无极绳绞车连续拐弯装置在多弯巷道中的应用

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无极绳绞车连续拐弯装置在多弯巷道中的应用

冯琦勇

(西山煤电(集团)公司 西曲矿，山西古交030200)

摘要为了使无极绳绞车连续拐弯装置在多弯巷道良好的应用，以西曲矿29205综采工作面集中运料巷的无极绳绞车连续拐弯装置为研究对象，综合运用了现场观察、理论分析和计算等方法，分析了无极绳绞车连续拐弯装置在多弯巷道的应用中出现的问题并提出了解决方法，确保了多弯巷道中无极绳绞车的正常应用，该装置的应用实现了多段运输，减少了运输环节及运输人员，提高了运输效率，具有较好的经济和社会效益。

关键词无极绳绞车；拐弯装置; 现场应用

收稿日期：2015-02-01

作者简介：冯琦勇(1981—)，男，山西孝义人，2009年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事煤矿机械安装技术管理工作

中图分类号：TD524

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)03-0004-03

AbstractIn order to apply the continuous turning device of endless rope winch in the curved tunnels better, this paper takes the continuous turning device of endless rope winch in the centralized transportation tunnel of No. 29205 fully mechanized coal face in Xiqu coal mine as the research object. Uses the means of field observation, theoretical analysis, calculation and others. Analyzes the problems that exists in the application of the continuous turning device of endless rope winch in the curved tunnels, and puts forward the ways to solve them. That ensures the endless rope winch can be used normally in the curved tunnels. The multistage transport can be implemented by applying the device, which reduces the transportation link and transport staff. The efficiency of the transportation has improved and good economic and social benefits have achieved.

无极绳绞车主要用于工作面运输巷实现材料设备的运输，特别适用于大型综采设备的运输牵引和长距离运输，也可使用在弯曲或起伏多变的巷道中。但是，现有无极绳绞车在多弯曲巷道中常常采用接力运输。西山煤电集团公司西曲矿29205综采工作面的集中运料巷长达1 600 m，从大巷至工作面切眼存在多处转弯巷道，运输两地高差达70 m. 采用传统小绞车运输需要13部，摘挂钩7次，存在运输任务繁重，效率低下，需用人力多，劳动强度大，安全隐患多等问题。经过技术人员认真研究决定在西曲矿29205综采工作面的集中运料巷运输过程中应用JWB-132BJ型无极绳绞车及其连续拐弯装置。

1工作原理

连续拐弯装置可分为4部分：导向轮、左拐弯装置、右拐弯装置和压绳轮，见图1.

导向轮由两个定滑轮组成，导向轮受力示意图见图2.

对定滑轮受力分析及计算如下：

式中：

Fd—定滑轮受力，kN；

1—尾轮　2—导向轮　3—主机　4—梭车

5—压绳轮6—左拐弯装置7—右拐弯装置8—尾轮

图1无极绳绞车运输示意图

图2　导向轮受力图

Fs—钢丝绳受力,kN.

可知，定滑轮受力是钢丝绳的1.4倍。因此，导向轮固定基础必须由混凝土浇筑而成,再由40 t锚链将定滑轮和由8根锚杆固定的固定板连接。

左转弯装置由滚动导向轮组、轨枕组件、档绳板和压绳装置4部分组成，见图3.

1—轨道　2—副绳导向轮　3—轨道

导向轮组是实现钢丝绳导向的主要构件，导向轮组利用轮轴将导向轮固定在基架上，基架与钢制轨枕采用螺栓连接，内排转向轮控制主绳导向，主绳导向轮受力较大为两轮组结构。外排导向轮控制副绳转向，副绳导向轮受力较小设计为一轮组结构。每个导向轮形成的连续弧与轨道曲线弧平行，无极绳主绳在两种导向轮之间运行，副绳沿弯道外侧导向轮运行，当梭车通过轮组时，梭车牵引板沿轮组转向，梭车通过后牵引板又将钢丝绳压入轮槽中。

右转弯装置由四轮和整体焊接架组成，见图4.

