鋼絲繩牽引卡軌車“二合一”改造應用

王育峰

(潞安環能股份有限公司 漳村煤礦，山西 長治 046032)

卡軌車主要用于煤礦井下大巷、工作面巷道、采區上下山及集中軌道巷的物料、設備和人員的運輸，運輸過程中需要多次轉載，運輸效率較低。漳村煤礦較早引進卡軌車系統，現主斜井安裝一部KSD-90J卡軌車系統、二水平材料巷安裝一部卡軌車系統，隨著運輸距離的延伸，擬在西下山材料巷再安裝一部卡軌車系統，以提高運輸效率(如圖1)。

圖1 原卡軌車運輸路線布置

1 工程背景

漳村煤礦西下山卡軌車安裝后，在二水平卡軌車與西下山卡軌車之間，需頻繁轉載、隨之卡軌車信號工、卡軌車司機、電氣維護工等用工增加，物料運輸效率將大大降低。為此，經過多次井下調研、實踐，擬利用兩部卡軌車之間的45°斜巷，安裝兩套135°輪組，使卡軌車通過，實現卡軌車運輸的90°轉彎(如圖2)，如果能實現，將大大提升運輸效率、節約大量用工，經濟效益和社會效益異常顯著。

2 解決方案

將兩套卡軌車合并為一套，合并后，如圖2所示，有效地提高了運輸效率。

圖2 改造后卡軌車運輸線路布置

2.1 系統配套組成

異形軌卡軌車系統主要由絞車、漲緊裝置、軌道系統、車輛部分、回繩站以及電控系統等組成，其工作示意如圖3所示，卡軌車系統動力由絞車提供，鋼絲繩的兩端分別固定在牽引儲繩車上，絞車將牽引力傳遞給牽引車，牽引車再帶動各種載重車運行。

圖3 繩牽引卡軌車工作原理示意

2.2 方案計算

已知條件：兩套卡軌車合并成一套后，材料大巷總運距2 800 m，其中二水平材料巷巷道長1 000 m，坡度3°；西下山材料巷巷道長1 800 m，坡度7°。運輸最大件重量20.3 t，系統運輸車輛重量G=20.3+3.8+1.7+3=28.8 t；牽引車重3.8 t、制動車重1.7 t；載重車重3 t；系統運輸總重G=20.3+3.8+1.7+3=28.8 t。

絞車的最大牽引力為車輛運行在最大坡度(7°)上，鋼絲繩運行阻力、重物運行阻力以及重物下滑力的總和，計算鋼絲繩運行阻力。

根據公式：f=2×L×q×g×ω1×cosβ÷1 000 kN

式中：f為鋼絲繩運行阻力，kN；L為運距，取2 800 m；q為每米鋼絲繩重量，q=2.49 kg/m(初選鋼絲繩直徑26 mm)；g為重力加速度，9.8 m/s2；ω1為鋼絲繩運行阻力系數，取0.25；β為巷道平均坡度，取5°。

將各數值帶入公式，計算鋼絲繩的運行阻力為：

f=2×2 800×2.49×9.8×0.25×cos5°÷1 000

=34 kN

1) 重物的運行阻力。車輛在最大坡度7°運行時，需要的牽引力最大，此時車輛及負載的運行阻力為：Ff=G×g×cos7°×ω2。

式中：Ff為運輸總物件的運行阻力，kN；G為運輸物件總重量，取28.8 t；ω2為運行阻力系數，依據GB50533-2009《煤礦井下輔助運輸設計規范》，取0.03。

將各數值帶入公式，計算運輸總物件的運行阻力為：

Ff=28.8×9.8×cos7°×0.03=8.4 kN

2) 重物的下滑力。車輛在最大坡度7°運行時，需要的牽引力最大，此時車輛及負載的下滑力為：

F1=G×g×sin7°

式中：F1為運輸總物件的下滑力，kN；G為運輸物件總重量，取28.8 t。

將各數值帶入公式，計算運輸總物件的運行阻力為：

F1=28.8×9.8×sin7°=34 kN

則系統所需要最大牽引力F=f+Ff+F1=76.4 kN，預留一定的富余系數，選定卡軌車系統牽引絞車額定牽引力為90 kN，滿足使用要求。

2.3 確定改造方案

經過計算、分析，將兩套卡軌車合并成一套卡軌車的方案可行，絞車牽引力為90 kN即可滿足運輸要求，轉彎處設置兩套135°水平輪組、彎軌，將兩條材料大巷水平軌道連接，從而實現彎道運輸，從運輸效率和安全性上都有革命性的提高。

3 結 語

材料大巷卡軌車改造成功后，經過3年多的實際應用、數據統計和工況分析得出如下結論：①運輸效率得到較大提高，運輸一趟可節約40 min；②減人效果明顯，每班能減少維護人員4人，一天減少12人次；③節能效果突出，運輸每趟節約264度電，每年大約可節約475 200度電能；④經濟效益可觀，兩套卡軌車合并成一套，可減少一套機頭和機尾設備的投入，可節約200萬元；減少人員的工資每年可節約72萬元；每年節約的電能費用約19萬元，一共可節約300萬元左右。

從上述應用情況和統計數據可知，利用卡軌車驅動“二合一”，對漳村礦材料大巷運輸系統進行改造，不僅在安全性方面有了明顯提高，而且達到了節能減排，減人增效的預期效果。