KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車在12511 綜采工作面的應用技術研究

劉 斌

（山西焦煤西山煤電集團公司東曲煤礦， 山西 太原 030200）

引言

煤炭生產輔助運輸系統用于對人員、設備、材料的運輸，其運行效果直接影響了生產效率和礦井安全[1]。由于綜采工作面輔助運輸系統存在安全性差、輔助運輸人員多、運輸效率低等諸多問題，決定在12511 綜采面采用鋼絲繩牽引卡軌車，以提升卡軌車運送人員的安全性，降低井下運輸系統故障率，對保證煤礦穩定持續生產具有很好的指導意義[2]。

1 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車在12511 工作面應用的可行性分析

東曲煤礦12511 綜采工作面長327.4 m，煤層平均厚度7.32 m，設計采高6.2 m，原煤水分含量偏大，煤塵具有較強爆炸性[3]。12511 工作面原煤采用綜合化、機械化開采，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車恰好適應了長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況井下運輸作業任務，如工作面開采集，材料、設備、人員的運輸，液壓支架的轉載[4]。

KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車借鑒國內外卡軌車的技術和使用經驗，是一種基于國際輕軌全程卡軌運行的成套繩牽引軌道運輸系統，是對井下輔助運輸系統的進一步完善和提高。卡軌車運輸系統主要由絞車、張緊裝置、梭車和尾輪及輪組組成，鋼絲繩將運輸系統串聯。

2 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車結構的選型

2.1 絞車的結構選型

絞車是整個系統的動力源，主要由動力總成、驅動部分等組成，絞車選型參數如表1 所示。動力總成是絞車的動力部分，絞車驅動部是絞車的牽引部分，負責驅動鋼絲繩運行以牽引卡軌制動車等，其主要由底座、滾筒組件、小齒輪組件等組成，基本結構如圖1 所示。

表1 KSP-130/200Y 絞車技術參數

圖1 絞車結構示意圖

2.2 張緊裝置的選型

鋼絲繩牽引卡軌車時需要一定初張力，因此配置了重錘式張緊裝置。其主體由框架、張緊繩輪、動輪組、定輪組、張緊力下降保護裝置、配重和防護網等組成，如下頁圖2 所示。張緊裝置設計增加了張緊力下降保護裝置，對系統中張緊力進行監控保護，滿足了《煤礦安全規程》的規定。

圖2 卡軌車張緊裝置

2.3 卡軌制動車的選型

卡軌制動車用來連接礦車、材料車、卡軌乘人車等車列，完成安全制動，通過碰頭實施車列連接。卡軌制動車車架安裝有前后轉向架，轉向架上的卡軌裝置保證在車列運行過程中的全程卡軌。緊急制動有自動制動與手動制動兩套系統，自動制動通過液壓系統完成自動制動過程，緊急情況下跟車司機通過手動制動閥完成手動制動過程。

卡軌制動車主要由車架、車廂、轉向架、卡軌裝置、液壓系統、制動裝置、儲繩筒等組成，如圖3 所示。轉向架具有多個自由度，可最大程度適應井下軌道變化。除輪架相對于搖枕軸的回轉、搖枕軸相對車架的回轉外，增加整體轉向架擺動自由度以適應軌道陰陽路況。同時，牽引板安裝在轉向架上，對于垂直凹點彎道及壓繩輪組的通過性較好。此外，轉向架上的彈簧保證了卡軌車在運行過程中具有較好的減震性能。內限外卡整體浮動式卡軌裝置，限位輪和卡輪整體浮動，增大了對現場鋪設軌道的適應性，配合新型普通軌連接方式能保證運行全程卡軌不掉道。同時增加回轉軸承及推力軸承、增加潤滑措施能有效降低運行阻力。

2.4 卡軌乘人車的選型

卡軌乘人車主要由行走部（前、后轉向架）、卡軌裝置、車廂、車架、碰頭、連桿等組成。行走部包括帶的前、后轉向架。卡軌裝置和卡軌制動車相同。車廂整體為由角鋼及鋼管組焊而成的框架結構，車門設有防護鏈。車架是乘人車的主要承力部件，見圖4。

圖3 卡軌制動車

圖4 卡軌乘人車

3 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車在12511 工作面應用的注意事項

卡軌車工作環境溫度為5～40℃，環境相對濕度不超過85%（+25℃），海拔高度不超過1 000 m，煤塵、甲烷爆炸性氣體含量符合安全規定含量。礦用普通軌道質量滿足運送大型設備要求，軌間采用卡軌專用的連接件，軌枕間距500～600 mm，垂直曲線半徑≥15 m，水平曲線半徑≥9 m。

使用鋼絲繩牽引卡軌車前必須根據巷道條件及設備布置制定相應安全規程，并對作業人員進行技術知識培訓；對車輛起動器、通訊、電氣設備進行檢查，檢查擋車器、道岔是否打開，確保軌道無雜物，路基無地質變形，檢查車列各處連接的可靠性；確定載重車無過載或偏載情況。

絞車啟動后先空轉，觀察制動閘的運行情況；確定張緊裝置無卡滯現象，張緊力下降保護裝置工作正常。檢查卡軌裝置轉動是否靈活，檢查固定尾輪的拉桿和鋼絲繩是否松動或變形，每班運行前檢查輪系是否變形、磨損或扭轉，發現問題必須立即處理。

4 KSP 型鋼絲繩牽引卡軌車的應用效果

1）減少費用支出。在12511 綜采工作面原輔助運輸系統配備人員80 名，鋼絲繩牽引卡軌車應用后60 名人員即可滿足需要，按日工資300 元計算，每年可減少工資支出144 萬元。原輔助運輸系統每年的檢修費用約90 萬元，采用鋼絲繩牽引卡軌車輔助運輸系統每年檢修費用為78 萬元，可減少12 萬元的維修費用。

2）減少設備數量。原輔助運輸系統裝備總共有325 臺設備，鋼絲繩牽引卡軌車應用后可簡化19 輛卡軌車和1 部單軌吊即可滿足整個輔助運輸系統的生產需求，極大方便了管理和維護。

3）采用新的控制系統，減少電力能源消耗。原輔助運輸系統每年電耗約167 萬元，采用新的控制系統后電耗全年費用約147 萬元，可減少每年20 萬元的電力消耗。

4）提高了運輸效率。原綜采工作面輔助運輸系統1 t 物料從地面至工作面需要3 h，新的運輸系統1 t 物料從地面運到工作面僅需0.8 h，極大提高了輸送效率。以220 m 工作面搬家為例，原輔助運輸系統投工約810 個，改造后可將投工壓縮至350 個。

5）提升運輸系統安全性。原輔助運輸系統容易發生斷繩、跑車事故，極易造成人員傷害。鋼絲繩牽引卡軌車應用前5 年后共發生3 起事故，新的鋼絲繩牽引卡軌車應用后，5 年內僅發生一起，事故率極大降低。

5 結論

在綜采面機械化生產程中，KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車因其結構簡單、操作安全等諸多優勢被廣泛應用。該設備的應用提升了3 倍多運輸效率，降低了10%電力消耗，減少了20%用工數量，特別是綜采工作面進行大型設備搬家時，優勢表現明顯，很好地保證了綜采面作業安全，為KSP 型煤礦井下鋼絲繩牽引卡軌車在其他綜采面更好應用提供了借鑒。