终运行着梭车，以此与各种车辆连接，牵引绞车前部安装有一付DK618-4-6/（9）道岔，以满足调车需要。布置示意图如下。 内侧布置 此布置方式的特点是尾轮不影响其它车辆通过，可实现其它车辆更远距离的运行，而且由于尾轮的固定与轨道不发生关系，当运距需要变化时，可快速方便地移动尾轮。主要缺点有 （1）尾轮直径受轨距限制，尤其是600mm轨距，尾轮直径较小，绳径比较小，钢丝绳局部弯曲，寿命相对要小； （2）两根绳均布置在轨道中间，在变坡处采用托绳轮和压绳轮时，由于受轨距限制和车辆结构影响，轮组结构设计比较困难，个别煤矿平板车或矿车采用非标易发生干涉； （3）当尾轮前部无道岔调车时，梭车必须运行在车辆的后部，采取顶车方式； （4）由于两根钢丝绳都在轨道内，通过道岔时处理较困难，特别是600mm轨距轨道。 2、布置方式 （1）常用布置 该布置方式是一种常见的工况条件，牵引车、张紧装置有专用硐室，如果条件允许的话，梭车也可进入该硐室。缺点是硐室须开通风口，如梭车不能进入则在硐室前需设置车场，见图一。常用于顺槽。 （2）有弯道常用布置 该系统带有弯道护轨装置，实现轨道的转弯，常用于顺槽或上下山。见图二。 （3）工作面顺槽侧帮布置 该布置方式适合于顺槽或上下山巷道断面较宽的区域。见图三。 （二）钢丝绳布置在轨道内外侧 1、概况 此种布置方式曾在绳牵引卡轨车系统中使用，一根钢丝绳布置在轨道中心线上，另一根钢丝绳布置在轨道外侧，尾轮布置在运距的终端，安装在轨道终端或下方。由于一根钢丝绳布置在轨道外侧，轨道外侧需布置边绳轮组，梭车仍然运行于轨道上实现与车辆的连接。布置示意图见下。 内外侧布置 此布置方式的优点是尾轮直径不受限制，可根据绳径比要求具体设计，钢丝绳工作状况较好，寿命相对较长。另外轨道外侧的钢丝绳由于与运行车辆无关，压绳和托绳方便，可实现一种结构，且结构简单。主要缺点是 （1）尾轮安装在轨道下方，运距变化时移动尾轮不方便，需拆装一根钢轨； （2）由于两根钢丝绳间距较大，而牵引绞车出入绳间距较小，需通过张紧装置或专用导向轮强制分绳，钢丝绳受力较差。为此可在运距的两端分别布置一只尾轮，绞车布置在头部尾轮的前端，钢丝绳在绞车卷绳筒上绕3圈后到头部尾轮，钢丝绳始终接近于轨面，钢丝绳受力较好。缺点是在系统中增加一只尾轮或张紧装置前安装一组导绳装置予以代替绞车后的尾轮进行分绳，主要是增加了绞车硐室的总体长度，掘进量有所增加。 2、布置方式 （1）采用单轨单尾轮分绳 A、适合采用SQ90D牵引车使用，见图四。 B、SQ80牵引车使用时，在张紧装置前安装一组导绳装置，见图五。 （2）采用单轨双尾轮分绳 适用于长期固定的盘区或上下山使用，绞车硐室较长，道岔较多，副钢丝绳可采用过岔轮组导绳，系统钢丝绳运行自然、顺畅。见图六、七。 二、特殊布置方式应用 从上述钢丝绳布置方式分析可知，无极绳连续牵引车在实际布置时基本可实现单道往返运输方式。有时井下巷道受特殊条件限制，需采用特殊布置方式。 1、扩帮布置 由于巷道宽度的限制，布置无极绳连续牵引车时绞车段需进行局部处理。 （1）巷道边上有运输轨道或皮带机 常用于盘区（集中轨道巷）。见图八、九、十。 （2）倾斜布置 利用原有巷到道倾斜布置，见图十一。 三、典型案例应用 1、双轨双向运输 当无极绳连续牵引车布置于上下山、集中轨道巷及新建矿井采区大巷时，由于服务多个工作面，运输量较大，单道往返式运输由于空行程的存在不能满足运量需求。