王 東

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)燕家河煤業(yè)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(chǎn)量的提升，采煤設(shè)備也不斷向大型化方向發(fā)展，同時(shí)配套設(shè)備也隨之增加，例如一些供電供液配套設(shè)備的增多，使得綜采面采掘設(shè)備的總質(zhì)量不斷變大。因此，隨著采掘設(shè)備輸送過(guò)程中列車的承載力持續(xù)變大，這些綜采設(shè)備的輸送過(guò)程中的安全性就很難得到保障，傳統(tǒng)絞車牽引輸送的方式也就越發(fā)不安全，不僅容易損壞采掘設(shè)備，而且嚴(yán)重威脅到了井下工作人員的生命安全?；ナ綗o(wú)軌自移列車系統(tǒng)的應(yīng)用，通過(guò)研究液壓支架的推移過(guò)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(wú)軌自移列車系統(tǒng)主要應(yīng)用于某礦3202 綜采工作面運(yùn)輸順槽，該綜采面開(kāi)采4 號(hào)煤層，運(yùn)輸順槽長(zhǎng)度780 m，寬×高=2.8 m×4.0 m。該綜采面配置有無(wú)軌自移列車16 輛，電纜車3 輛，阻化泵、注水泵各1臺(tái)，乳化泵2 臺(tái)以及各類組合開(kāi)關(guān)、油脂庫(kù)、操作臺(tái)等輔助設(shè)備。設(shè)計(jì)總長(zhǎng)約70 m，綜采面向前推進(jìn)過(guò)程中，無(wú)軌自移列車系統(tǒng)向前同步跟進(jìn)0.8 m，無(wú)軌自移列車具體配置參數(shù)如表1 所示。

表1 無(wú)軌自移列車主要技術(shù)參數(shù)

2 系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)

2.1 無(wú)軌自移列車設(shè)計(jì)

無(wú)軌自移列車運(yùn)行過(guò)程是參考液壓支架推架過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的，自移列車的機(jī)械結(jié)構(gòu)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(wú)軌自移列車構(gòu)造如圖1 所示。其中推移抬底千斤頂是無(wú)軌自移列車主要的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，通過(guò)配合車體以及兩拉桿作為支撐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)軌列車向前推移過(guò)程。

圖1 無(wú)軌自移列車結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 無(wú)軌自移列車的結(jié)構(gòu)組成可以看出，列車在運(yùn)移過(guò)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(wú)軌自移列車的車頭部位抬升210 mm 左右，確保無(wú)軌自移列車車底與運(yùn)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(wú)軌自移列車車體向前推移一個(gè)步距，距離在780 mm 以內(nèi)，同時(shí)無(wú)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(wú)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(shí)使得前推桿及后推桿向前推移一個(gè)步距，完成無(wú)軌自移列車的一個(gè)步距推移過(guò)程。在后續(xù)綜采面推進(jìn)過(guò)程中，按之前順序重復(fù)運(yùn)行，則可完成無(wú)軌自移列車的同步推進(jìn)。

2.2 液壓系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)

無(wú)軌自移列車的液壓動(dòng)力來(lái)源與綜采工作面液壓支架相同，由液壓泵站供液來(lái)為各千斤頂提供運(yùn)行動(dòng)力。為確保運(yùn)輸順槽無(wú)軌自移列車系統(tǒng)能夠在井下復(fù)雜工作環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，適應(yīng)各種條件下的平穩(wěn)運(yùn)行效果，該液壓系統(tǒng)在供液管路上附帶有截止閥、調(diào)速閥以及電液控制閥等多種液壓調(diào)節(jié)裝置。同時(shí)附帶有智能反沖洗過(guò)濾器來(lái)對(duì)整體供液系統(tǒng)進(jìn)行清潔，調(diào)速閥對(duì)供液量來(lái)進(jìn)行精確調(diào)控，回路閥、安全閥等確保液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行等，具體液壓控制結(jié)構(gòu)原理如圖2 所示。

圖2 無(wú)軌自移列車供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 智能化控制系統(tǒng)研發(fā)

無(wú)軌自移列車智能化控制系統(tǒng)主要包括智能巡檢、電液控制、運(yùn)行環(huán)境檢測(cè)以及各類輔助系統(tǒng)，各系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)無(wú)軌自移列車隨綜采工作面同步推進(jìn)運(yùn)行。

1）智能巡檢檢測(cè)。通過(guò)在運(yùn)輸順槽布設(shè)云臺(tái)攝像儀并通過(guò)視頻交換機(jī)以及地面控制室顯示等來(lái)對(duì)無(wú)軌自移列車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在無(wú)軌自移列車終端還布設(shè)照明系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)視頻監(jiān)控的清晰度，攝像頭安裝于無(wú)軌自移列車車體上，并可進(jìn)行全方位旋轉(zhuǎn)來(lái)增強(qiáng)對(duì)無(wú)軌自移列車的監(jiān)控效果。智能巡檢裝置與云臺(tái)攝像儀類似，通過(guò)布設(shè)在無(wú)軌自移列車車頂?shù)难矙z機(jī)器人來(lái)對(duì)無(wú)軌自移列車在運(yùn)輸順槽中運(yùn)行時(shí)的風(fēng)速、瓦斯以及溫度等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，巡檢機(jī)器人可在無(wú)軌自移列車上沿軌道運(yùn)行，增大巡檢監(jiān)測(cè)范圍[3]。

