陳慧強(qiáng)

(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(dòng)化、智能化水平的不斷提升,井下運(yùn)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(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)卻普遍面臨保護(hù)、通訊等裝置缺失,絞車依靠三聯(lián)按鈕控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)啟?？刂?無(wú)法實(shí)現(xiàn)絞車安全高效運(yùn)行[1-4]。山西某礦井下輔助運(yùn)輸廣泛使用無(wú)極繩絞車,但是由于井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)輔助、運(yùn)輸量大以及輔助運(yùn)輸涉及的安全管理環(huán)節(jié)多等,導(dǎo)致輔助運(yùn)輸系統(tǒng)安全系數(shù)較低且運(yùn)行效率不高。為進(jìn)一步提高無(wú)極繩絞車輔助運(yùn)輸效率,礦井決定對(duì)無(wú)極繩絞車運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),確保無(wú)極繩絞車安全可靠運(yùn)行。

1 無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)概況

山西某礦開采煤層包括有3號(hào)、7號(hào)、9號(hào)、10號(hào)和13號(hào)等,井田開采范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,原設(shè)計(jì)產(chǎn)能為90萬(wàn)噸/年,經(jīng)過(guò)多次技改現(xiàn)產(chǎn)能提升至300萬(wàn)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(yùn)輸系統(tǒng)由液壓絞車升級(jí)為無(wú)極繩絞車。輔助運(yùn)輸系統(tǒng)使用的無(wú)極繩絞車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用途廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段井下共布置有27臺(tái)無(wú)極繩絞車,通過(guò)絞車間相互搭接實(shí)現(xiàn)井上下設(shè)備、物料等運(yùn)輸工作。無(wú)極繩絞車推廣應(yīng)用大幅提升了井下輔助運(yùn)輸效率、降低作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度,但是受井下環(huán)境惡劣、輔助運(yùn)輸巷道底板不平整、無(wú)極繩絞車自身結(jié)構(gòu)限制等,導(dǎo)致無(wú)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(duì)2021年井下無(wú)極繩絞車(共計(jì)15臺(tái))使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(yùn)行工作安全開展。

2101綜采工作面設(shè)計(jì)開采10號(hào)煤層,采面設(shè)計(jì)推進(jìn)長(zhǎng)度為1 950 m,采用無(wú)極繩絞車實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備運(yùn)輸、安裝,絞車運(yùn)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(jī)、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(cāng)庫(kù)提供,具體采面輔助運(yùn)輸路線為2101輔運(yùn)巷—2210運(yùn)輸巷—2209運(yùn)輸巷—采區(qū)臨時(shí)變電所。

表1 無(wú)極繩絞車技術(shù)參數(shù)

2 無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)改進(jìn)

2.1 無(wú)極繩絞車固定及尾輪改進(jìn)

井下無(wú)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(shí)安裝等,回采巷道內(nèi)無(wú)極繩絞車臨時(shí)安裝難度大,因此必須對(duì)安裝設(shè)施、使用設(shè)備等進(jìn)行改進(jìn)。

2.1.1 無(wú)極繩絞車固定改進(jìn)

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

圖1 軌道上無(wú)極繩絞車固定示意

在實(shí)際使用過(guò)程中,無(wú)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(shí)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(hù)繩,具體如圖2所示[5-6]。

圖2 防護(hù)繩布置示意

2.1.2 尾輪改進(jìn)

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

2.1.3 增加防護(hù)梁

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

2.2 綜合保護(hù)裝置應(yīng)用

為提升無(wú)極繩絞車運(yùn)行安全系數(shù),將綜合保護(hù)裝置應(yīng)用到無(wú)極繩絞車運(yùn)行控制中,采用的綜合保護(hù)裝置具備有速度顯示、位置顯示、沿線急停閉鎖、正反向啟動(dòng)、泄露通信、機(jī)頭及機(jī)尾過(guò)卷保護(hù)、語(yǔ)音廣播、彎道岔道報(bào)警等功能。

圖3 防護(hù)梁布置示意

綜合保護(hù)裝置主機(jī)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(hào)、12路開關(guān)量信號(hào),輸出4路常開節(jié)點(diǎn)信號(hào);泄露通信機(jī)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(wú)極繩絞車沿線的彎道、岔道、變坡點(diǎn)等特殊位置安裝聲光報(bào)警裝置,當(dāng)梭車經(jīng)過(guò)上述特殊位置時(shí),報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出“正在行車、不準(zhǔn)行人”等警報(bào),同時(shí)報(bào)警裝置上LED燈會(huì)顯示上述報(bào)警文字,提醒附近行人梭車即將通過(guò),提高無(wú)極繩絞車使用安全性,降低安全事故發(fā)生頻率。

2.3 制動(dòng)改進(jìn)

傳統(tǒng)絞車制動(dòng)通過(guò)單機(jī)對(duì)輪處制動(dòng)并在減速器側(cè)安裝制動(dòng)器,此種制定方式僅能滿足工作制動(dòng)及絞車正常運(yùn)行期間制動(dòng)需求,當(dāng)出現(xiàn)軸承變形、減速器短軸等異常情況時(shí),制動(dòng)可能失效,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)跑車事故。為此,對(duì)無(wú)極繩絞車制動(dòng)進(jìn)行改進(jìn),具體在絞車上新增一套獨(dú)立的液壓制動(dòng)閘,制動(dòng)閘有獨(dú)立的供液系統(tǒng),通過(guò)液壓油缸實(shí)現(xiàn)絞車快速制動(dòng)。正常情況下,使用絞車自身的制動(dòng)裝置;當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),使用獨(dú)立的液壓制動(dòng)系統(tǒng),從而增強(qiáng)絞車的制動(dòng)效果及可靠性。

增設(shè)的液壓制動(dòng)閘有自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式,一旦檢測(cè)到絞車超過(guò)正常速度15%時(shí),則液壓制動(dòng)閘自動(dòng)制動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),液壓制動(dòng)閘提高的制動(dòng)力超過(guò)無(wú)極繩絞車牽引力的150%以上。

3 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)極繩絞車是礦井輔助運(yùn)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(shí)隨著井下大功率、重載設(shè)備使用推廣,無(wú)極繩絞車具備的運(yùn)輸能力大、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)更為明顯。文中就針對(duì)無(wú)極繩絞車使用過(guò)程中存在的故障發(fā)生率高、效率偏低等問(wèn)題,從絞車結(jié)構(gòu)、布置方式、綜合保護(hù)裝置應(yīng)用以及制動(dòng)系統(tǒng)等方面提出改進(jìn)措施。通過(guò)在無(wú)極繩絞車上增設(shè)防護(hù)繩,提高無(wú)極繩絞車在軌道上固定可靠性;改進(jìn)尾輪,提高尾輪可靠性,降低使用過(guò)程中故障率;增設(shè)安全保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)無(wú)極繩絞車運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)、安全預(yù)警及通信等功能;增加獨(dú)立供液的液壓制動(dòng)閘,提高制動(dòng)系統(tǒng)冗余系統(tǒng),增強(qiáng)無(wú)極繩絞車在故障情況下的制動(dòng)能力,避免過(guò)程中出現(xiàn)跑車情況。

2022年5月,礦井完成井下27臺(tái)無(wú)極繩絞車改進(jìn)工作,從現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)月效果來(lái)看,無(wú)極繩絞車改進(jìn)后,其運(yùn)輸效率得以明顯提升,不僅實(shí)現(xiàn)了井下輔助運(yùn)輸安全可靠進(jìn)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(fèi)用可降低20萬(wàn)元以上,改進(jìn)效果顯著。