“弓形”面巷道轨道运输中无极绳循环绞车的应用分析

吴旗开

（晋能控股煤业集团赵庄二号井，山西 长治 046000）

引言

无极绳循环绞车是由多种循环钢丝绳共同作用，控制钢丝绳系统内的设备和车辆，实现井下运输的一种辅助设备，其优点是构造简单、易于维护，并且能实现循环连续运输。随着近几年科技的发展，无极绳循环绞车及其配套设备也发展迅速，由于其在连续牵引运输方面较为突出，因此被广泛应用于煤矿开采工作中。但是，由于煤矿自然条件的不同，如地质构造、巷道起伏和泥岩松软等现实环境的限制，在实际应用中很容易出现阴阳悬空的情况，对煤矿生产安全造成影响。因此，在实际工作中，必须充分学习先进技术，改进无极绳循环绞车的操作工艺，这也是当代煤矿安全高效开采的研究重点。

1 “弓形”工作面概况

本次开采晋能控股煤业集团某矿，开采层为3 号煤，其实际情况复杂，煤矿本身所剩储量少，由于开采周围小煤窑而造成矿井无法按照常规布置工作面。因此，为了提高煤矿的回采率，根据现场的实际地质条件，带式运输机的数量应适当减少，并将回采面皮带顺槽设置为直巷，轨道运输顺槽掘进方向设置为与煤层受破坏区域方向一致的拐弯方向，两者结合，工作面形成“刀把形”或“弓形”。矿井形成的“弓形”工作面在回采过程中会发生变化，即变短或变长，这会导致液压支架的回撤与安装，同时刮板运输机也会发生缩短或延长，出现这类情况就会给轨道辅助运输系统的正常工作带来压力[1-2]。

2 调度绞车运输情况

该矿“弓形”工作面的形成，虽然提高了矿井内资源的回采率，但是，该工作面在开采过程中发生的一系列变化给设备的回撤和安装带来挑战，特别是对轨道辅助运输系统来说，需要更高、更新的技术。在“弓形”工作面，采用调度绞车连续对拉循环运输（见图1），由于巷道有4 处拐弯，因此顺轨道方向总共需要安排10 辆调度绞车，每辆绞车每运输一段距离就进行摘挂钩作业，另一辆绞车就会接替其开始运输，如此循环，在这个过程中，工作面会发生变短或变长。当工作面变短时，液压支架退出回撤，刮板运输机缩短，巷道断面变小，因此回撤设备需要运输至巷道较宽处放置。相反，液压支架需要从采区轨道大巷处运送到机尾处才能进行安装，这个过程需要投入较多的工作人员，操作较为复杂，管理较为困难，且安全性较低[3-4]。

图1 调度绞车对拉运输示意图

3 无极绳循环绞车应用

由于“弓形“工作面轨道运输顺槽会产生很多问题，为了解决这些问题，可采用无极绳循环绞车替代原调度绞车（见下页图2）。无极绳循环绞车的驱动部被安装在回采工作面轨道运输的顺槽口处，为了防止钢丝绳对巷道底板和道枕造成的磨损，需要在巷道起伏不平的位置处安装托和压绳轮，为了防止钢丝绳在巷道低注段发生漂绳，需要在回绳侧和牵引侧分别安装一个固定式压绳轮和两个弹性压绳轮，使梭车可以顺利通过起伏不平处。在运输轨道拐弯处需要安装两排变向轮，钢丝绳可以通过变向轮实现弯曲变向。在运输轨道的末端需要安装尾轮，尾轮可以根据综采工作面的回采而回撤，出于对梭车和矿车的安全考虑，还应在运输轨道的末端设置一组阻车器，同时还应安装一组越位保护装置。此外，为了保证无极绳绞车的顺利运行，需要在运输轨道沿线间隔100 m 安装一套信号装置和泄露通信系统，信号装置包括语言、声光报警、急停信号装置，需要组织专职人员跟车工，专职人员需随身携带信号装置，在运行过程中如发现意外情况应及时通知绞车司机停机，排查并处理完意外情况后再发出开车信号。

