無極繩絞車運輸系統(tǒng)改進研究

陳慧強

(山西焦煤汾西礦業(yè)中興煤礦,山西 交城 030500)

隨著煤礦綜合自動化、智能化水平的不斷提升,井下運輸系統(tǒng)也不斷向智能化方向發(fā)展,但是井下廣泛應(yīng)用的無極繩絞車運輸系統(tǒng)卻普遍面臨保護、通訊等裝置缺失,絞車依靠三聯(lián)按鈕控制電機實現(xiàn)啟?？刂?無法實現(xiàn)絞車安全高效運行[1-4]。山西某礦井下輔助運輸廣泛使用無極繩絞車,但是由于井下輔助運輸系統(tǒng)輔助、運輸量大以及輔助運輸涉及的安全管理環(huán)節(jié)多等,導(dǎo)致輔助運輸系統(tǒng)安全系數(shù)較低且運行效率不高。為進一步提高無極繩絞車輔助運輸效率,礦井決定對無極繩絞車運行系統(tǒng)進行優(yōu)化改進,確保無極繩絞車安全可靠運行。

1 無極繩絞車運輸系統(tǒng)概況

山西某礦開采煤層包括有3號、7號、9號、10號和13號等,井田開采范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,原設(shè)計產(chǎn)能為90萬噸/年,經(jīng)過多次技改現(xiàn)產(chǎn)能提升至300萬噸/年。礦井產(chǎn)能提升后,為更好地適應(yīng)井下生產(chǎn)需要,輔助運輸系統(tǒng)由液壓絞車升級為無極繩絞車。輔助運輸系統(tǒng)使用的無極繩絞車具有結(jié)構(gòu)簡單、用途廣泛、適應(yīng)性強等優(yōu)點。現(xiàn)階段井下共布置有27臺無極繩絞車,通過絞車間相互搭接實現(xiàn)井上下設(shè)備、物料等運輸工作。無極繩絞車推廣應(yīng)用大幅提升了井下輔助運輸效率、降低作業(yè)勞動強度,但是受井下環(huán)境惡劣、輔助運輸巷道底板不平整、無極繩絞車自身結(jié)構(gòu)限制等,導(dǎo)致無極繩絞車在使用期間故障發(fā)生率較高,如尾輪固定不牢固、掉道等,影響設(shè)備使用效率。對2021年井下無極繩絞車(共計15臺)使用情況進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)全年共發(fā)生車輛碰撞、掉道以及剮蹭等10起事故,影響井下輔助運行工作安全開展。

2101綜采工作面設(shè)計開采10號煤層,采面設(shè)計推進長度為1 950 m,采用無極繩絞車實現(xiàn)綜采設(shè)備運輸、安裝,絞車運輸距離達(dá)到2 130 m,具體使用的絞車技術(shù)參數(shù)如表1所示,結(jié)構(gòu)包括有主機、梭車、壓繩輪、液壓系統(tǒng)、尾輪以及電控系統(tǒng)等。2101綜采工作面所使用的材料及物資均由采區(qū)變電所附近的材料倉庫提供,具體采面輔助運輸路線為2101輔運巷—2210運輸巷—2209運輸巷—采區(qū)臨時變電所。

表1 無極繩絞車技術(shù)參數(shù)

2 無極繩絞車運輸系統(tǒng)改進

2.1 無極繩絞車固定及尾輪改進

井下無極繩絞車安裝方式包括有集中巷道混凝土安裝、采面回采巷道臨時安裝等,回采巷道內(nèi)無極繩絞車臨時安裝難度大,因此必須對安裝設(shè)施、使用設(shè)備等進行改進。

2.1.1 無極繩絞車固定改進

由于采面推進速度較快,要求回采巷道內(nèi)布置的無極繩絞車頻繁拆卸、安裝及移動,為降低設(shè)備磨損程度、提升拆卸及安裝效率、節(jié)能時間,可先將無極繩絞車固定到可沿著軌道移動的平板車上,具體布置如圖1所示。

圖1 軌道上無極繩絞車固定示意

在實際使用過程中,無極繩絞車由于負(fù)載高、設(shè)備重心高等,導(dǎo)致絞車緊繩爬車裝置嚙合齒輪容易拉開,嚴(yán)重時導(dǎo)致跑車事故,因此為確保使用安全可在爬車緊繩后增加防護繩,具體如圖2所示[5-6]。

