運輸順槽無軌自移列車系統研發及應用

王 東

（山西鄉寧焦煤集團燕家河煤業有限公司， 山西 臨汾 042100）

0 引言

近幾年，隨著綜采工作面煤炭產量的提升，采煤設備也不斷向大型化方向發展，同時配套設備也隨之增加，例如一些供電供液配套設備的增多，使得綜采面采掘設備的總質量不斷變大。因此，隨著采掘設備輸送過程中列車的承載力持續變大，這些綜采設備的輸送過程中的安全性就很難得到保障，傳統絞車牽引輸送的方式也就越發不安全，不僅容易損壞采掘設備，而且嚴重威脅到了井下工作人員的生命安全。滑靴式無軌自移列車系統的應用，通過研究液壓支架的推移過程，使得原有有軌絞車牽引方面的弊端得到有效解決，承載能力更大，安全性得到了明顯提升。

1 3202 工作面概況

無軌自移列車系統主要應用于某礦3202 綜采工作面運輸順槽，該綜采面開采4 號煤層，運輸順槽長度780 m，寬×高=2.8 m×4.0 m。該綜采面配置有無軌自移列車16 輛，電纜車3 輛，阻化泵、注水泵各1臺，乳化泵2 臺以及各類組合開關、油脂庫、操作臺等輔助設備。設計總長約70 m，綜采面向前推進過程中，無軌自移列車系統向前同步跟進0.8 m，無軌自移列車具體配置參數如表1 所示。

表1 無軌自移列車主要技術參數

2 系統研發設計

2.1 無軌自移列車設計

無軌自移列車運行過程是參考液壓支架推架過程進行設計的，自移列車的機械結構主要包括列車車體、推移抬底千斤頂、前后拉桿以及電纜槽操作閥組等，具體無軌自移列車構造如圖1 所示。其中推移抬底千斤頂是無軌自移列車主要的運行結構，通過配合車體以及兩拉桿作為支撐點實現無軌列車向前推移過程。

圖1 無軌自移列車結構示意圖

由圖1 無軌自移列車的結構組成可以看出，列車在運移過程中主要分以下幾步：

1）控制抬底千斤頂供液伸出，伸出位置可使得無軌自移列車的車頭部位抬升210 mm 左右，確保無軌自移列車車底與運輸順槽底板成一定夾角[1-2]。

2）控制推移千斤頂供液伸出，將無軌自移列車車體向前推移一個步距，距離在780 mm 以內，同時無軌自移列車車體在前推桿上也向前推移出相同的距離。

3）操控操作閥，將抬底千斤頂縮回，并將無軌自移列車車體緩慢回落至接觸地面。

4）操控操作閥，縮回推移千斤頂，同時使得前推桿及后推桿向前推移一個步距，完成無軌自移列車的一個步距推移過程。在后續綜采面推進過程中，按之前順序重復運行，則可完成無軌自移列車的同步推進。

2.2 液壓系統研發設計

無軌自移列車的液壓動力來源與綜采工作面液壓支架相同，由液壓泵站供液來為各千斤頂提供運行動力。為確保運輸順槽無軌自移列車系統能夠在井下復雜工作環境中保持穩定運行狀態，適應各種條件下的平穩運行效果，該液壓系統在供液管路上附帶有截止閥、調速閥以及電液控制閥等多種液壓調節裝置。同時附帶有智能反沖洗過濾器來對整體供液系統進行清潔，調速閥對供液量來進行精確調控，回路閥、安全閥等確保液壓系統的安全運行等，具體液壓控制結構原理如圖2 所示。

圖2 無軌自移列車供液系統結構

2.3 智能化控制系統研發

無軌自移列車智能化控制系統主要包括智能巡檢、電液控制、運行環境檢測以及各類輔助系統，各系統協調運行實現無軌自移列車隨綜采工作面同步推進運行。

1）智能巡檢檢測。通過在運輸順槽布設云臺攝像儀并通過視頻交換機以及地面控制室顯示等來對無軌自移列車的運行狀態進行遠程監控，在無軌自移列車終端還布設照明系統來增強視頻監控的清晰度，攝像頭安裝于無軌自移列車車體上，并可進行全方位旋轉來增強對無軌自移列車的監控效果。智能巡檢裝置與云臺攝像儀類似，通過布設在無軌自移列車車頂的巡檢機器人來對無軌自移列車在運輸順槽中運行時的風速、瓦斯以及溫度等參數進行數據采集，巡檢機器人可在無軌自移列車上沿軌道運行，增大巡檢監測范圍[3]。

