“弓形”面巷道軌道運輸中無極繩循環絞車的應用分析

吳旗開

（晉能控股煤業集團趙莊二號井，山西 長治 046000）

引言

無極繩循環絞車是由多種循環鋼絲繩共同作用，控制鋼絲繩系統內的設備和車輛，實現井下運輸的一種輔助設備，其優點是構造簡單、易于維護，并且能實現循環連續運輸。隨著近幾年科技的發展，無極繩循環絞車及其配套設備也發展迅速，由于其在連續牽引運輸方面較為突出，因此被廣泛應用于煤礦開采工作中。但是，由于煤礦自然條件的不同，如地質構造、巷道起伏和泥巖松軟等現實環境的限制，在實際應用中很容易出現陰陽懸空的情況，對煤礦生產安全造成影響。因此，在實際工作中，必須充分學習先進技術，改進無極繩循環絞車的操作工藝，這也是當代煤礦安全高效開采的研究重點。

1 “弓形”工作面概況

本次開采晉能控股煤業集團某礦，開采層為3 號煤，其實際情況復雜，煤礦本身所剩儲量少，由于開采周圍小煤窯而造成礦井無法按照常規布置工作面。因此，為了提高煤礦的回采率，根據現場的實際地質條件，帶式運輸機的數量應適當減少，并將回采面皮帶順槽設置為直巷，軌道運輸順槽掘進方向設置為與煤層受破壞區域方向一致的拐彎方向，兩者結合，工作面形成“刀把形”或“弓形”。礦井形成的“弓形”工作面在回采過程中會發生變化，即變短或變長，這會導致液壓支架的回撤與安裝，同時刮板運輸機也會發生縮短或延長，出現這類情況就會給軌道輔助運輸系統的正常工作帶來壓力[1-2]。

2 調度絞車運輸情況

該礦“弓形”工作面的形成，雖然提高了礦井內資源的回采率，但是，該工作面在開采過程中發生的一系列變化給設備的回撤和安裝帶來挑戰，特別是對軌道輔助運輸系統來說，需要更高、更新的技術。在“弓形”工作面，采用調度絞車連續對拉循環運輸（見圖1），由于巷道有4 處拐彎，因此順軌道方向總共需要安排10 輛調度絞車，每輛絞車每運輸一段距離就進行摘掛鉤作業，另一輛絞車就會接替其開始運輸，如此循環，在這個過程中，工作面會發生變短或變長。當工作面變短時，液壓支架退出回撤，刮板運輸機縮短，巷道斷面變小，因此回撤設備需要運輸至巷道較寬處放置。相反，液壓支架需要從采區軌道大巷處運送到機尾處才能進行安裝，這個過程需要投入較多的工作人員，操作較為復雜，管理較為困難，且安全性較低[3-4]。

圖1 調度絞車對拉運輸示意圖

3 無極繩循環絞車應用

由于“弓形“工作面軌道運輸順槽會產生很多問題，為了解決這些問題，可采用無極繩循環絞車替代原調度絞車（見下頁圖2）。無極繩循環絞車的驅動部被安裝在回采工作面軌道運輸的順槽口處，為了防止鋼絲繩對巷道底板和道枕造成的磨損，需要在巷道起伏不平的位置處安裝托和壓繩輪，為了防止鋼絲繩在巷道低注段發生漂繩，需要在回繩側和牽引側分別安裝一個固定式壓繩輪和兩個彈性壓繩輪，使梭車可以順利通過起伏不平處。在運輸軌道拐彎處需要安裝兩排變向輪，鋼絲繩可以通過變向輪實現彎曲變向。在運輸軌道的末端需要安裝尾輪，尾輪可以根據綜采工作面的回采而回撤，出于對梭車和礦車的安全考慮，還應在運輸軌道的末端設置一組阻車器，同時還應安裝一組越位保護裝置。此外，為了保證無極繩絞車的順利運行，需要在運輸軌道沿線間隔100 m 安裝一套信號裝置和泄露通信系統，信號裝置包括語言、聲光報警、急停信號裝置，需要組織專職人員跟車工，專職人員需隨身攜帶信號裝置，在運行過程中如發現意外情況應及時通知絞車司機停機，排查并處理完意外情況后再發出開車信號。

