高瓦斯矿井防爆蓄电池电机车安全配套设施的研究及应用

邓小红

（山西焦煤屯兰矿机电科，山西 太原 030200）

1 电机车工作原理及优缺点

1.1 架线式电机车的工作原理

高压交流电经牵引变流所降压、整流后，正极接到架空线上，负极接到铁轨上。机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，再经空气自动开关、控制器、电阻箱进入牵引电动机，驱动电动机运转。电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶，从电动机流出的电流经轨道流回变流所。

优点：架线式电机车结构简单，成本低，维护方便，机车的运输能力大，速度高，用电效率高，运输费用低，应用最广。

缺点：须有整流和架线设施，不够灵活；架线对巷道尺寸和行人的安全有一定的影响；集电弓与架线之间容易产生火花，不允许在瓦斯严重的矿山使用；初期建设时投资较大，但从长远看来，采用架线电机车的总成本要比蓄电池电机车低得多。

1.2 蓄电池式电机车的工作原理

蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动电动机运转。电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶。

优点：无火花引爆危险，适合在有瓦斯的矿井使用；不需架线，使用灵活，对于产量小、巷道不太规则的运输系统和巷道掘进运输很适用。

缺点：须设充电设备；初期投资大；用电效率低，运输费用较高。

2 概述

屯兰煤矿南五盘区是瓦斯突出区域，现矿井正鉴定为瓦斯突出矿井。而原矿井辅助运输系统为架线牵引网络，使用粘重10 T的架线式电机车，架线电机车在运行时集电弓与架线之间容易产生火花。根据《煤矿安全规程》第三百四十七条规定：“煤与瓦斯突出矿井必须使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车”。针对此条规定，屯兰矿原运输系统必须进行改造，以满足瓦斯突出矿井鉴定后的生产要求。

由于各矿井的运输系统各不相同，尤其充电硐室设计和布置存在差异性，所以配套适合屯兰煤矿的防爆蓄电池电机车及运输线路语音报警系统、方便高质量的泄露通讯、高效合理的充电机房设计、安全可靠的供电系统设计、完善的更换方案是此次运输系统更新的主要研究对象。

制定合理、缜密的更新改造方案、选择适应屯兰矿运输系统技术要求的电机车及相关配套设备设施是此次项目的主要工作，也是顺利实现矿井运输系统更新改造、矿井生产高效合理衔接的重要内容。

3 更新改造方案

此项工程主要完成了防爆蓄电池电机车技术参数的制定、充电硐室布置、供电系统设计等内容，采用调研、实地考察、内部讨论等方式，在供电系统合理性，充电硐室设备布置优化等方面取得了一定成果，实现了高效可靠运行等创新点，现将简要过程及成果说明如下：

（1）为适应矿井现有运输系统条件，电机车技术参数的选择必须满足屯兰矿生产需求。所以我们采用到使用矿井调研、生产厂家对比方式最后确定型号为CTL-12/6（两端双司机室），机车粘着质量12 t，适配轨距600 mm，小时制牵引力16.4 kN防爆蓄电池电机车，考虑到矿井以后发展需要，该类机车技术性能不低于原使用架线式电机车，完全可以满足本矿运输系统要求。

（2）充电方式是否合理也影响将来电机车的运行效率，经过多次论证，蓄电池电机车充电硐室内铺设双轨道，一条轨道进机车，一条轨道放置蓄电池及专用平板车。充电硐室上部安装6台电动葫芦，电动葫芦可在工字钢上平行移动，便于起吊蓄电池电机车内的蓄电池。快放完电的蓄电池电机车开进硐室后，由电动葫芦吊起放到专用平板车上，硐室内合适位置放置9台充电机，这样可直接对平板车上的蓄电池进行就地充电。充电完成的蓄电池再由电动葫芦吊装到电机车上，蓄电池电机车可再行继续行走。

（3）充电机房供电系统配置也影响充电的效率，为使供电合理、可靠，经过实验论证由中央变电所取电源，在充电硐室设KBSGZY-630/690移动变电站一台。移变低压侧共有四路馈出线，一路设120 A分路开关一台，带电动葫芦及硐室内照明，这样可避免电动葫芦与充电机供电相互影响；其他三路设3台200 A分路开关，每路带3台充电机，分系统供电大大增加了充电机供电的安全、可靠性。

（4）蓄电池的吊装位置设置也是充电机房高效运行的一项重要内容，为使硐室工程量最小化和吊装高度、电葫芦水平行程满足吊装要求，经过精细计算和选择紧凑型电葫芦，现硐室高4m、宽5 m、起吊行程300 mm。根据电动葫芦及巷道的具体参数，确定工字钢（电动葫芦行走梁）离地最低高度3400 mm才能保证起吊的顺利完成，此项工作满足了蓄电池吊装的各项指标。

（5）此次机车配用的为铅酸蓄电池，充电过程必须用水冷却，必然有电解液随水排出，水变成酸性。而井下排水系统是全部集中到中央水仓经主排水泵排到地面，酸性水进入水泵和排水管路必然会造成腐蚀，所以必须建酸性水中和水池，将水中和达标后再排至中央水仓，防止排水系统被腐蚀损坏。

通过以上几项工作的顺利完成，屯兰煤矿在充电硐室、供电系统设计、机车技术参数选择方面形成了一套完整的系统方案，对煤矿机车辅助运输系统更新积累了丰富的经验。

4 结束语

此次运输系统更新改造可以满足瓦斯突出矿井鉴定后的生产要求。同时是矿井安全运行的一项重要保证，对于高瓦斯及瓦斯突出煤矿来说具有重要意义，其社会、经济价值涉及全矿井的长期高效安全运行。

此次工程形成的技术积累和经验，对于本集团公司乃至全煤炭行业具有借鉴价值，可推广运用至全煤炭系统，并具有长期的应用效益，前景广阔。面对煤矿行业对安全性的要求不断提高，此项工程的应用价值对行业具有相当的推动作用，可提高全行业整体应用水平。

[1]赵禹唐，王希业.铅蓄电池充电技术.电源技术.2001.

[2]盘江六盘水装备制造有限公司.CTL12/6GB防爆特殊型蓄电池电机车使用说明书.CKA-100/100-300dI矿用隔爆型可控硅充电机使用说明书.