煤矿无极绳索车侧向牵引的安装与应用

石开进+潘国峰

摘要：无极绳索车具有运行平稳、安全性能高、一次运输距离长、岗位操作人员少、检修和维护工作量小等特点，但其本身设计上对安装的空间和位置要求较高，受空间和位置的限制，井下能符合索车安装使用的理想地点并不多，以至于极大地限制了索车的使用范围。文章通过采用无极绳索车偏离牵引中线的安装方式，在不影响运输能力的前提下，打破了索车传统设计中索车对安装空间和特殊位置的需求，为煤矿井下辅助运输环节开拓了新的思维模式。

关键词：无极绳索车?；辅助运输；侧向牵引；运输能力；煤矿

中图分类号：TD524 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）34-0053-03

1 设备运行环境基本情况

5305材料道布置在平均厚度为9.7m的特厚煤层中，巷道采用综合机械化掘进工艺，设计长度为3000m。矩形断面，宽×度=5.0×3.5（m），锚网梁索联合支护。巷道跟底板掘进，坡度0°～3°，最大坡度8°，从外向里掘进呈上山趋势。巷道最大涌水量为60m3/h，正常为20m3/h。面向迎头方向，巷道左帮为轨道、右帮为SDJ-150型胶带输送机，机身宽度1.4m。轨道与巷帮、皮带机等安全距离均>0.8m以上。轨道运行条件较为优越。

2 现场技术难点及解决方案

5305材料道掘进过程中，由于受上一个区段工作面，5303综放工作面平衡升压系统的限制，将原设计中无极绳索车安装的位置全部占用。如采用无极绳牵引索车必须安装在轨道中心线的传统方式，索车将把巷道的运料路线全部封堵，理论上无法用索车系统作为该巷道轨道运输主运设备。如采用对拉电绞的方式进行轨道辅助运输，必须每400m安装两台电绞，每400m刷一次帮安装电绞，设置料场。设计长度3000多m的巷道，至少要安装14台JD-25kW电绞，摘挂钩环节7次；用40kW电绞对拉也要至少8台，摘挂钩环节4次。

对拉电绞使用过程中，电绞安装区域，巷道必须刷帮处理，造成巷道断面大，顶板管理困难，且运输作业期间，运输事故率高、电绞数量多、维修量大、电绞司机人数需求量大、操作人员需要配合默契等种种因素，造成很多轨道运输作业安全隐患，给安全生产管理带来极大的不利因素。

为解决这一问题，经过现场摸索和观察研究，采取了索车侧向安装的办法。在直巷道的中部，靠轨道一侧选择顶板完整、巷道坡度平缓的位置扩帮，扩帮规格：宽×度=1.0×40（m），在留够索车张紧装置的空间后，再在扩帮区域加扩一个索车机头硐室用于安装索车主机，然后以主机为中心点，在主机后方安装张紧装置，在主机前方分别安装两组压绳轮、两组一次导向轮和两组二次导向轮，其中两组二次导向轮紧贴巷帮一侧轨道的下平面安装，滑轮的边缘延伸进入轨道中心150～200mm，这样就通过二次导向轮的作用，将钢丝从轨道的下方，牵引至轨道中心位置，钢丝绳经过二次导向轮两侧安装的托绳轮，重新浮到轨道道板上方，最后经过前后尾轮，将钢丝绕回插接闭合，这样整个侧向牵引索车安装完毕，在不改变索车运输能力的前提下，实现了索车偏离轨道中心线的牵引方式。

整个侧向牵引索车系统的形成仅需在原索车系统的基础上，增加了5个与机尾回头轮能力相同的导向滑轮。同时为了日常轨道运输作业摘挂钩作业的方便，另外在靠近索车前尾轮的区域，安装一台JD-25kW电绞，用于辅助牵引重车索车前机尾区域的挂钩地点。

3 索车安装工艺及工序、技术参数和标准

3.1 无极绳索车主要技术参数

3.2 主机安装

3.2.1 主机基础坑：长×宽×深=3200×2000×

1600mm；主机基础坑内，按主机底板基础螺丝孔的尺寸，打注10根地基锚杆并清理找平、找正，基础锚杆采用Φ20×1800mm的等强螺纹钢锚杆。

3.2.2 基础按照水泥∶黄沙∶石子=2∶3∶3的比例配比混凝土并灌入挖好的基础坑，地锚必须按索车底座孔设计尺寸事先固定牢固，并垂直于基础平面，灌浆时不得移动，凝固期为24小时以上。

3.2.3 在索车安装位置（顶板完好处）打好2组起吊锚杆，每组用2根Φ20×1800mm的等强螺纹钢锚杆，且必须使用40T锚链连接成对使用。起吊锚杆每孔用2块CK-2335型药卷进行端头锚固。

