双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中的应用

凌敏 朱超 孔祥文 许正辉 樊伟

摘要：矿井机车运输效率直接影响矿山的生产效率。以会泽矿业分公司井下运输为工程背景，分析了双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中应用面临的问题，提出了技术改造措施。围绕遥控装矿、单人操作串车、自动卸矿3个环节，结合现场工况条件，优化调整平巷架空线、轨道等硬件设施，增设遥控控制、无线通信技术等设备设施。通过系统的优化改造，实现了双机重联技术在井下直线往返式运输平巷中的成功应用，最大限度地发挥了机车牵引运行效率，有效降低了运输成本。

关键词：双机重联;运输平巷;直线往返式;混合平巷;遥控装矿;单人操作

中图分类号：TD52

文章编号：1001-1277（2020）02-0050-03

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200210

矿井机车运输是矿山井下生产的重要组成部分，其较低的效率是制约矿山生产效率提高的瓶颈[1]。如何提升矿山平巷运输效率是目前矿山企业亟待解决的问题。双机重联技术是指采用2种相同或相似的牵引电机车，通过重联导线的连接组成一个机组，操作人员可通过任意1台牵引电机车进行操作机组的一种技术。该技术最早应用于铁路运输，由于矿山平巷运输工况差，运输平巷情况复杂（人员、材料、矿石混合运输），多数平巷运输采用2人操作一串机车进行矿石运输的方式，存在运输成本高，人员暴露多，危险性高等问题。双机重联技术的应用，使得每串机车至少可以减少1名操作工人，缩短人员装卸矿时间，可以有效降低运输成本，提高运输效率。同时，这也是提升矿山生产效率的有效途径之一。

1 工程背景

云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司（下称“会泽矿业分公司”）位于云南省曲靖市会泽县，是一家集铅锌多金属探、采、选、冶的矿山企业。矿山采用地下开采，井下主运输平巷与地面垂直距离1 264 m，该平巷承担900 t/d矿石运输任务，除矿石运输外，还是井下材料运输和人员通行的必经巷道。平巷为直线往返式运输巷道，采用ZK10-6/550型电机车进行运输，配置2台功率为24 kW直流电动机，斩波调速控制，装载、运输、卸载3个环节均需要2人完成，道岔为手动调整方式。

双机重联技术控制机车必须要求机车加减速度平稳，2台机车同步性能误差较小，以确保在运输过程中的安全性[2]。为提高井下机车运输效率，会泽矿业分公司逐步对现有运输系统进行升级改造，真正完成单人双机重联操作，在采用双机重联控制方式外，仍需从装载、运输、卸载3个方面进行配套研究，采用无线通信、无线遥控、变频控制等技术，增设逆变电路、恒流限压装置等设备设施，克服双机重联机车在运行过程产生的矛盾和问题。

2 双机重联技术应用面临的问题

1）机车受电弓不能自动升降。现场机车采用传统的拉绳式手动受电弓，采用双机重联技术，受电弓的升降不能再采用拉绳设计，而且不再是双弓设计，操作人员必须能够在一台机车上操作另一台机车的受电弓，因此必须对机车的受电弓进行技术改造，实现受电弓的自动升降以达到双机重联技术的应用要求。

2）巷道架空线（滑触线）达不到运行要求。原机车传统拉绳式受电弓可以根据现场需求及时变更受电弓高度，较为灵活。双机重联机车采用气动型受电弓，失去了拉绳式受电弓的灵活性，气动型受电弓对架空线高度及连接点的平滑度要求较高。为确保气动型受电弓在机车运行过程中不受架空线高度影响，必须对架空线的高度、交叉口、悬吊线进行调整以确保双机重联技术的成功应用。

3）矿车装卸矿需多人操作。原来一串矿车为2人操作，在运输过程中1人操作前车，1人操作后车，装矿时1人在矿车上操作手动按钮振动放矿，放满一车矿后手动打铃告诉司机移车，如此反复循环，直至装满一串矿车。这样的装矿方式存在装矿效率低、矿车装载的过多或过少等问题。

4）巷道道岔为手动调整。运输平巷中由于有固定的巷道分支，存在材料与矿石混合运输，运输巷道中道岔采用人工调整方向，极大地降低了运行效率，不能满足双机重联机车运行要求。

