浅析SQ无极绳连续牵引车在特殊巷道中的应用

摘要：在煤矿特殊巷道作业中，为了进一步解决大采高采掘设备的安装和运输问题，本文通过对SQ-120/132P无极绳连续牵引车进行改造，不断满足极特殊巷道条件下设备的运输需要，对其他煤矿相同条件下的运输具有极强的借鉴意义。

关键词：SQ巷道施工牵引车

1概述

SQ型无极绳连续牵引车，是煤矿井下巷道以钢丝绳牵引的一种普通轨道运输设备；适用于长距离工况条件下的工作面顺槽、采区上（下）山和集中轨道巷等材料、设备的运输；是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现运输整体液压支架和矿井各种设备的一种辅助运输装备。无极绳连续牵引车，吸取了绳牵引卡轨车的先进技术，借鉴了传统无极绳绞车的实用经验，是一种实用新型辅助运输装备，是对井下辅助运输系统的进一步完善和提高。综合起来有如下性能特点：①可靠性高，操作简单。采用机械传动方式，设置两套制动系统，可靠性高且结构紧凑；按钮控制，操作方便，极大地降低了对工人的操作要求，大大地减少了疲劳强度。②一机多能，用途广。无极绳连续牵引车既可使用在顺槽，又可应用在采区上（下）山，还可布置在集中轨道巷，又能为掘进后配套服务。③布置灵活，适应性强。④配置灵活，便捷安装。⑤容绳量大，运行费用低。采用机械式张紧装置张紧钢丝绳，钢丝绳张力随牵引工况而变化；采用导向轮分绳，避免钢丝绳咬绳，减少钢丝绳磨损，钢丝绳使用寿命长。⑥连续运输，安全高效。安装区段内无需转载，减少人力倒车次数，减轻了作业人员的劳动强度。

2红石湾煤矿010501工作面概况

神华宁煤集团红石湾煤矿010501综采工作面风、机巷走向长度2460m，倾斜长178m，可采储量160万吨，回采煤层为五煤，平均厚度为4.8m，煤层倾角20°-23°，平均22°。

010501综采工作面设备主要配置：

010501综采工作面安装设备全部经由地面-副斜井-+920车场-010501风巷-010501切眼，然后进行安装。010501工作面风巷沿五煤顶板掘进，全长2460m，主要用于回风、行人、排水、辅助运输（附010501综采工作面设备运输平面图）。010501工作面风巷共有变坡点6处，巷道最大坡度80，巷道拐弯3处，巷道采用一台SQ-120/132P无极绳连续牵引车实现对安装设备无转载及换装运输，运输轨道采用30kg/m，轨距900mm，运输最大载荷（支架）43T，轨枕面到平板车底端高度为300mm，井下供电电压等级为660/1140V。

3使用SQ-120/132P无极绳连续牵引车运输综采设备存在问题

①由于巷道运输距离长（2400m），牵引载荷大（43T），变坡点较多，起伏坡度较大，SQ-120/132P无极绳连续牵引车牵引能力能否满足运输要求。②由于巷道有弯道3处，改变了运输方向，如何解决对安装设备无转载及换装运输。③巷道变坡点较多，巷道起伏不平，解决设备爬坡问题。④由于巷道五煤底板较松软，轨道易变形，造成运输设备车辆掉道，易发生事故。⑤由于巷道运输距离长，变坡点、弯道多，牵引钢丝绳张紧困难，钢丝绳容易打滑，下坡地段易发生跑车事故。

4解决方案

4.1对SQ-120/132P无极绳连续牵引车牵引力进行效验。

4.1.1已知条件：

顺槽走向长度：L=2460m

巷道最大坡度：β=8°

连续牵引车最大牵引力：F1=120kN

Ф28mm钢丝绳每米质量：mp=2.43kg/m

钢丝绳破断拉力：Qp=42490N

最大运输质量：mz1=43T（含平板车质量）

梭车自重：mz2=2.5T

取：钢丝绳摩擦系数f1=0.25

平板车摩擦系数f2=0.02

连续牵引车牵引速度V=0.86m/s

绞车传动效率η=0.85

4.1.2校验计算过程：

4.1.2.1按绞车牵引力进行校验：

F1=（mz1+mz2）（sinβ+f2·cosβ）+2·f1·mp·L

=（43+2.5）×1000×（sin8°+0.02×cos8°）+2×0.25×2.43×2460

=107.02kN<120kN

效验结论：得出010501风巷连续牵引车牵引力满足该顺槽端头架设备安装运输要求。

4.1.2.2功率验算

N=FV/η=107.02×0.86×9.8/（0.85×1000）

=106.12（kW）

K=132/106.12=1.24>1.1（规程规定不得小于10%）

式中：V为牵引速度0.86m/s，η为牵引绞车传动效率0.85.