圖2 無極繩循環絞車運輸示意圖

巷道的相關技術資料是由地質科和生產技術科提供的，無極繩循環絞車的安裝位置需要根據多方面情況來確定，如現場絞車硐室、出繩輪、運輸軌道道岔系統、導向輪、現場的基礎布局、轉彎彎道半徑角度、凈寬和凈高、各運輸軌道長度、現場設置的安全設施位置、“一坡三擋”裝置的安裝、運輸軌道基礎中心線、巷道坡度坡向和剖面圖等。鋼絲繩和絞車型號的選擇是由機電科根據巷道運輸軌道的坡度坡向和最大件質量來確定的，根據實際情況，最終選定JWB-75WJ型無極繩循環絞車。工作面順槽軌道運輸初始長度為1 750 m，起伏角度大于12°，采用JWB-75WJ 型無極繩循環絞車進行連續運輸，從安全、管理、運輸量等角度來看，效果都十分理想。

從該煤礦集團使用此型號的無極繩循環絞車以來，經過與多種調度小絞車的對比，認為采用無極繩循環絞車代替傳統絞車進行接力運輸和調度是可行的。無極繩絞車兼顧可靠性和可操作性，可根據各類工況進行合理的調整，利用不同的輪組進行調配，以滿足巷道內運輸軌道拐彎和起伏不平的情況。此外，無極繩循環絞車便于安裝和拆卸，配置靈活，可以循環使用，尾輪簡單固定，能夠滿足多變的遠距離輸送；同時容繩量偏大，具有較長的牽引距離，能夠有效減少遠距離輸送過程中巷道變化對鋼絲繩的影響，運輸高效、安全且運輸成本較低。

4 應用效果分析

盡管在應用過程中，無極繩循環絞車有著明顯的優勢，但是在多變的現實生活中仍舊存在很多問題。為了保證煤礦的正常生產，必須因地制宜，有針對性地分析可能存在的問題，具體問題如下：第一個問題是張緊裝置，自然環境和地質條件會對運輸距離、運輸坡度與起伏產生一定的影響，因此對鋼絲繩的伸縮量和彈性需要有更高的要求，需要對目前使用的張緊裝置進行進一步改良。第二個問題是車場岔道分配，目前采用的拋物線單滾驅動會對無極繩循環絞車的正常工作產生一定的影響，無法完全展現出無極繩循環絞車的工作優勢。因此，必須因地制宜，結合實際情況，對無極繩循環絞車進行改造[5]。

5 無極繩循環絞車井下運輸改造策略

針對第一個問題——張緊裝置，需要對張緊裝置進一步的設計改良?？梢酝ㄟ^調整配重張緊力和鋼絲繩張緊力之間的夾角，來提高無極繩循環絞車的運輸能力，延長張緊裝置與無極繩循環絞車之間的間隔距離，這樣可以將多余的伸縮變量和鋼絲繩彈性消耗掉，從而使無極繩循環絞車發揮出最大的運輸價值。

針對第二個問題——車場岔道分配，則需要對具體的工作方案進行細化，結合煤礦實際情況，選擇合適的改造方式，降低鋼絲繩損耗、提高可操作性、梭車運行方便且可與車場岔道共同配合，這樣既節省了成本投入，同時還提高了運輸效率。在無極繩循環絞車運行前，需要制定合理的工作流程，對絞車進行定期清洗和加油，確保絞車在井下的運輸安全和質量。

6 結語

無極繩循環絞車是利用鋼絲繩牽引，使絞車在運輸軌道上正反轉，可根據運輸軌道的長度調節鋼絲繩的纏繩與松繩，牽引礦車在軌道上循環往復運輸，實現了輔助運輸工作，保障了礦井的安全生產。軌道運輸長度隨著工作的進行逐漸縮短，無極繩循環絞車在梭車上卷繩裝置的作用下不斷纏繩縮短鋼絲繩的長度，尾輪順應回撤，其每次回撤都會打地錨固定于巷道底板。由于該設備構造簡單，僅需要一個動力部件就能達到連續運輸的效果，既安全又高效，可實現遠距離運輸，能快速適應運輸方向的變化，并且鋼絲繩及其設備可以循環使用，方便安裝和拆除，因此，可廣泛與應用在現實中，彌補了調度絞車對拉交替運輸的缺點。