绳牵引异型轨卡轨车的研制与应用

尹水生

摘 要：采掘机械大型化发展，迫切要求辅助运输行业满足实际生产的需要，绳牵引卡轨车的研制大大提升了矿井辅助运输能力，并应用到工作面顺槽，实现直达运输，解决运人问题，杜绝掉道、翻车，具有精确超速制动功能，跟车司机可以紧急制动和远程停机；变频调速，速度切换平稳，无需停机，异型轨抱轨制动安全可靠。

关键词：卡轨；异型轨；自动制动；限速；运人

一、项目背景

随着采掘综合机械化的迅速发展和大中型机械的大量使用，传统的小绞车、蓄电池机车已难适应煤矿井下辅助运输的需要，成为影响煤矿生产的主要因素之一。而无极绳绞车无法满足工作面顺槽运人要求，因此，研制开发安全高效的井下辅助运输设备势在必行。

二、系统组成

卡轨车运输系统配置有绞车、张紧装置、制动梭车、全路况卡轨人车、安全制动车、轨道及辅助系统、控制系统等，见图1。

1）绞车：由电动机、行星减速系统、等部分组成。减速箱采用行星结构减速系统，配合变频控制器可实现无极调速。制动系统采用闸带式结构（液压松闸、蝶形弹簧抱闸），制动效果安全、可靠，符合煤矿安全操作规程要求。2）张紧装置：采用液压自动张紧，能满足起伏巷道对张紧力的不同要求，实现自动张紧。3）制动梭车：通过钢丝绳牵引承载车辆进行运输，且带有防跑车制动装置，当出现断绳等危急情况时制动装置能自动抱轨进行制动，跟车司机也可手动制动。牵引车上装有储绳轮进行储绳，满足掘进工作面延伸铺绳或回采工作面回缩储绳。制动梭车配备有驾驶室，跟车司机可以随时观察运行过程中周边环境和设备变化，意外情况可以通过手持机随时停车，并且没有跟车司机远程指令，绞车司机无法开机运行，保证人员和设备安全。4）安全制动车：为保证人员运输安全，安全制动车带有防跑车制动装置，当出现超速、断绳等危急情况时制动装置能自动抱轨进行制动。5）全路况卡轨人车：根据煤矿安全操作规程要求，应配备专用人车以实现长距离起伏巷道工作面运人、运物。人车上设置有旋转卡轨轮系，在异型轨道系统运行时，确保不会掉道、翻车。同时，也可快捷地将卡轨轮系翻起，以便在普通轨道上临时运行。6）控制系统：包括电控系统和通讯系统，电控系统包括PLC、变频器等；通讯系统用于随车人员与绞车操作进行通讯联络。设置有操作台并有卡轨车运行时的电流、电压、速度、运行里程、电器故障显示等参数的显示，可实现操作人员监控，同时还有车辆实时运行位置模拟显示，误差不大于1米，操作人员在车辆运行过程中，视车辆的区段位置可选择不同的运行速度。同时在紧急状况时，随车人员可以通过手持机遥控绞车主机使其停止运转，防止出现生拉硬拽现象发生。7）轨道系统：异型轨系统是整体装备核心技术之一，异型轨相比槽钢轨、普通轨卡轨更可靠，配备旋转道岔及轮组，可实现起伏、弯曲巷道的人员、货物直达运输。

三、主要创新点

1）将钢丝绳牵引异型卡轨车成功应用于坡度25°以下、运输距离达2500米以上、频繁起伏且拐弯的工作面顺槽，解决工作面顺槽运人问题；2）吸收行星轮系结构无极绳系统传动效率高、结构紧凑及异型卡轨运输系统制动安全可靠的優点应用于工作面顺槽运输卡轨车，消除工作面顺槽运人、运物掉道危险；3）具有精确限速装置，实现超速自动制动，防止出现飞车现象。同时也可实现手动制动；4）防掉道装置采用液压松轨、蝶形弹簧制动抱轨型式。制动速度快、抱轨可靠。

四、主要技术特点

1）牵引力大，能满足运送大型设备如放顶煤液压支架的要求；

2）变频调速，频率变化范围3-100HZ，可实现无极调速；

3）张紧装置采用后置式液压张紧，操作视野广、适应性强，能满足起伏巷道对张紧力的不同要求；

4）具有精确限速功能，超速制动，防止出现飞车现象；

5）防掉道、防翻车，可实现安全运人、运物；；

6）采用德标K140异形轨技术等。

五、卡轨车在矿井运输中的具体应用

（一）姚桥煤矿8519工作面概况

1）走向长度：2300米

2）倾向长度： 177米

3）垂 深 ： 200米

4）最大倾角： 0～16° 多起伏5、左拐弯一处

（二）8519材料道绳牵引异型轨卡轨车的优势

1）防止断绳跑车事故。

2）实现顺槽机械运送人员。

3）实现顺槽运料工跟车运料。

4）提高工作效率，减少运料用人（3人即可）

（三）使用方法

1）前期采掘过程中，卡轨车随着8519工作面的掘进逐步延伸运输使用；

2）后期随8519工作面回采，卡轨车进行工作面顺槽运输；

自安装使用两年以来，卡轨车运行状况良好，从未发生过翻车、掉道、飞车等现象，运输环节少，运输效率高，完全满足工作面顺槽运人、运物安全操作规程要求，从而实现煤矿安全生产。

六、卡轨车应用效果分析

8519绳牵引卡轨车自安装使用以来，有效避免了顺槽运输过程中发生的掉道、翻车等事故，解决了顺槽机械运人问题，同时，减少了把钩工数量，正常采用无极绳绞车运输时，须至少配置人员5人（司机1人 ，上、下口各2名把钩工）。使用卡轨车运输时，由于把钩工可以跟车运行，只需配备2名把钩工和1名司机即可，实现减人提效。从而使得运输环节及运输系统较之以往有了极大程度地简化，卡轨车牵引重量大、具有超强的爬坡能力，运输效率比普通绞车高出数倍以上，同时还能够节省人员，进而降低矿工的劳动强度，工作安全系数也相应有所提高。

七、结论

卡轨车适应于长距离、起伏巷道工作面（含掘进工作面）的运人、运物要求，减轻工人现场作业的劳动强度，消除工作面工人爬车等违章现象的发生；适用于工作面从掘进至采煤结束全过程的运输要求；整条巷道运输为直达运输，环节少且简单、安全、可靠。卡轨车的设计并实际应用到顺槽工作面，解决了运人问题，并且实现减人提效，工作安全系数大大提高。