2）電液控制。電液控制系統的組成主要包括換向閥、測距儀、控制器、各類傳感器裝置、顯示燈、運輸順槽主機以及連接線路等，可以實現對運行工況的實時監測精確控制，還可以對無軌自移列車的運行軌跡進行糾偏緊急閉鎖等控制。電液控制系統的各類傳感器裝置中傾角傳感器布設于無軌自移列車車體上用于對車輛的運行狀態進行實時監測；位移傳感器以及壓力傳感器分別布設于千斤頂以及支撐拉桿上，用于對千斤頂的行程以及支撐拉桿的壓力進行監測，確保無軌自移列車的安全運行。各監測數據可及時傳輸至控制器，并由控制器上傳至運輸順槽控制室來對無軌自移列車進行遠程控制。

3）運輸環境監測系統主要包括各類傳感器裝置，通過在無軌自移列車車體布設瓦斯濃度傳感器、溫度傳感器以及粉塵濃度傳感器等裝置來對運輸順槽無軌自移列車的運行環境進行實時監測，當監測到運行過程中出現瓦斯濃度超限或其他參數超標情況時，可及時利用控制器來對無軌自移列車進行緊急制動或斷電報警等操作，告之工作人員啟動預警方案進行故障排除。

4）輔助系統指位于無軌自移列車尾部車體上的一些物料輸送存儲系統、避災避險系統以及服務器線路集控中心等。物料系統主要是用于綜采工作面存儲的一些應急儲備工具物料等，通過對這些物料進行信息登記來對物料的數量及分發情況進行記錄，并及時補充；避災避險系統與物料系統類似，布設于無軌自移列車尾部來對運輸順槽或綜采工作面的一些突發事故進行處理，在車體內有救生艙以及各種緊急物資可在綜采工作面或運輸順槽出現緊急事故時，工作人員無法及時撤離情況下進行暫時安置或自救；集控中心指無軌自移列車與地面控制中心進行信息交換或遠程控制，通過集控中心還可接入綜采工作面采煤機等采掘設備將實時數據傳輸至無軌自移列車控制器，從而實現綜采面與無軌自移列車的同步推進效果。

3 系統運行特點以及局限性

無軌自移列車由乳化液泵站提供動力，動力來源與液壓支架相同，節省了動力供應難題，同時自移列車運行能力強，推移力大無需額外動力推動，供液系統簡單高效；無軌自移列車在一定坡度下不會產生滑移危險，運行過程極為穩定可靠，基本不存在傳統絞車牽引過程中的脫鉤跑車現象；無軌自移列車運行靈活并可實現自適應控制，在運輸順槽轉彎過程中可進行列車的分段移動；無軌自移列車每段都具備獨立能源供應，單節無軌列車出現故障并不會影響到整體的運行效果，因此系統運行可靠，故障發生率較低。

在運輸順槽底板浮煤或淤泥較多時，會嚴重影響到無軌自移列車的運行效果，拉桿的支撐效果會變差從而無法為無軌自移列車提供良好的支撐能力；無軌自移列車對運輸順槽的高度有較高要求，在頂板不平整時會對無軌自移列車頂部電纜安全產生影響；在無軌自移列車運行過程中要盡量保持在順槽中央，避免向一側大幅傾斜影響到列車的運行效果。

4 結語

列車作為綜采面關鍵的輸送設備，運行過程的好壞關系到綜采工作面采掘設備的安全，無軌自移列車系統的應用，實現了列車的無軌自移、遠程監控、隨工作面協同推進等效果，極大推進了煤礦設備智能化建設進程，具有極大推廣應用價值。