徐犇1郑勇2孙进伟1
1辽宁能源煤电产业股份有限公司；2辽宁煤机装备制造（集团）有限责任公司
摘要：针对无极绳绞车在运行中受到巷道起伏、钢丝绳伸长量变化等复杂巷道条件的影响，在对无极绳绞车运输能力影响因素分析的基础上，通过改变主副绳及主压绳轮的布置方式，增大巷道变坡点处轨道竖曲线半径，合理选择驱动装置安装位置，合理选择运输方式及车辆的连接方式，对标准道岔进行改造等优化措施，提高了无极绳绞车运行的安全，具有推广运用价值。
关键词：无极绳绞车；影响因素；优化措施；安全；推广应用
1、前言
随着煤炭工业的快速发展，一些新型的煤矿辅助运输设备相继被推广应用，其中无极绳绞车是煤矿井下运输巷道以钢丝绳牵引车辆的一种新型辅助运输设备。系统可直接运行于井下现有轨道系统，替代传统的小绞车接力、对拉运输方式，实现不经转载的连续直达运输，可减少摘挂钩次数，避免因跑车、脱钩、断绳等引发事故，简化了运输程序，减少了事故隐患环节，降低了运输事故发生率；运行平稳无冲击，能有效避免脱轨，降低作业人员的劳动强度，提高劳动效率。
无极绳绞车适用于长距离、多起伏、大吨位工况条件下的采区上(下)山、采区集中运输巷和工作面顺槽等运输系统内的不经转载的直达运输，实现重轻型液压整体支架和矿井各种设备、材料运输的一种比较理想的运输装备。随着无极绳绞车的推广应用，无极绳绞车在运行中受到巷道起伏、钢丝绳伸长量变化等复杂巷道条件的影响，出现局部地段车辆掉道或上山运输时牵引力不足驱动轮打滑等问题，影响了无极绳绞车的推广。论文对复杂巷道条件下影响无极绳绞车运输能力的因素进行分析，通过优化改造，解决现场使用中存在的问题，为扩大无极绳绞车使用范围提供借鉴。
2、无极绳绞车简介
无极绳绞车主要由机头驱动装置、张紧器、钢丝绳、梭车、迂回轮、托压绳轮、弯道轮组、控制系统、信号通讯系统等组成。在煤矿巷道中出现有多处转弯时，按常规运输方式通常一个转弯点配备1～2台绞车，不仅投入设备、人员多，而且摘挂钩次数多、耗时耗力，不安全。无极绳绞车运输系统可通过专用弯道护轨装置和梭车实现水平弯道运行，不仅适合于一般弯道，而且适用于连续“s”型弯道。
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3、无极绳绞车运输能力影响因素分析
3.1 巷道起伏造成牵引钢丝绳弹性变形量加大
钢丝绳具有弹性变形的特性，一般情况下，钢丝绳在悬挂初期，钢丝绳弹性变形量会较大，需要将钢丝绳弹性变形量及时进行张紧，否则，钢丝绳发生松弛现象，造成作用于驱动轮上的正压力下降，无极绳绞车牵引力下降，影响运输能力。巷道坡度的变化对钢丝绳弹性变形也会产生影响，当梭车牵引车辆向上坡运行时，梭车的一端钢丝绳的弹性变形量会较大，如果张紧器选择正确，张紧器会有效吸收钢丝绳的弹性变形量，如果张紧器选择不当，会出现钢丝绳的一部分变形量没有有效吸收，钢丝绳在驱动轮上正压力减少，钢丝绳出现打滑，车辆无法正常运行。
3.2 巷道起伏造成钢丝绳张紧力变化剧烈
巷道坡度发生变化时，梭车一端的钢丝绳受力也相应发生变化，如图2所示，钢丝绳的受力变化也就是钢丝绳张紧力发生变化，当产生较小的张紧力变化时，钢丝绳会出现抖动，梭车牵引的车辆会发生窜动，但当巷道坡度发生急剧变化，梭车受力端发生突然转换，梭车两端钢丝绳受力方向和受力状态会突然发生变化，运行中的梭车会发生车轮跳起现象，梭车连接的串车如果采用软连接，连接装置的受力方向受力状态也会发生急剧变化，车辆会相互撞击非常容易造成车辆掉道现象的发生。
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如图2所示，巷道坡度的改变直接影响钢丝绳牵引力的方向变化，巷道坡度变化越大，梭车牵引运输车辆经过时，梭车牵引力的变化越剧烈，车辆掉道的可能性就越大。
3.3 无极绳绞车安装位置对运输能力影响
巷道坡度变化及张紧器选择对无极绳绞车运输能力有影响外，无极绳驱动装置安装位置对无极绳绞车运输能力也有影响。当无极绳驱动装置较近距离内出现大角度上山时，梭车牵引较大载荷车辆向上山方向运行，由于梭车受力的一段钢丝绳长度较长，所受拉力又较大，所以钢丝绳会产生较大的弹性变形量，钢丝绳产生的弹性变形量传递到梭车另一端钢丝绳上，使另一端钢丝绳的张紧力为零，钢丝绳出现明显的松弛情况。钢丝绳一般在驱动轮上缠绕三圈半，驱动轮上钢丝绳一部分张紧力较大，而另一部分张紧力较小，钢丝绳作用于驱动轮上的正压力不足，产生的牵引力不足以克服梭车及运输车辆的阻力，钢丝绳则会在驱动轮上打滑，影响无极绳绞车运输能力。如果无极绳驱动装置安装位置距离上山较远，当梭车牵引较大载荷车辆向上山方向运行，由于梭车受力的一段钢丝绳长度较短，虽然钢丝绳张紧力依然较大，但是钢丝绳不会产生较大的弹性变形量，钢丝绳产生的弹性变形量传递到梭车另一端钢丝绳上，张紧器及时吸收，另一端钢丝绳也不会出现明显的松弛情况。
