李建強

（山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030073）

1 采區(qū)輔助運輸方式選擇

五遠煤礦4 號煤層六采區(qū)位于井田西北部，采區(qū)東西傾向大約1.8 km，南北走向大約1.45 km，采區(qū)面積約3.14 km2。開采的4 號煤層為厚煤層，平均厚度為6.50 m，煤層傾角0°～12°，平均5°。該采區(qū)的北、東、西部為礦井邊界，南部為五采區(qū)，西南部有村莊（留設(shè)保護煤柱）。目前六采區(qū)沿井田邊界煤柱南北向布置三條采區(qū)巷道，分別為4 號煤六采區(qū)膠帶運輸上山、軌道上山和回風(fēng)上山。

原六采區(qū)軌道上山輔助運輸采用多部絞車接力運輸，運輸事故率高，多次影響采區(qū)的安全生產(chǎn)；人員步行進入采區(qū)，體力消耗大。為了提高本采區(qū)輔助運輸系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低工作人員體力消耗，決定對采區(qū)軌道上山輔助運輸系統(tǒng)設(shè)備進行改造。采區(qū)軌道上山沿煤層布置，巷道坡度0°～12°。為了適應(yīng)井下長距離的輔助運輸和巷道起伏不平的特點，結(jié)合目前國內(nèi)井下輔助運輸技術(shù)裝備發(fā)展現(xiàn)狀和該礦生產(chǎn)技術(shù)管理水平，通過綜合分析比較，六采區(qū)軌道上山輔助運輸采用無極繩連續(xù)牽引絞車運輸方式，人員運送采用架空乘人設(shè)備[1-2]。

2 輔助運輸設(shè)備選型計算

六采區(qū)軌道上山設(shè)備、材料、矸石的運輸采用無極繩連續(xù)牽引絞車，軌道上山長度2506 m，高差120 m，設(shè)計選用一部無極繩絞車擔負輔助運輸任務(wù)。

2.1 設(shè)計依據(jù)

（1）運輸量：矸石30 車，設(shè)備及材料20 車，保健車1 次，炸藥、雷管各1 車，其他5 次。

（2）最重件：綜采支架ZFS-5600/17/35B 型液壓支架，重量為19.3 t（不含平板車重），為重車上坡。

（3）提升容器：運輸最大件時采用MPC25-6A型重型平板車（2500 mm×1200 mm×300 mm），平板車自重1500 kg，最大載重量為25 t，每鉤1輛平板車；運輸矸石時采用MGC1.1-6A 型固定式礦車（2000 mm×880 mm×1150 mm），礦車自重592 kg，每鉤掛10 輛礦車；運輸設(shè)備時采用MPC2-6A 型 平 板 車（2000 mm×880 mm×410 mm），礦車自重464 kg；運輸坑木時采用MLC2-6A 型材料車（2000 mm×880 mm×1150 mm），礦車自重494 kg。運輸設(shè)備和坑木時，每鉤礦車數(shù)以不超過10 輛矸石車的最大載重量為準。

2.2 設(shè)備選型計算

（1）鋼絲繩選擇

預(yù) 選28NAT 6×19S+FC 1570 SZ 型 鋼 絲 繩（GB/8918-2006），鋼絲繩直徑d=28 mm，公稱抗拉強度σB=1570 MPa，單位重量Pk=2.82 kg/m，全部鋼絲破斷力總和Qp=492 kN。

（2）絞車最大牽引力計算

式中：F 為最大載荷，即絞車最大牽引力，kN；ωz為摩擦阻力系數(shù)，ωz=0.02；G0為梭車重量，G0=3000 kg；G 為液壓支架重量，G=19 300 kg；Gp為平板車重量，Gp=1500 kg；μ 為鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)，μ=0.25；L 為運輸距離，L=2506 m；β 為運行線路最大坡度，β=12°。

（3）電機軸功率計算

式中：K 為電機備用系數(shù)，K=1.2；v 為牽引最重件時速度，取0.85 m/s；η 為絞車傳動效率，0.8。

（4）鋼絲繩安全系數(shù)驗算

① 安全系數(shù)驗算

選用纖維芯鋼絲繩6×19-Ф28，鋼絲繩單位重量2.82 kg/m，全部鋼絲破斷力總和Qp=492 kN，鋼絲繩張理論值增加10 kN。

A=5.04 ＞5-0.001L=2.494

式中：A 為安全系數(shù)；F 張為鋼絲繩張緊力附加。其他符號如前所述，安全系數(shù)符合要求。

② 滾筒直徑校驗

D ≥50 d=1400 mm

（5）選擇絞車

選用1 部SQ-120/132P 型無極繩連續(xù)牽引車，滾筒直徑1600 mm，最大牽引力為120 kN，運行速度為0.85～1.70 m/s。配用電機功率132 kW，電壓1140 V，轉(zhuǎn)達速990 rpm，滿足要求。