为此，将系统布置成双道，两部梭车在两条道上同时往返运输，运输效率较单道运输可提高近一倍。布置示意图如下 双轨双向运输 该种布置方式主要适用于采区运输，不在顺槽使用，目的是解决运输效率问题。较单轨往返式运输只增加一部梭车，两根钢丝绳分别布置在两条道的中心线上，通过道岔时技术问题容易解决。主要缺点是 （1）不能用于工作面顺槽运输； （2）需要较大尺寸的巷道断面。 作为无极绳连续牵引车在采区运输的主要布置方式之一，在具有单道运输所有优点的基础上提高效率一倍。目前已在西山西铭矿和汾西曙光矿、枣庄付村矿、晋城长平公司、陕西火石嘴矿、兰花科创望云矿推广应用。 SQ80型顺槽连续牵引车在枣庄付村矿业公司推广和使用案例介绍（图十二） 该公司于今年三月份在东二辅助采区轨道运输巷安装了一台常州科试中心研制生产的SQ1200型顺槽连续牵引车。此车装机功率75Kw，运输距离约定1800米。经过近两个月的调试运行，效果比较理想。除没有进行运送重约21吨的大型液压支架试验外，其他运行结果基本上达到了初步设计要求。此车安装运行在我公司这条距离较长，起伏变坡较多且带有弯道运输的集中运输轨道巷中，具有很多优点，如固定设备投入少，岗位人员安排运行费用相对较低等。通过调试运行，也发现了一些该车应改进的问题。 设备的选型及初步设计 巷道情况。东二辅助采区轨道运输巷是一条采区集中运输轨道巷，服务年限约5年。巷道约有1500m在煤巷中拓成，约有300m在岩巷中拓成。该巷道运输距离约1800m，入口50m处有一个135度角的拐弯，然后全部是直巷道。直巷中有四处较大的变坡点，最大的有两处，坡度约13度，巷道宽4m，高约2.4m。 巷道运输要求。该巷道作为一个采区的集中运输巷，担负着采区内采掘工作面材料、矸石及安装撤除的全部运输任务。按矿井生产任务要求，起码必须满足一个综采面、一个综掘面及二个普掘面的运输要求。并且还需满足下一步运送人员的要求。 设备的选择。我们在考虑该巷道的运输设备时，首先考虑到了现普遍使用的运输绞车。通过初步计算，该巷道形成完整的运输系统约需要JD-55型绞车四部、HT-8型回柱绞车两部，总功率约235KW，设备投资约34万元，加上多用的道岔，初期投资约44万元，需配备岗位人员约12人/班。后来我们考察了常州科试中心生产的连续牵引车。若使用该车，则需该车一部，装机功率75KW，初期设备投资约45万元，需配备人员7人/班。通过比较，我们选择了使用SQ80型连续牵引车。 初步设计。设备选择方案确定后，我们聘请了南京设计院兖州分院的专家会同常州科试中心绳牵引部的技术人员进行了联合设计。经反复论证，最后确定 （1）双轨并行运行 （2）巷道坡度不能高于10度 （3）装运支架侧铺设24KG轨，另一侧铺设18KG钢轨 （4）主电机75KW，减速机具备1/1.75米/秒双速可调 安装准备。为了达到安装设计要求，我们对巷道进行了整修准备 （1）将宽度不足的车场等多处进行了刷帮 （2）将变坡点高点卧底，坡度处理至7度以内 （3）重新铺设24KG轨，18KG钢轨更换了部分木轨枕 （4）铺设两端双轨车场道岔 2、三轨双向运输 某些矿井巷道，如采区上下山，需要采用双轨双向运输，但受巷道断面尺寸限制，不能布置双道。为此采取三根轨双向运输，车辆运行时共用一根轨道，在运距中部布置成四根轨，成双道运行方式，运输效率较单道运输也可提高一倍。布置示意图如下 三轨双向运输 该种布置方式只是实际解决巷道断面尺寸小的问题，应用比较特殊。