结论：选用132kW绞车功率备用系数K为1.24，富裕系数大于10%。

4.1.2.3钢丝绳强度计算：

按钢丝绳安全系数进行校验：

ma=Qz/Smax+Sc

=42490/10702+1000

=4.43>3.5（规程规定不得小于3.5）

式中：n：钢丝绳安全系数；

Qz：φ28mm钢丝绳破断拉力：Qz=42490N（手册选）；

Smax：钢丝绳最大牵引力为10720kg；

Sc：钢丝绳张力初选值为1000kg。

结论得出：钢丝绳安全系数满足该顺槽设备安装运输要求。

4.1.2.4绳径比验算

依据MT/T988-2006《无极绳连续牵引车》行业标准第5.4.7的规定，绞车滚筒上绳衬直径应满足以下要求：①抛物线滚筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的50倍。②绳槽式主滚筒绳衬直径至少应为牵引钢丝横绳直径的40倍，副滚筒直径至少应为牵引钢丝绳直径的28倍。

本系统选绞车采用抛物线摩擦式单滚筒，牵引钢丝绳直径φ28mm。主滚筒直径φ1600mm，绳径比为57，滚筒绳径比符合行业标准要求。

综上效验得出：010501风巷使用SQ-120/132P无极绳连续牵引车钢丝绳牵引力、安全系数满足该风巷最重设备端头架运输。

4.2针对巷道三个弯道的现状，根据弯道角度及轨道的曲率半径，与厂家共同设计加工配置专用的弯道护轨装置，护轨装置采用混凝土基础加地脚螺栓固定，增强护轨装置的强度，达到水平曲线运输之目的，实现巷道水平转弯及无转载换装运输（附护轨装置图）。

4.3针对巷道变坡点较多，为适应巷道起伏不平，解决设备爬坡问题，沿途配置轮组，既可防止钢丝绳抬高时车辆掉道，又可避免钢丝绳摩擦巷道底板，根据其用途分为主压绳轮组、副压绳轮组、平托轮组或组合轮组。在需要安装的位置应首先刨开两轨枕之间的矸石或浮煤，之后再安装相应的轮组。轮组的固定方法象矿用轨枕一样，通过螺栓固定在轨道下沿上。一般在下列地点考虑安装压绳轮组：

①巷道的下凹变坡点。当变坡角度较大时，主压绳轮组应保证安装数量均匀安装，必要时对巷道局部进行卧底处理使变坡处平滑过渡，否则易发生跳绳事故。②水平弯道的前后。③张紧装置、尾轮前端。④当钢丝绳偏离轨道中心较少时。

平托轮组安装：用压板、螺栓把托架固定在钢轨的下沿上，然后放置托绳轮。在平道或坡道上，每隔一定的间距（一般30～50m）安装托绳轮组，在轨道的上凸处即坡顶上安装数量适当增加。

4.4针对010501工作面风巷因沿五煤顶板掘进，巷道底板松软，底板遇水泥化，加之运输设备重量大，造成铺设的轨道易发生变形，造成运输设备车辆掉道，易发生事故。为解决运输轨道变形问题，我矿改变使用传统的水泥轨枕、木轨枕的铺设方式，推广使用了U型钢轨枕。目前常用的轨枕是混凝土轨枕和木轨枕，木轨枕在使用时受霉菌、虫害、环境和气候的影响容易腐烂，木轨枕上的紧固扣板的道钉孔在常期振动的使用环境下容易松弛，混凝土轨枕有截面是梯形的长条轨枕体，长条轨枕体的上面有用于放置钢轨的左、右钢轨凹槽，左、右钢轨凹槽与长条轨枕体的长度方向垂直，钢轨凹槽的两侧栽有紧固扣板的螺钉，混凝土轨枕的造价高，重量大，搬运不便，承载力大时易破损。U型钢轨枕材料主要选用不同厚度及材质金属钢板制成，主要连接采用二氧化碳保护焊及高强螺栓连接，外表是抗氧化保护层。适用于各矿井不同地质条件、巷道条件，根据运输所需能力不同，通过调整U型钢轨枕的间距实现超重设备的运输，一般U型钢轨枕铺设完毕后，保持间距600mm时即可达到50t～80t承载能力。针对010501风巷比较差的底板，我们在枕床下放铺设了100mm～200mm厚道砟，确保U型钢轨枕发挥其承载能力，实现了在困难底板下超重支架车的安全运输。

4.5由于010501风巷运输距离长，变坡点、弯道多，牵引钢丝绳张紧困难，钢丝绳容易打滑，在下坡地段运行时易发生跑车事故。为解决大下坡钢丝绳易冗绳造成下滑跑车事故，我矿在原有SQ-120/132P无极绳连续牵引车在机头设置张紧器的基础上，（机头张紧装置为重锤式，主要由框架、张紧绳轮、动轮组、转向轮、配重和防护网等组成）在连续牵引车尾轮处安装一套尾轮张紧装置。主要是在无极绳牵引车在多变坡点、弯道多、大坡度下坡的巷道中使用，后尾轮张紧系统主要是牵引车在运行到下坡底部时将机头张紧器装置来不及吸收的钢丝绳多余量吸收，解决了因下坡钢丝绳冗绳过多造成的下滑跑车隐患，经使用效果非常良好。尾轮张紧系统主要有导向轮组/托压轮组、阻车器、尾轮车、阻车架、导绳轮组、配重块六大部分组成。

5结论

针对煤矿特殊的巷道条件，解决大采高采掘设备的安装和运输问题，实现对工作面设备安全高效的辅助运输，我矿在SQ-120/132P无极绳连续牵引车原有的性能上进一步进行改造，丰富了连续牵引车的内涵，实现了连续牵引车在极特殊巷道条件下设备的不经转载的直达运输，在神华宁煤集团创造了轨道运输重量最大、运距最长的记录，对其他煤矿相同条件下的运输具有极强的借鉴意义。

参考文献：

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作者简介：任江波（1971-），男，河北正定人，机电工程师，1991.7毕业于宁夏煤校机械化专业，2004.7毕业于宁夏大学机电一体化专业，现供职于神华宁夏煤业集团红石湾煤矿机电动力科，任机电副总工程师兼机电动力科科长，负责全矿机电、运输管理工作。