圖2 防護繩布置示意

2.1.2 尾輪改進

采煤工作面回采巷道為確保無極繩絞車輪在軌道中心快速安裝,以便使得運輸設(shè)備及物料的梭車直接進入切眼,一般使用專用小尾輪。但是在現(xiàn)場使用過程中,小尾輪容易出現(xiàn)故障,進而影響采面運輸工作,成為采面輔助運輸?shù)谋∪醐h(huán)節(jié)[7-9]。為此,對無極繩絞車小尾輪及時改進,具體將尾輪直徑由300 mm改進為500 mm,尾輪用柱狀雙軸承且適當(dāng)加粗軸徑。改進后尾輪在后續(xù)大坡度、重載運輸環(huán)境下未再出現(xiàn)故障。

2.1.3 增加防護梁

無極繩絞車在運輸液壓支架、采煤機零部件等時,由于運輸部件較重且體積大,容易導(dǎo)致運輸?shù)牟考鰤乃筌嚌L筒,進而影響輔助運輸效率。為此,在梭車滾筒上增加由工字鋼焊接而成的防護梁,結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示,以便實現(xiàn)滾筒保護,避免損壞。

2.2 綜合保護裝置應(yīng)用

為提升無極繩絞車運行安全系數(shù),將綜合保護裝置應(yīng)用到無極繩絞車運行控制中,采用的綜合保護裝置具備有速度顯示、位置顯示、沿線急停閉鎖、正反向啟動、泄露通信、機頭及機尾過卷保護、語音廣播、彎道岔道報警等功能。

圖3 防護梁布置示意

綜合保護裝置主機參數(shù)為:額定工作電壓為AC127 V,額定工作電流為0.5 A;輸入1路頻率量信號、12路開關(guān)量信號,輸出4路常開節(jié)點信號;泄露通信機使用調(diào)頻制調(diào)節(jié)方式,異頻單工工作方式,發(fā)射及接收頻率分別48.942 MHz、34.950 MHz.在無極繩絞車沿線的彎道、岔道、變坡點等特殊位置安裝聲光報警裝置,當(dāng)梭車經(jīng)過上述特殊位置時,報警裝置會發(fā)出“正在行車、不準(zhǔn)行人”等警報,同時報警裝置上LED燈會顯示上述報警文字,提醒附近行人梭車即將通過,提高無極繩絞車使用安全性,降低安全事故發(fā)生頻率。

2.3 制動改進

傳統(tǒng)絞車制動通過單機對輪處制動并在減速器側(cè)安裝制動器,此種制定方式僅能滿足工作制動及絞車正常運行期間制動需求,當(dāng)出現(xiàn)軸承變形、減速器短軸等異常情況時,制動可能失效,嚴(yán)重時出現(xiàn)跑車事故。為此,對無極繩絞車制動進行改進,具體在絞車上新增一套獨立的液壓制動閘,制動閘有獨立的供液系統(tǒng),通過液壓油缸實現(xiàn)絞車快速制動。正常情況下,使用絞車自身的制動裝置;當(dāng)出現(xiàn)問題時,使用獨立的液壓制動系統(tǒng),從而增強絞車的制動效果及可靠性。

增設(shè)的液壓制動閘有自動、手動兩種控制方式,一旦檢測到絞車超過正常速度15%時,則液壓制動閘自動制動?，F(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn),液壓制動閘提高的制動力超過無極繩絞車牽引力的150%以上。

3 結(jié) 語

無極繩絞車是礦井輔助運輸?shù)闹饕绞街?可滿足底板起伏較大巷道或者彎曲巷道等使用需要,同時隨著井下大功率、重載設(shè)備使用推廣,無極繩絞車具備的運輸能力大、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢更為明顯。文中就針對無極繩絞車使用過程中存在的故障發(fā)生率高、效率偏低等問題,從絞車結(jié)構(gòu)、布置方式、綜合保護裝置應(yīng)用以及制動系統(tǒng)等方面提出改進措施。通過在無極繩絞車上增設(shè)防護繩,提高無極繩絞車在軌道上固定可靠性;改進尾輪,提高尾輪可靠性,降低使用過程中故障率;增設(shè)安全保護裝置,實現(xiàn)無極繩絞車運輸狀態(tài)監(jiān)測、安全預(yù)警及通信等功能;增加獨立供液的液壓制動閘,提高制動系統(tǒng)冗余系統(tǒng),增強無極繩絞車在故障情況下的制動能力,避免過程中出現(xiàn)跑車情況。

2022年5月,礦井完成井下27臺無極繩絞車改進工作,從現(xiàn)場一個月效果來看,無極繩絞車改進后,其運輸效率得以明顯提升,不僅實現(xiàn)了井下輔助運輸安全可靠進行,而且絞車故障發(fā)生率降低至2%以內(nèi),設(shè)備維修及零部件更換等費用可降低20萬元以上,改進效果顯著。