2.3 配電點確定

六采區(qū)軌道上山設(shè)1140 V 配電點，電源由六采區(qū)變電所1140 V 母線段提供，采用KJZ 礦用隔爆真空饋電開關(guān)及BPJ 礦用隔爆變頻器對無極繩絞車進行配電。

3 人員運輸架空乘人設(shè)備選型

人員運輸架空乘人設(shè)備布置在軌道上山中，負責本采區(qū)的人員往返運送，設(shè)計選用一部架空乘人設(shè)備完成采區(qū)人員運輸任務(wù)。

3.1 設(shè)計依據(jù)

（1）年生產(chǎn)能力An=1.20 Mt/a；

（2）輸送距離（斜長）：L=2506 m，尾部至頭部傾角（平均）：α=5°；最大傾角：α=12°；

（3）最大班運送人數(shù)：121 人，人員重量按95 kg/人計。

3.2 選型計算

（1）主要參數(shù)及規(guī)定

吊椅間距：λ=12 m；

牽引鋼絲繩運行速度：Vm=1.50 m/s；

減速機：MC3RVSF09 型，i=50；

牽引鋼絲繩運行阻力系數(shù)：動力運行時取ω=0.02；制動運行時取ω '=0.01。

選用鋼絲繩為26NAT6×31S ＋IWR1670ZZ型，鋼絲繩直徑d=26 mm，單位重量Pk=2.57 kg/m，抗拉強度σB=1670 MPa，鋼絲繩最小破斷拉力QS=457 kN。

（2）牽引鋼絲繩張力計算

最小張力點的張力：

式中：C 為鋼絲繩撓度系數(shù)，C=1000；q0為鋼絲繩比重，2.57 kg/m；g=9.8 m/s2。

① 當下放側(cè)無人乘坐而上升側(cè)滿員時，線路運行阻力（動力運行狀態(tài)）：

各點張力：S3=Smin=25.19 kN；S4= 1.01S3=25.42 kN；S1=S4+W4-1=56.30 kN；S2=S3-W2-3=29.43 kN。

式中：q0為鋼絲繩比重，2.57 kg/m；Q1為人重，取75 kg，攜帶重量20 kg；Q2為吊椅重(含抱索器)，15 kg；ω 為鋼絲繩運行阻力系數(shù)，動力運行時取0.02；α=5°；L=2506 m；Q1+Q2：吊椅及人員質(zhì)量之和，取110 kg。

② 當下放側(cè)滿座且上升側(cè)無人時，線路運行阻力(制動運行狀態(tài)):

（3）驅(qū)動輪防滑校驗

當下放側(cè)無人乘坐而上升到滿員時，（動力運行狀態(tài)）

S1-S2＝26.873 kN ＞0

重上空下：S1/S2=1.91 ＜eμα=2.19

重下空上：S2/S1=1.50 ≤eμα=2.19，滿足要求。

（4）電動機功率

重上空下：

式中：K 為備用系數(shù)，取K=1.20；v 為運輸速度，取v=1.50 m/s；η 為機械傳動效率，η=0.8。

選用YBBP-315L1-8 型隔爆電動機，電壓1140 V，功率90 kW，轉(zhuǎn)速740 r/min，滿足要求。

（5）牽引鋼絲繩選擇

鋼絲繩破斷力總和：Sk=6×Smax=6×56.30=337.8 kN，鋼絲繩選用26NAT6×31S ＋IWR 1670 ZZ 型，鋼絲繩最小破斷拉力QS=457 kN，滿足要求。

4 結(jié)語

五遠煤礦六采區(qū)輔助運輸系統(tǒng)改造完成后已經(jīng)安全運行3 個月，材料運輸?shù)氖鹿事氏陆盗?0%，輔助運輸工作人員減少了60%。采區(qū)軌道上山輔助運輸設(shè)備運行實踐表明，輔助運輸設(shè)備選型合理，輔助運輸系統(tǒng)改造后使用無極繩絞車大大提高了采區(qū)的輔助運輸能力；架空乘人裝置的使用極大地節(jié)約了井下人員的體力，顯著提升采掘作業(yè)效率，為本礦創(chuàng)造了良好的社會效益、安全效益和經(jīng)濟效益。