3.2.4 用载荷为5t的手拉葫芦将主机起吊平放在事先浇灌好的基础上，将地锚按要求穿入绞车底盘，上好垫圈，同时地锚螺丝紧固，并留出10～40mm的外露长度。

3.3 压绳轮底座、固定张紧油缸底座及导向轮安装

3.3.1 压绳轮底座、固定张紧油缸底座及导向轮底座基础坑：长度和宽度均要求大于设备底座实际尺寸200mm以上，深度大于1000mm。然后在打基础坑内按照底座眼孔的距离和数量打注地锚，地锚全部采用Φ20×1800mm的等强螺纹钢锚杆。地锚必须达到深度，锚杆上端头全部处于一个平面，确保各部件底座安装完后，地脚螺栓外露长度为10～40mm。

3.3.2 各部件基础浇筑均按照水泥∶黄沙∶石子=2∶3∶3比例，灌入混凝土并捣实，地锚必须垂直，且地锚间距与后部固定张紧油缸底座尺寸一致。浇筑好待混凝土凝固后，安上各部件，上好垫圈、螺帽并紧好。

3.3.3 各部件之间的底座基础之间的距离、与主机的相距要严格按照设备说明的要求布置。

3.4 前、后尾轮安装

3.4.1 尾轮固定直接采用打注6根螺纹钢锚杆固定，锚杆规格为Φ20×1800mm的等强螺纹钢锚杆。

3.4.2 打注之前安装地点必须挖到实底。

3.4.3 尾轮与底座销轴之间连接绳用6分钢丝绳，至少缠绕四圈，端头用4副绳卡卡牢，主机后部张紧油缸与底座连接用两个马镫（载荷能力不小于5t）连接。

3.4.4 主绳上好后，在尾轮向后1～2m位置的两侧，用2根规格为Φ20×1800mm的等强螺纹钢锚杆，打好地锚杆，然后用6分钢丝绳头与地锚连接牢固（绕过尾轮重心轴，与地锚连接牢固），作为保险绳。endprint

3.5 托绳轮组安装

3.5.1 托绳轮安装位置、数量根据巷道起伏变化设置，变坡凸点必须安装托绳轮，不低于20m一组。

3.5.2 托绳轮下方的特殊垫铁要固定可靠，压板螺丝、弹簧垫片及特殊垫铁要上齐上紧。

3.6 安装技术标准

3.6.1 索车基础标高低于张紧装置150～250mm。

3.6.2 底盘和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部张紧钢丝绳张力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 钢丝绳之间的连接采用插接的方式进行，插接长度不小于绳径的1000倍。

4 索车与钢丝绳拉力验算

索车安装结束后，在常规运输作业过程中，以运输SDJ-150型皮带机主滚筒为例（重量：4500kg）进行计算。

SQ100/110WY型索车配Φ21.5mm钢丝绳牵引力计算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牵引力，N

L——运输距离，取2000m

P——钢丝绳单位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮带机主滚筒，4500 kg

f——矿车运行阻力系数，取0.015

G。——平板车自重，1000 kg

f。——钢丝绳运行阻力系数，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm钢丝绳破断力为292.04kN，则安全系数n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索车静拉力为：100kN>14.7kN，

合格。

通过计算，可以确保运输安全。

5 安全和经济效益

侧向牵引索车系统的安装与应用，使5305材料道安全、高效掘进得以实现。同时在经济上，大幅度减少了企业轨道运输系统设备的投入，也减少了设备日常维修和管理工作量；在实际运输作业过程中，每次运输作业只要有一名电绞司机、一名信号把钩工就可以完成作业任务，而且在保证运输距离的同时，减少了80%以上复杂的摘挂钩作业环节，实现了减员提效、减少设备投入的目的。在安全管理上，减少了人与人之间、人与设备之间因相互配合问题带来的各种不安全因素，大大提高了企业安全管理工作的可靠性，实现了人少则安的

理念。

这一项目的成功运行使用，突破了索车必须安装在直巷道轨道中心线的传统安装方式，开拓了索车安装方式多元化的思维模式，拓宽了索车在井下的使用范围，避免了部分巷道因无法安装索车而使用多台对拉电绞作业带来的诸多不安全因素，极大提高了轨道运输的安全系数。侧向牵引索车系统的成功应用，使得受自然条件限制，在传统观念上不安装索车机头构件的巷道（如因索车骑轨道安装后安全距离不够的巷道、机轨合一无轨道分叉入口的直肠巷道等），得以实现无极绳索车运输；也将一条巷道能同时使用多台索车的情况变成

现实。

作者简介：石开进（1984-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿助理工程师，研究方向：采矿工程。endprint

3.5 托绳轮组安装

3.5.1 托绳轮安装位置、数量根据巷道起伏变化设置，变坡凸点必须安装托绳轮，不低于20m一组。

3.5.2 托绳轮下方的特殊垫铁要固定可靠，压板螺丝、弹簧垫片及特殊垫铁要上齐上紧。

3.6 安装技术标准

3.6.1 索车基础标高低于张紧装置150～250mm。

3.6.2 底盘和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部张紧钢丝绳张力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 钢丝绳之间的连接采用插接的方式进行，插接长度不小于绳径的1000倍。

4 索车与钢丝绳拉力验算

索车安装结束后，在常规运输作业过程中，以运输SDJ-150型皮带机主滚筒为例（重量：4500kg）进行计算。

SQ100/110WY型索车配Φ21.5mm钢丝绳牵引力计算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牵引力，N