2）電液控制。電液控制系統(tǒng)的組成主要包括換向閥、測(cè)距儀、控制器、各類傳感器裝置、顯示燈、運(yùn)輸順槽主機(jī)以及連接線路等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)精確控制，還可以對(duì)無(wú)軌自移列車的運(yùn)行軌跡進(jìn)行糾偏緊急閉鎖等控制。電液控制系統(tǒng)的各類傳感器裝置中傾角傳感器布設(shè)于無(wú)軌自移列車車體上用于對(duì)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；位移傳感器以及壓力傳感器分別布設(shè)于千斤頂以及支撐拉桿上，用于對(duì)千斤頂?shù)男谐桃约爸卫瓧U的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保無(wú)軌自移列車的安全運(yùn)行。各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可及時(shí)傳輸至控制器，并由控制器上傳至運(yùn)輸順槽控制室來(lái)對(duì)無(wú)軌自移列車進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3）運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括各類傳感器裝置，通過(guò)在無(wú)軌自移列車車體布設(shè)瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器以及粉塵濃度傳感器等裝置來(lái)對(duì)運(yùn)輸順槽無(wú)軌自移列車的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸藁蚱渌麉?shù)超標(biāo)情況時(shí)，可及時(shí)利用控制器來(lái)對(duì)無(wú)軌自移列車進(jìn)行緊急制動(dòng)或斷電報(bào)警等操作，告之工作人員啟動(dòng)預(yù)警方案進(jìn)行故障排除。

4）輔助系統(tǒng)指位于無(wú)軌自移列車尾部車體上的一些物料輸送存儲(chǔ)系統(tǒng)、避災(zāi)避險(xiǎn)系統(tǒng)以及服務(wù)器線路集控中心等。物料系統(tǒng)主要是用于綜采工作面存儲(chǔ)的一些應(yīng)急儲(chǔ)備工具物料等，通過(guò)對(duì)這些物料進(jìn)行信息登記來(lái)對(duì)物料的數(shù)量及分發(fā)情況進(jìn)行記錄，并及時(shí)補(bǔ)充；避災(zāi)避險(xiǎn)系統(tǒng)與物料系統(tǒng)類似，布設(shè)于無(wú)軌自移列車尾部來(lái)對(duì)運(yùn)輸順槽或綜采工作面的一些突發(fā)事故進(jìn)行處理，在車體內(nèi)有救生艙以及各種緊急物資可在綜采工作面或運(yùn)輸順槽出現(xiàn)緊急事故時(shí)，工作人員無(wú)法及時(shí)撤離情況下進(jìn)行暫時(shí)安置或自救；集控中心指無(wú)軌自移列車與地面控制中心進(jìn)行信息交換或遠(yuǎn)程控制，通過(guò)集控中心還可接入綜采工作面采煤機(jī)等采掘設(shè)備將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至無(wú)軌自移列車控制器，從而實(shí)現(xiàn)綜采面與無(wú)軌自移列車的同步推進(jìn)效果。

3 系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)以及局限性

無(wú)軌自移列車由乳化液泵站提供動(dòng)力，動(dòng)力來(lái)源與液壓支架相同，節(jié)省了動(dòng)力供應(yīng)難題，同時(shí)自移列車運(yùn)行能力強(qiáng)，推移力大無(wú)需額外動(dòng)力推動(dòng)，供液系統(tǒng)簡(jiǎn)單高效；無(wú)軌自移列車在一定坡度下不會(huì)產(chǎn)生滑移危險(xiǎn)，運(yùn)行過(guò)程極為穩(wěn)定可靠，基本不存在傳統(tǒng)絞車牽引過(guò)程中的脫鉤跑車現(xiàn)象；無(wú)軌自移列車運(yùn)行靈活并可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，在運(yùn)輸順槽轉(zhuǎn)彎過(guò)程中可進(jìn)行列車的分段移動(dòng)；無(wú)軌自移列車每段都具備獨(dú)立能源供應(yīng)，單節(jié)無(wú)軌列車出現(xiàn)故障并不會(huì)影響到整體的運(yùn)行效果，因此系統(tǒng)運(yùn)行可靠，故障發(fā)生率較低。

在運(yùn)輸順槽底板浮煤或淤泥較多時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響到無(wú)軌自移列車的運(yùn)行效果，拉桿的支撐效果會(huì)變差從而無(wú)法為無(wú)軌自移列車提供良好的支撐能力；無(wú)軌自移列車對(duì)運(yùn)輸順槽的高度有較高要求，在頂板不平整時(shí)會(huì)對(duì)無(wú)軌自移列車頂部電纜安全產(chǎn)生影響；在無(wú)軌自移列車運(yùn)行過(guò)程中要盡量保持在順槽中央，避免向一側(cè)大幅傾斜影響到列車的運(yùn)行效果。

4 結(jié)語(yǔ)

列車作為綜采面關(guān)鍵的輸送設(shè)備，運(yùn)行過(guò)程的好壞關(guān)系到綜采工作面采掘設(shè)備的安全，無(wú)軌自移列車系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了列車的無(wú)軌自移、遠(yuǎn)程監(jiān)控、隨工作面協(xié)同推進(jìn)等效果，極大推進(jìn)了煤礦設(shè)備智能化建設(shè)進(jìn)程，具有極大推廣應(yīng)用價(jià)值。