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在某矿SW1407综采工作面运输顺槽无极绳绞车运输系统中（如图3所示），由于无极绳驱动装置安装位置距离13.5度的上山距离较近只有58米，当梭车牵引装载综采安装设备的车辆向13.5度的上山运行时，由于梭车受力的一段钢丝绳长度超过2000米，钢丝绳所受张紧力又较大，所以钢丝绳产生了较大的弹性变形量，钢丝绳产生的弹性变形量传递到梭车另一端钢丝绳上，使另一端钢丝绳的张紧力为零，钢丝绳出现明显的松弛情况，钢丝绳在驱动轮上产生了打滑现象，使综采安装设备无法在规定时间运输至安装地点。
4、优化改造措施
4.1 改变主副绳及主压绳轮的布置方式
1、改变主副绳的布置方式
将主钢丝绳布置在轨道中心，副绳应尽量布置在轨道一侧。主、副钢丝绳同时布置在轨道内的布置方式，优点是安装方便，轨道两侧行人不受影响，但这种布置方式由于主副压绳轮与主副钢丝绳不在同一条直线上，梭车牵引板与主副压绳轮也不在同一条直线上，牵引板撞击主副压绳轮，使主副压绳轮经常被撞坏，使无极绳绞车故障率提高，无极绳绞车运输能力受到影响。因此，在条件允许的情况下，无极绳绞车主钢丝绳布置在轨道中心，副绳应尽量布置在轨道一侧。
2、改变主压绳轮的布置方式
一般主压绳轮的布置是按照巷道起伏情况在各地段均匀布置，由于煤矿巷道起伏大，压绳轮受力不匀，采用均匀布置方式会出现弹绳、梭车离道抬起等状况，为此，将大的起伏处最低点两边采用主压绳轮分组密集布置方式，在最低点处留出5～8m不布置主压绳轮，使主钢丝绳出现飘绳时不会超过轨面高，保证梭车顺利通过。
4.2 增大巷道变坡点处轨道竖曲线半径
在无极绳绞车运输线路设计及施工中，应减少巷道坡度的急剧变化。原先采用绞车提升带上平盘或底弯道的运输巷道以及有“锅底”的运输巷道是事故易发的地段，采用无极绳绞车运输时，因线路中个别地段竖曲线过小，主压绳轮受力大，梭车通过困难，很容易造成梭车跳起或掉道，必须对底弯道、上部变坡点及“锅底”等轨道竖曲率半径过小处进行抬道或拉底卧轨处理，使轨道竖曲线半径≥10m。
4.3 合理选择驱动装置安装位置
为避免因钢丝绳张紧力不足造成无极绳绞车向上山方向运输较重物件时驱动轮打滑现象，在无极绳绞车运输线路设计中，无极绳绞车驱动装置安装位置应避免设置在距离上山山下较近的地点。在驱动装置设计时应尽量加大驱动轮与张紧器之间距离，条件允许时还可在两者之间加装一组简易张紧装置。
4.4 合理选择运输方式及车辆的连接方式
运输巷道平、竖曲率半径均较大的巷道可以考虑采用单梭车的运输方式，梭车与运输车辆之间的连接应采用硬连接，防止车辆受力方向变化时发生车辆相互撞击造成车辆掉道。
运输巷道中存在平、竖曲率半径较小路段，应采用梭车加运输车辆加梭车或梭车加运输车辆加尾车的运输方式，车辆之间的连接采用软连接或硬连接方式，如果采用单梭车加硬连接的连接方式，车辆在通过曲率半径较小地段时会发生车辆掉道情况。
4.5 对标准道岔进行改造
轨道道岔采用无极绳绞车运输专用道岔，传统的无极绳绞车运输钢丝绳过道岔，采用轨道割槽的方式，这种方式即易磨损钢丝绳又容易导致车辆掉道，专用道岔由轨道体及活动部件组成，将道岔的弯道改造成可来回移动的活动弯道，在弯道与道岔顶端连接处安装一个轴套，作为道岔弯道来回移动的支点。同时，为保证道岔弯道底部重力承载满足规定，在弯道上安装了一个可来回移动的承重梁，满足承载间距。承重梁外侧由一个可滚动的压轮和内侧的一个可滚动的托轮组成，并利用风压动力控制道岔弯道的开关。
5、结束语
通过对在复杂地质条件下无极绳绞车运输能力影响因素分析，在无极绳绞车原有的性能上进一步进行优化，通过采取改变主副绳及主压绳轮的布置方式，增大巷道变坡点处轨道竖曲线半径，合理选择驱动装置安装位置，合理选择运输方式及车辆的连接方式，对标准道岔进行改造等措施，极大地改善了无极绳绞车运输环节，提升了无机绳绞车的运输能力及安全可靠性，拓展了无极绳绞车使用范围，具有重要的借鉴及推广价值。
作者简介
徐犇，1970年2月11日出生，男，辽宁沈阳人，汉族，本科毕业，高级工程师，从事煤矿机电管理工作，研究方向：煤矿机电一体化。