优点是在巷道断面限制的情况下实现了双向运输，保证了运输量的需求。缺点是 （1）巷道形成后轨道需重新铺设，增加了工作量； （2）为实现三轨、四轨、两轨之间转换，引起轨道数量变化，沿途道岔铺设较多； （3）为实现牵引车辆运行，在尾轮的前后都需布置车场。 三轨双向运输是一种特殊布置方式，目前仅在河南新登矿由于特殊工况布置，从2002年使用至今，效果很好。 SQ80型顺槽连续牵引车在河南新登煤矿使用案例介绍（图十三） 新登煤矿是河南省登封市的一家地方国有煤矿，位于五岳之一嵩山脚下，阳城遗址旁边，设计能力60万吨，实际产量已超过百万吨，具有50年的开采历史。随着开采范围的扩大，矿井一翼的大巷长度已超过5km，除井底附近1500m较平的大巷有平巷人车外，其余3千多米，因地质条件复杂，巷道起伏变化较大而只能因势安装十几台小绞车。使用过程中，因进出车辆难以在同一时间实现平衡，工人经常为运送一车材料而往返几次拉空绳，而且，每一部小绞车处都需要一个小型车场和完备的安全设施。这不仅给工人增加了劳动强度，而且因环节多、难管理、安全系数小，经常出现跑车伤人事故，给我矿的安全生产造成极大危害。就在我们为此而心急如焚的时候，一张报纸上关于无极绳梭车的推广消息让我们眼睛一亮，我立即剪下报纸，在班子会上提出了用一部梭车代替多部小绞车以改变大巷运输条件的胆大设想。经取得一致意见后，我们便联系该技术、设备的发明厂家常州科研试制中心有限公司，并开始了将近半年的技术探讨、论证和考察。 2002年3月，我们根据厂家建议到了距我们约50km的郑州矿务局超化矿参观综采工作面副巷单轨道多坡度巷道中安装使用的梭车，当时正是综采工作面的安装阶段，我们现场观看了运送支架的平板车在弯道、上下坡等地段的平稳运行，初步了解了梭车的使用情况。2002年6月，我们又到山东省微山湖边的枣庄矿务局付村矿（双轨道带弯道双向运输）第二次现场考察了梭车在现场的使用情况。经过认真的学习和比较，认为梭车在新登矿井中的使用还存在以下问题 1.使用位置原梭车专门为综采工作面运送液压支架设计，运行范围在工作面副巷内，两端为端头巷，车辆到后尾端基本运输区段结束而不需越过尾轮。而我们则需安装在大巷运输比较繁忙的区段，巷道转角145，且尾轮在巷道中而不能影响车辆继续向后运行。 2.因我矿大巷运输量大，单轨不能满足要求，必须使用双轨双梭车，以提高运输能力。 3.矿井已有大巷，因断面小，安全距离达不到，铺设双道相当困难。 4.如果使用双道，梭车两端调车困难。 5.绳过道岔难以设计。 6.梭车由平巷进入下坡段如何防止后边车辆的撞挤掉道问题。 7.端头停车及任意点即时停车问题。 以上问题如不能解决，则梭车无法在新登落户，运输困难仍将继续。因此，常州科研试制中心有限公司的有关技术人员与我们一起针对新登煤矿应用无极绳梭车的技术难点，认真研究逐项提出了以下解决办法 1将后尾轮通过压绳轮和调绳轮而放置于巷道道轨的正下方，既满足运行要求，又能在不扩大巷道断面的情况下，通过组合道岔而使各种车辆在后尾处经过梭车继续向后运行。 2在巷道宽度只有3.2m的情况下，通过用三条轨代替四条轨，只在中间车辆交汇处设四条轨的办法，解决了1300多米巷道必须扩巷的问题。而且三条轨道的铺设使得原本绳过道岔必须切口的原设计方法得以避免，道岔不需割口，绳各走一边，既安全又可靠。三条轨的应用既节省了道木，又实现了双向运输所必须的四条轨及四条轨对巷道宽度的要求。 