双绳牵引无极绳连续牵引绞车选型设计
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[摘 要]针对一些矿井初步设计中井下各主要运输下山辅助运输设备选型的难题，探讨了主要运输下山设备投入低、维护量小、操作简单，对操作人员及维护人员的专业技术水平要求较低，需求专业人员数量少等问题。以砂墩子煤矿设备选型为例，对矿井的主要运输下山设备进行了相应设计、计算，解决了矿井投入少、产出多、系统简单维护量小、易操作易维护等特点，该方法也可用于矿井的非主要运输上下山的选型计算。
[关键词]双轨、双绳无极绳绞车
中图分类号：U664.4+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0030-01
1、项目背景：
砂墩子矿设计生产能力为500万吨/年，开拓方式为“两斜一竖”。其中主斜井担负全矿原煤提升任务，副斜井担负矿井上、下物料及设备的提升任务。副斜井采用单绳缠绕式双滚筒绞车运输，井底车场采用蓄电池电机车运输，北翼辅助运输大巷采用双绳牵引无极绳连续牵引车运输，实现了双轨双向连续运输。
北翼辅助运输大巷为单斜构造巷道，底板为泥岩底板，易底鼓；其中最大倾角为12°，持续距离约200米，平均倾角为5°―6°。巷道设计总长为2600米，其中上部平车场长90米，其余均为倾斜巷，巷道为拱形断面，巷道宽5.4米，高4.05米。运输最大件为综采工作面液压支架，重量为49吨（含平板车）。
2、无极绳连续牵引车系统选型及选型计算
如果选用无极绳连续牵引绞车作为砂墩子矿井下辅助运输设备，有两种方式可以选择：一种是单绳牵引无极绳连续牵引绞车，另一种是双绳牵引无极绳连续牵引绞车。下面就两种方式进行比较：
2.1、双绳牵引无极绳连续牵引绞车系统配置有双滚筒牵引绞车、五轮张紧装置、主牵引车、辅助牵引车、乘人车、双绳尾轮系统、压绳轮和托绳轮等，采用两根钢丝绳布置在同一条轨道内侧形式运行。
2.2、普通单绳牵引无极绳连续牵引绞车系统配置有单滚筒牵引绞车、张紧装置、牵引车、乘人车、尾轮系统、压绳轮和托绳轮等，采用一根钢丝绳布置在轨道内侧，一根钢丝绳布置在轨道外侧形式运行。
2.3、双绳牵引无极绳连续牵引车工作原理：由电机提供动力，采用减速器和一对渐开线圆柱正齿轮传动，通过绞车滚筒旋转，借助钢丝绳与滚筒之间的摩擦力，而达到钢丝绳牵送重物。双绳牵引无极绳连续牵引车滚筒采用抛物线双滚筒结构，每个滚筒只需提供额定牵引力的二分之一。每根钢丝绳在驱动滚筒上缠绕3.5―4圈，通过欧拉公式计算可知，提供额定的牵引力需要的张紧力为2.69 KN。五轮张紧器提供的最小初张力为3 KN，故提供额定的牵引力不会存在问题。
综上所述，砂墩子矿选用双绳牵引无极绳连续牵引绞车为北翼辅助运输大巷运输设备，牵引力能够满足上述工况条件下的运输物料与运输人员使用，同时，选用的24NAT6×19S+FC1670型钢丝绳也符合《煤矿安全规程》中对钢丝绳安全系数的要求。
4、双绳无极绳连续牵引车电气控制系统说明：
本电气控制系统采用隔爆兼本质安全型设计，符合《煤矿安全规程》，可应用于煤矿井下含有煤尘、瓦斯爆炸危险的环境中，实现绞车的调速、换向、能量回馈制动等功能，有节能降耗、安全生产、电机使用寿命长等优点。
4.1、电气控制系统由矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置、矿用隔爆兼本安型可编程控制器、矿用本安型操作台、矿用隔爆型变频器用滤波器箱、矿用隔爆型液晶显示屏等组成。
4.2、系统主要功能：
4.2.1、驱动电机顺时针或逆时针旋转，变频调速；