L——运输距离，取2000m

P——钢丝绳单位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮带机主滚筒，4500 kg

f——矿车运行阻力系数，取0.015

G。——平板车自重，1000 kg

f。——钢丝绳运行阻力系数，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm钢丝绳破断力为292.04kN，则安全系数n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索车静拉力为：100kN>14.7kN，

合格。

通过计算，可以确保运输安全。

5 安全和经济效益

侧向牵引索车系统的安装与应用，使5305材料道安全、高效掘进得以实现。同时在经济上，大幅度减少了企业轨道运输系统设备的投入，也减少了设备日常维修和管理工作量；在实际运输作业过程中，每次运输作业只要有一名电绞司机、一名信号把钩工就可以完成作业任务，而且在保证运输距离的同时，减少了80%以上复杂的摘挂钩作业环节，实现了减员提效、减少设备投入的目的。在安全管理上，减少了人与人之间、人与设备之间因相互配合问题带来的各种不安全因素，大大提高了企业安全管理工作的可靠性，实现了人少则安的

理念。

这一项目的成功运行使用，突破了索车必须安装在直巷道轨道中心线的传统安装方式，开拓了索车安装方式多元化的思维模式，拓宽了索车在井下的使用范围，避免了部分巷道因无法安装索车而使用多台对拉电绞作业带来的诸多不安全因素，极大提高了轨道运输的安全系数。侧向牵引索车系统的成功应用，使得受自然条件限制，在传统观念上不安装索车机头构件的巷道（如因索车骑轨道安装后安全距离不够的巷道、机轨合一无轨道分叉入口的直肠巷道等），得以实现无极绳索车运输；也将一条巷道能同时使用多台索车的情况变成

现实。

作者简介：石开进（1984-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿助理工程师，研究方向：采矿工程。endprint

3.5 托绳轮组安装

3.5.1 托绳轮安装位置、数量根据巷道起伏变化设置，变坡凸点必须安装托绳轮，不低于20m一组。

3.5.2 托绳轮下方的特殊垫铁要固定可靠，压板螺丝、弹簧垫片及特殊垫铁要上齐上紧。

3.6 安装技术标准

3.6.1 索车基础标高低于张紧装置150～250mm。

3.6.2 底盘和框架的水平度≤0.5‰。

3.6.3 后部张紧钢丝绳张力保持在7.5kN，最小不低于6kN。

3.6.4 钢丝绳之间的连接采用插接的方式进行，插接长度不小于绳径的1000倍。

4 索车与钢丝绳拉力验算

索车安装结束后，在常规运输作业过程中，以运输SDJ-150型皮带机主滚筒为例（重量：4500kg）进行计算。

SQ100/110WY型索车配Φ21.5mm钢丝绳牵引力计算：

F=g（G+G。）（sina+fcosa）+gLP（sina+f。cosa）（向上拉取“+”）

式中：

F——牵引力，N

L——运输距离，取2000m

P——钢丝绳单位重量，取1.66 kg /m

α——巷道最大角度6°

G——皮带机主滚筒，4500 kg

f——矿车运行阻力系数，取0.015

G。——平板车自重，1000 kg

f。——钢丝绳运行阻力系数，取0.15

F=9.8×（4500+1000）（sin6°+0.015×cos6°）+9.8×1.66×2000（sin6°+0.15×cos6°）=14692.75N

Φ21.5mm钢丝绳破断力为292.04kN，则安全系数n=292.04/14.7=19.88>6.5，合格。

SQ100/110WY型索车静拉力为：100kN>14.7kN，

合格。

通过计算，可以确保运输安全。

5 安全和经济效益

侧向牵引索车系统的安装与应用，使5305材料道安全、高效掘进得以实现。同时在经济上，大幅度减少了企业轨道运输系统设备的投入，也减少了设备日常维修和管理工作量；在实际运输作业过程中，每次运输作业只要有一名电绞司机、一名信号把钩工就可以完成作业任务，而且在保证运输距离的同时，减少了80%以上复杂的摘挂钩作业环节，实现了减员提效、减少设备投入的目的。在安全管理上，减少了人与人之间、人与设备之间因相互配合问题带来的各种不安全因素，大大提高了企业安全管理工作的可靠性，实现了人少则安的

理念。

这一项目的成功运行使用，突破了索车必须安装在直巷道轨道中心线的传统安装方式，开拓了索车安装方式多元化的思维模式，拓宽了索车在井下的使用范围，避免了部分巷道因无法安装索车而使用多台对拉电绞作业带来的诸多不安全因素，极大提高了轨道运输的安全系数。侧向牵引索车系统的成功应用，使得受自然条件限制，在传统观念上不安装索车机头构件的巷道（如因索车骑轨道安装后安全距离不够的巷道、机轨合一无轨道分叉入口的直肠巷道等），得以实现无极绳索车运输；也将一条巷道能同时使用多台索车的情况变成

现实。

作者简介：石开进（1984-），男，徐州矿务集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿助理工程师，研究方向：采矿工程。endprint