3为防止梭车所牵引的列车在平道转入下坡时而发生相互挤撞掉道，我们按照梭车底部结构设计了一台开合自如的拉绳锁紧车，它通过锁紧装置实现了绳与车的锁紧和分开。实际使用过程中，将一列车顺次连挂在梭车后部，然后在其尾部连上锁紧车，通过锁紧车把整列车拉紧后固定在牵引钢丝绳上，这就实现了整列车与主牵引钢丝绳相对位置的固定，使整列车在平巷转入下坡时不会相互挤撞而掉道（坡度较陡）。 4梭车运行范围1300多米运行过程中，难免出现这样那样的问题。而且，梭车在大巷中使用，行人多，跟车人员必须能保证随时停车，因此，我们把以往信号系统的开环控制（即信号工发信号到车房，司机听到信号按信号操作）改造成闭环控制系统，在原信号的基础上加入了一套装置，使之在应急的情况下，可以直接控制绞车的安全回路，既可以通过无线信号在绞车上或井下任意位置打点实现停车（不用司机停车，避免噪声等的影响），而且还通过加装软启动装置，过卷保护等来实现绞车的安全平稳运行。 2003年4月，梭车安装结束后，一台梭车代替了一千多米巷道中的7部小绞车，减少了环节，消除了隐患，缩短了运行时间，使材料通过这段巷道的时间由平常的将近2个小时缩短为20分钟。经常出现的溜车、跑车、断绳、电车坏等事故已不复存在，因大巷风大造成的绞车司机不守岗而引起的多种问题迎刃而解。 通过一年的运行，整个系统平稳、安全方便的特点得到展现，取得了很好的经济安全效果，实现了长距离三轨双向运输，创造了复杂地质条件下多坡度变化的单绞车长距离运输，为进一步实现多弯道、多坡度的单绞车运送人员奠定了基础。无极绳梭车作为多坡度多方位的巷道运输设备，在新登煤矿的成功应用，为复杂条件下的井下辅助运输开辟了一个崭新的路子，值得大力推广应用。 3、垂直布置方式 某些矿井巷道，如皮带巷道，由于巷道一侧安装有皮带机，牵引绞车无法布置；或者，无极绳连续牵引车安装在运输巷道的中途，不能中断车辆运行路线，牵引绞车无安装位置。此时，需将牵引绞车和张紧装置与巷道运输线路垂直布置, 布置示意图如下。 该种布置方式将无极绳连续牵引车灵活应用，解决了工程实际问题， 主要缺点是 （1）绞车司机不能同时观察绞车、张紧装置及梭车运行状态，需通过联络； （2）钢丝绳需通过转向轮实施强制导向，钢丝绳受力较差。 垂直布置方式是一种特殊布置方式，目前在徐州三河尖矿、潞安司马矿、晋城成庄矿、天地科技王坡矿等地曾布置使用，运行效果较好。 SQ80型顺槽连续牵引车在徐州矿务集团三河尖煤矿使用案例介绍（图十四） 3．1、基本工况条件 徐州矿业集团有限公司三河尖煤矿有一巷道为一条皮带巷，全长1420米，最大坡度5，巷道宽度4米，该巷道决定选用SQ-1200型顺槽连续牵引车进行支架、材料、设备 图1 垂直布置方式 等运输；进料口为一大坡度轨道下山，坡底部有一与该皮带巷相垂直的巷道，如图1所示。该巷道内铺设一刮板运输机（虚线表示）。 3．2、系统分析 SQ-1200型顺槽连续牵引车传统布置形式为直线型，即绞车布置在主运输巷道一端，尾轮布置在巷道另一端，中间铺设主压绳轮、副压绳轮和平托轮。这种布置方式要求绞车一端巷道有足够的宽度，而本巷道在右手一侧有皮带，铺设绞车的位置不够。而绞车不能布置在轨道下山上，所以设计时只能利用垂直巷道布置绞车。 如图1所示，当绞车布置在垂直巷道，主副两根绳就要拐弯，如考虑梭车要退回垂直巷道，则要在转弯处设置道岔，这使得转弯弯道设计变得很复杂，因此，只能让梭车极限位置放在主运输轨道上。