1—轨道　2—导向轮　3—主绳　4—副绳　5—轨道

副绳穿插其中，主绳在外。当梭车经过转弯装置时，梭车牵引板沿导向轮行驶，行驶后梭车牵引板又将钢丝绳压入导向轮槽内，完成拐弯处运输。

左、右转弯装置轨枕组件均采用工字钢制作，高度和水泥枕木一致为110 mm.转向轮基架与轨枕采用螺栓连接，间距与转向轮长度一致为600 mm. 轨枕外弯侧为d30 mm孔，以树脂锚杆与巷道底板固定，保证转向轮位置不被牵引力向内弯侧移动。轨枕内弯侧布置档绳板，利用螺栓与轨枕连接，保证及时阻挡脱绳。

压绳轮装置安装在转弯装置前后的两端，配合转弯装置使用。主要作用是保证钢丝绳在压绳轮和转向轮之间运行，调整钢丝绳方向和高度，将钢丝绳正确导入转向轮，保证转弯装置运转顺利，实现连续牵引一次到位的目的。一般压绳轮和架绳轮在整条巷道的变坡点处均要使用，每处需要安装2~3组，以钢丝绳不弹跳、不松脱为宜，保证整个运输系统正常工作。

2现场应用试验

2.1应用地点概况

应用地点选在西曲矿29205工作面集中运输巷，该线路长1 600 m，共有2处转弯巷道，一处角度为130°，另一处角度为150°. 底板坡度多变，朝工作面方向共有17处正坡，4处反坡，坡度最小0.3°，最大7°.自牵引主机安装处至切眼高差为70 m.

2.2拐弯装置的安装

导向轮安装要保证出绳点距轨道中心一个尾轮半径的距离，一般将定滑轮安装在其中心与轨道重合处。拐弯装置安装前一定要初步估算转弯半径，拐弯处转弯半径不得低于12 m(600 mm轨距)。拐弯装置采用特制铁轨枕与轨道固定，在左、右转弯处各安装24组(左转弯装置中副绳导向轮原安装了12组)，在拐弯装置外道处采用锚杆固定，内道处安装档绳板，防止脱绳伤人事故发生。

2.3应用试验情况

选用JWB-132BJ无极绳绞车试验工作面设备和材料的运输工作。在联络巷A处铺设车场，无极绳绞车主机与集中运输巷垂直布置；在转弯B、C处安装拐弯装置，使梭车在钢丝绳牵引下顺轨道转向。拐弯装置长度在B处13.2 m，C处14.4 m. 29205综采工作面设备有ZY3600型液压支架94台，重量10.7 t/台，MG250/600-AWD型采煤机，SGZ764/630型刮板输送机。

2.4应用过程中出现的主要问题

1) 左转弯处副绳导向轮损坏严重。

无极绳绞车连续拐弯装置的厂家考虑到副绳导向轮受力小节约成本将其设计成单轮，而在实际应用中分析得出如下结论：

a) 进车。进车时在车场处将设备车与梭车连接，梭车带动设备车运往切眼。

此时，假设左转弯处只存在一组副绳导向轮，副绳导向轮的轮轴受力示意图见图5，对副绳导向轮的轮轴进行受力分析和计算如下：

图5　副绳轮轮轴受力图

式中：

Fl—轮轴受力,kN；

Fs—钢丝绳受力,kN．

因为该转弯处只安装了12组副绳导向轮，则转弯处的弧度被这12组副绳导向轮平分，所以每组副绳导向轮的受力计算如下：

Fl=2(sin25°/12)×Fs=0.07Fs

而钢丝绳最大受力为JWB-132BJ绞车慢速行驶时的120 kN，则副绳导向轮最大受力为8.4 kN。根据以上计算可知安装的副绳导向轮越多，单只副绳导向轮的轮轴受力越小。所以调整了此处副绳轮的安装数量至24组。

b) 出车。出车时副绳只受钢丝绳摩擦力，在转弯处钢丝绳对副绳轮的轮轴受力较小，不影响副绳导向轮的使用。

2) 钢丝绳断股、断丝和扭曲变形问题。

钢丝绳断股、扭曲易造成运输事故，在《煤矿安全规程》第405条中规定，专为升降物料用的钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝绳总面积之比达到10%时，必须更换；第407条规定，在钢丝绳使用期间，断丝数突然增加或伸长突然加快，钢丝绳产生严重扭曲或变形，必须立即更换。而在西曲矿29205综采工作面使用之初常常出现钢丝绳扭曲以及断股、断丝现象，经过观察分析总结如下：