4.2.2、参数显示与监控：相对运行行程、轨道岔道、动态位移显示牵引车运行位置、动态数字显示牵引车离开主电机的距离、（上行、下行、停止、复位等）运行状态显示、控制系统参数（电压、电流、频率、工作时间、当前时间等）显示等
4.2.3、保护功能：常规保护（过流、过压、欠压、短路、过载、短相过热等）、特殊保护（过卷、超速、欠速等），设故障记忆功能，能保留最近10次故障代码和最后一次故障参数；
4.2.4、限位自动保护功能：即牵引车从线路起点开始，到达设定位置后绞车报警并紧急自动停车，机械抱闸动作，防止过卷；
4.2.5、电控系统与漏泄移动通讯系统匹配联结，同时实现漏泄移动通讯系统急停连续牵引车的功能，并在系统停止时漏泄移动通讯系统正常工作；
5、双绳无极绳连续牵引车系统的优点：
5.1、双轨双向运输：砂墩子矿购置的双绳无极绳连续牵引车是全国第一部安装于主要运输巷道，并实现了双轨双向运输，两股轨道上分别由两辆牵引梭车承担运输物料车的任务，前后交错运行，效率提高1倍。
5.2、双绳无极绳连续牵引车电机功率大，牵引力大，可实现综采液压支架的整体运输。
5.3、制动梭车具有超速自动保护功能：采用钳式抱轨制动，既可手动又能自动控制，为失效安全型，具有脱钩自动保护和人工保护功能，制动梭车制动力为240 kN，满足重载运输时对制动力的需求。
5.4、系统配有煤矿用起伏巷普轨乘人装置，满足人员运输的要求：煤矿用起伏巷普轨乘人装置是根据煤矿实际条件研发的运人设备，砂墩子矿购置的双绳无极绳连续牵引车的制动车是全国仅有的一家拥有正式的安标证书的生产厂家。
乘人车上设计了左右轮摇摆机构，可以使得所有轮子始终与轨道接触，防止掉道。还有水平转向机构，进行可靠的水平小半径转弯。后转向架还设计了防倾倒机构，当人员乘坐出现偏载时，可有效防止车辆倾倒，保证了人员运输的安全。
5.5、应用了视频监控系统：视频监控系统主要有矿用隔爆型监视器、矿用隔爆型摄像用控制器、矿用隔爆型摄像仪、矿用隔爆型摄像用控制器、矿用隔爆型光端机等组成。通过安装在运输巷道关键点的矿用隔爆型摄像仪对无极绳连续牵引车在关键点的运输情况进行监控。绞车司机通过操作台上的显示屏可以观察到巷道内关键点的运输情况，进而对绞车进行控制，提高了系统的安全性。
5.6、双绳无极绳连续牵引车信号系统集成化控制，梭车司机在跟车途中可以随时与绞车司机进行信号传送和话音联络，实现打点、通话和沿线急停闭锁等功能，使系统工作时更加安全、可靠和方便，提高了双绳无极绳连续牵引车司机的可操作性和双绳无极绳连续牵引车运行的安全性。
5.7、实施了甩车功能：采用主牵引梭车为动力，通过一段30米左右辅助牵引钢丝绳配合辅助主牵引梭车来实现甩车；在系统运行过程中，辅助牵引钢丝绳的一端连接主牵引梭车碰头，另一端连接一串料车，辅助牵引梭车通过夹绳器夹紧系统主绳，当整个车列运行至偏口处时，辅助牵引制动车抱轨制动，松开夹绳器使之与物料车脱开，然后拨动道岔（此处铺设专用道岔），运行主牵引梭车，通过辅助牵引钢丝绳下放料车。在道岔处铺设直线护轨确保甩车时，牵引车不会在甩车过程中发生掉道现象（如下图所示）。双绳无极绳连续牵引绞车甩车功能避免了常规条件下利用两部绞车配合来实现甩车的缺点，节约了甩车时间，提高了运输效率。
5.8、适应性强，用途广。双绳无极绳连续牵引车系统既可使用在综采工作面，又可应用在采区上（下）山，还可布置在集中轨道巷，对井下轨道地板情况和轨道铺设质量要求低，可适用于连续起伏巷道。
6、结语：
在满足砂墩子矿辅助运输系统能力要求的前提下，本着经济适用的原则，选用双绳牵引无极绳连续牵引绞车作为我矿辅助运输设备。实际使用结果表明，双绳无极绳连续牵引绞车满足砂墩子矿辅助运输要求，且该系统拥有很高的安全使用系数，故障率低，实用性高。