这样，不须增加弯道，也不须增加道岔，只要增加一组转向轮，就可实现绳的拐弯。 这种设计要在里边增加回车场。 3．3、系统设计 3．3.1 转向轮 转向轮的设计既要考虑其结构，又要考虑其强度以及其固定方式。转向轮由两轮组成，每轮分别用于主副两根绳实现90拐弯。每轮的直径均不能小于尾轮的直径，这样转向轮在结构上较大，最大尺寸大于600轨距，以传统的固定方式会与轨道干涉，但从轨道下山过来的物料必须通过此处轨道，所以转向轮必须沉到轨底以下（图2所示）， 且转向轮的方向要倾斜一定角度，使钢丝绳出绳方向朝着轨道表面。在轨道的A点增加一组托绳轮，把绳托到轨面高度。 3．3.2 转向轮基础 根据90拐弯的要求，转向轮的固定用一点浮动固定，固定钢丝绳的方向与轨道成45角。基础也成45角（图1所示），基础要低于轨底一定距离H（图3所示），不必倾斜。 3．3.3 绞车与张紧器的固定 通常情况下，张紧器的出绳应与轨面大致平齐，而现在的转向轮低于轨底，转向轮的入绳也低于轨底，因此，张紧器的出绳也要低于轨底同一值。但这会使得绞车、张紧器基础太低，一者施工量大，再者绞车处容易积水，影响使用性能。 张紧器上的导绳轮可把出绳方向倾斜一角度。利用这个特点，我们把张紧器按正常高度安装，转向轮与张紧器出绳口的连线为倾斜线，这样，避免了绞车、张紧器基础太低的缺点，而此时的转向轮实际上是处在空间倾斜状态。 3．3.4 A点位置的确定 图2所示的A点为托绳点，该点到转向轮的水平距离L1要有一个合适的值，原则上应使得从转向轮的出绳方向与轨道的夹角（假设为α）较小。这样，钢丝绳与托绳轮的相互磨损较小。 3．3.5 张紧器位置的确定 张紧器出绳口到转向轮的水平距离L2（图1所示）也要合适，原则上要使张紧器出绳方向与水平面的夹角（假设为β）较小，这样，钢丝绳对张紧器导向轮的压力较小，相互间磨损也小。 3．3.6 下沉量H的确定 如图3所示，转向轮基础下沉到轨底以下，基础上平面到轨底的距离H 应按如下方法确定当钢丝绳连接转向轮销轴与基础上的拉杆后，转向轮与主运输巷道成α角，与垂直巷道成β角。 3．4、结论 该系统在徐州三河尖煤矿得到成功应用，转向技术是垂直布置的关键。从上可看出，垂直巷道并非一条布置绞车的专用巷道，里面还有刮板运输机。采用这种布置方式，不用专开绞车洞室，不用拆除已有皮带和溜槽，增加的转向轮结构简单，使成本基本没有增加，而能很好地完成任务，不失为一种巧妙而有效的布置型式。利用空间立交，可以不干涉钢轨，而能使钢丝绳拐弯，不影响车辆通过，这对于绳牵引技术是一种进步。 3．5、应用 顺槽连续牵引车系统布置千变万化，有时碰到各种各样的现场条件，需要灵活应用。空间立交转向技术，可以引伸开来，应用于其它的场合，例如 a 尾轮安装在弯道顶端某一位置，梭车不过该弯道时，可把尾轮基础浇灌得低于轨底一定高度，钢丝绳可以从弯道底下经过，不用在钢轨上锯豁口。 b 尾轮较大，甚至直径超过轨距而必须安装在轨道上时，可以把尾轮基础浇灌得低于轨面一定高度，让尾轮低于轨底，钢轨不致终断。 c 随着开采技术的不断进步，顺槽的长度越来越长，有时同一线上需要铺设两套顺槽连续牵引车。如果在顺槽中间有一片口，可以考虑在该片口内设置绞车。这片口可以为任意角度的巷道。 4、连续牵引车垂直轨道且副绳轨外布置 天地科技王坡矿是合资煤矿，新型矿井，利用通风巷道布置绞车，应用于集中轨道巷。见图十五。 5、连续牵引车侧帮布置方式 针对上下山，可按此布置，见图十六。 11