正常钢丝绳不会出现扭曲，而经过扭曲的钢丝绳各股分散，钢丝绳运行期间与托绳轮、压绳轮和转向轮之间的摩擦，使分散的钢丝容易被磨损，所以，出现了钢丝绳断丝、断股问题。而钢丝绳扭转力矩经过观察分析得出，是手动操作失误以及采用旧工艺散钢丝绳造成的。安装无极绳绞车时，先将钢丝绳散开，将钢丝绳绳盘用导链吊起，操作工人或绞车拉钢丝绳一端，当钢丝绳拉出的长度为绳盘上钢丝绳缠绕到1周时，绳盘旋转1周，这样是正常的。拉钢丝绳时，将绳盘吊起后，当拉钢丝绳的力不均时会导致钢丝绳松紧交替，当钢丝绳松时，钢丝绳会由绳盘底部脱落，这样就不能使绳盘旋转，就会造成钢丝绳存在扭转力矩。此时旋转钢丝绳可释放扭转力矩，而随着钢丝绳的拉出距离越长，钢丝绳与巷道底板之间的摩擦力越大，导致旋转钢丝绳难以完成，从而使钢丝绳中存在扭转力矩。而此扭转力矩的旋向正好与钢丝绳的旋向相反，当钢丝绳正常使用期间受到牵引力时，钢丝绳飘起，钢丝绳与巷道底板之间的摩擦力即消失，随着牵引力的增大，这只扭转力的作用会在钢丝绳薄弱环节处出现。而事实证实了分析的结果，每次出现断股、断丝的部位均在绳头处。

解决方法：在散钢丝绳时采用新工艺或是将绳盘吊起后使之能够顺利旋转，底部有防止钢丝绳脱落的装置。

3性能与特点

1) 无极绳绞车连续拐弯装置的应用实现了多段运输，集中巷直达切眼。该装置实现了集中巷至29205切眼运输的连续性，减少了运输环节，运输效率是小绞车运输的3倍。

2) 经济效益显著。能减少煤矿井下运输作业人员数量，减少绞车使用数量，降低了劳动强度，减少了运输安全事故。

3) 减少人员操作环节。该装置的投入，避免小绞车运输环节多带来的一系列安全隐患，提高了安全系数。

4经济效益

无极绳绞车连续拐弯装置的应用省去了在集中巷安装传统小绞车的原运输方式，实现了集中巷至切眼的连续直达运输。该装置经济实用，减轻了职工的劳动强度，降低了安全隐患，保障了安全生产，提高了井下运输的工作效率，使29205综采工作面的运输作业环节简化，只需摘挂钩3次，人员减少到1组，安全系数提高，整体运输效率是原来的3倍。

5 结论

无极绳绞车连续拐弯装置实现了无极绳绞车在连续多个转弯巷道条件下的连续运输，约束了钢丝绳运行方向，在转弯装置上运行车辆所受牵引力同轨道曲线方向一致，使牵引车辆能顺利通过转弯轨道，保证了无极绳绞车在多弯巷道的

安全运行。该装置结构简单，操作方便，便于安装和使用，使用设备少，安全可靠。该装置的应用，使无极绳不仅能在直线巷道运输，而且能在弯曲多变巷道内运输，拓宽了无极绳使用范围，减少了其他运输设备的投入和与其他设备的转换，节省了运输转换时间和运输工作人员，使运输环节更简单，运输效率高，具有较好的经济和社会效益。

参考文献

[1]李雪领.浅谈无极绳绞车拐弯装置安装方法[J].矿山机械，2008(1)：97-98.

[2]耿香红.采用新工艺新技术插接钢丝绳的技术应用[J].山西焦煤，2013(7)：23-24.

[3]孙伟，赵开虎.无极绳绞车在综采工作面快速安装中的应用[J].能源与技术管理，2011(4)：86-88.

Application of Continuous Turning Device of Endless

Rope Winch in the Curved Tunnels

FENG Qiyong

Key wordsEndless rope winch; Turning device; Field application