图2 无极绳循环绞车运输示意图

巷道的相关技术资料是由地质科和生产技术科提供的，无极绳循环绞车的安装位置需要根据多方面情况来确定，如现场绞车硐室、出绳轮、运输轨道道岔系统、导向轮、现场的基础布局、转弯弯道半径角度、净宽和净高、各运输轨道长度、现场设置的安全设施位置、“一坡三挡”装置的安装、运输轨道基础中心线、巷道坡度坡向和剖面图等。钢丝绳和绞车型号的选择是由机电科根据巷道运输轨道的坡度坡向和最大件质量来确定的，根据实际情况，最终选定JWB-75WJ型无极绳循环绞车。工作面顺槽轨道运输初始长度为1 750 m，起伏角度大于12°，采用JWB-75WJ 型无极绳循环绞车进行连续运输，从安全、管理、运输量等角度来看，效果都十分理想。

从该煤矿集团使用此型号的无极绳循环绞车以来，经过与多种调度小绞车的对比，认为采用无极绳循环绞车代替传统绞车进行接力运输和调度是可行的。无极绳绞车兼顾可靠性和可操作性，可根据各类工况进行合理的调整，利用不同的轮组进行调配，以满足巷道内运输轨道拐弯和起伏不平的情况。此外，无极绳循环绞车便于安装和拆卸，配置灵活，可以循环使用，尾轮简单固定，能够满足多变的远距离输送；同时容绳量偏大，具有较长的牵引距离，能够有效减少远距离输送过程中巷道变化对钢丝绳的影响，运输高效、安全且运输成本较低。

4 应用效果分析

尽管在应用过程中，无极绳循环绞车有着明显的优势，但是在多变的现实生活中仍旧存在很多问题。为了保证煤矿的正常生产，必须因地制宜，有针对性地分析可能存在的问题，具体问题如下：第一个问题是张紧装置，自然环境和地质条件会对运输距离、运输坡度与起伏产生一定的影响，因此对钢丝绳的伸缩量和弹性需要有更高的要求，需要对目前使用的张紧装置进行进一步改良。第二个问题是车场岔道分配，目前采用的抛物线单滚驱动会对无极绳循环绞车的正常工作产生一定的影响，无法完全展现出无极绳循环绞车的工作优势。因此，必须因地制宜，结合实际情况，对无极绳循环绞车进行改造[5]。

5 无极绳循环绞车井下运输改造策略

针对第一个问题——张紧装置，需要对张紧装置进一步的设计改良。可以通过调整配重张紧力和钢丝绳张紧力之间的夹角，来提高无极绳循环绞车的运输能力，延长张紧装置与无极绳循环绞车之间的间隔距离，这样可以将多余的伸缩变量和钢丝绳弹性消耗掉，从而使无极绳循环绞车发挥出最大的运输价值。

针对第二个问题——车场岔道分配，则需要对具体的工作方案进行细化，结合煤矿实际情况，选择合适的改造方式，降低钢丝绳损耗、提高可操作性、梭车运行方便且可与车场岔道共同配合，这样既节省了成本投入，同时还提高了运输效率。在无极绳循环绞车运行前，需要制定合理的工作流程，对绞车进行定期清洗和加油，确保绞车在井下的运输安全和质量。

6 结语

无极绳循环绞车是利用钢丝绳牵引，使绞车在运输轨道上正反转，可根据运输轨道的长度调节钢丝绳的缠绳与松绳，牵引矿车在轨道上循环往复运输，实现了辅助运输工作，保障了矿井的安全生产。轨道运输长度随着工作的进行逐渐缩短，无极绳循环绞车在梭车上卷绳装置的作用下不断缠绳缩短钢丝绳的长度，尾轮顺应回撤，其每次回撤都会打地锚固定于巷道底板。由于该设备构造简单，仅需要一个动力部件就能达到连续运输的效果，既安全又高效，可实现远距离运输，能快速适应运输方向的变化，并且钢丝绳及其设备可以循环使用，方便安装和拆除，因此，可广泛与应用在现实中，弥补了调度绞车对拉交替运输的缺点。