3 双机重联技术改造及应用

3.1 巷道架空线的优化调整

为减少双机重联机车气动型受电弓在运行过程中受到的影响与损坏，通过长时间的运行测试后，对架空线进行如下调整：

1）测量巷道腰线后，按照腰线调整运输巷道架空线标准高度为2.0 m，使用花篮螺栓调整吊线，确保架空线高度符合标准，吊线拉紧，降低气动型受电弓在运行过程中的晃动。

2）设计加工制作平行吊線夹（见图1）。架空线悬吊时线夹下口与架空线平齐，做到架空线吊线处平整，高速运行时受电弓不因逆行阻力过大而受损。

3）对岔道口架空线形成的剪子口进行调整，减小剪子口夹角。使架空线剪子口的吊线错位悬吊，避免受电弓进入剪子口造成损坏。

3.2 振动放矿机控制方式

为减少在装矿环节增加的人力成本，提升双机重联机车的运行效率，真正达到单人双机操作控制方式，分析后将振动放矿机的液压推杆和振动电动机的控制改造为无线遥控控制。振动放矿机的控制原理见图2。

采用正反转遥控控制开关进行改造，该开关和遥控器只能实现1套配置1台电动机的控制。支持的控制模式有点动、互锁2种。点动模式时，停止键不起作用且按键时间间隔需要≥2 s;互锁模式时，电动机启动后必须按停止键才能切换电动机反向转动，不能直接切换方向，该开关的接触器必须采用带常闭辅助头的交流接触器，采用遥控控制电动机点动及正反转，实现振动放矿机溜口闸门打开及关闭功能。

使用该遥控控制开关的4路控制，可以实现1台遥控控制2台电动机。将控制方式调整为电动机控制模式，其控制模式有自锁、点动、互锁3种。通过遥控控制振动电动机的启动、停止来实现放矿功能。为保证设备的可靠性，采用保留外接控制开关按钮的方式，可以进行手动控制，也可以遥控控制振动电动机的启停。

3.3 无线视频监控

在振动放矿机溜口安装数字高清摄像机，通过无线网络接入装卸站的局域网络中（通过路由器或AP方式覆盖的装卸站区域网络），在电机车上配置移动智能显示设备，调试矿车运动与监控画面的位置后，连接无线网络，设置相应的IP地址，将实时显示放矿口的视频，机车操作人员坐在机车上就可以看到振动放矿机与矿车位置的变化，准确进行装矿。无线视频装矿改造原理见图3。

3.4  司控道岔

在轨道两侧钻孔（孔径20 mm），安装传感器，使传感器与岔尖间距小于等于5 mm，将转辙机固定在铁轨一侧，并与道岔相连，调节转辙机位置和连杆长度，使电液推杆和道岔的连杆在一条直线上。固定控制器，在道岔上方安装岔位显示器，与架线保持安全有效距离[3]。現有的道岔装置以遥控控制器为技术核心，控制器接收到遥控器指令后，发出扳道指令，控制器内接触器动作，同时推动转辙机到达要求位置。位置传感器将信号反馈给控制器，控制器确认无误后由岔位显示器显示道岔当前位置。显示器绿色圆圈亮表明道岔处于直道位置;显示器绿色箭头亮表明道岔处于岔道位置;显示器红色圆环灯亮并报警，表明道岔不到位。司机控制道岔的工作原理见图4。

同时，为确保司机控制道岔在控制失效的情况下仍能够就地手动控制，增设1套手动控制系统，在不使用遥控控制时，可以就地使用按钮调整道岔位置，以确保车辆能够顺利通过。

3.5 改造应用效果

通过采用平行吊线夹，按照标准调整架空线高度，优化调整岔道处剪子口架空线角度后，有效降低了双机重联机车气动型受电弓在架空线上运行的阻力影响。采用无线遥控视频装矿系统，实现了1个人操作机车进行装矿，同时操作人员可以在移动过程中实时监控振动放矿机的工作情况，提高了装矿效率，避免了矿石洒落和装矿过多或不满的情况。将手动道岔改造为遥控道岔，可以延续现有道岔的使用，增设控制系统，提高了机车的通过效率，避免了手动操作道岔造成机械夹伤的隐患。双机重联技术改造应用效果见表1。通过上述一系列的技术改造，有效解决了双机重联技术在应用中遇到的相关难题，最终实现了双机重联机车在直线往返式运输巷道中的成功应用。

4 结 语

本文通过对双机重联技术在井下直线往返式运输平巷应用中遇到问题的相关阐述，详细论述了其对应的解决措施，对双机重联技术在井下直线往返式运输平巷应用是一个重要突破，同时对其他矿山双机重联技术的应用推广具有良好的借鉴意义。双机重联技术的成功应用，有效解决了矿井机车运输效率低、成本高的问题，为提高矿山生产运营效率提供了一个有效的解决思路。

[参考文献]

[1] 谢新颖.金属矿山井下单线运输系统建模及优化研究[D].昆明：昆明理工大学，2016.

[2] 赵煜慧.井下直流架线式电机车变频改造[J].矿山机械，2008，36（2）：82-83.

[3] 郑庆新，吕清华，沈兆振.新型无转载单轨运输系统的研制[J].矿山机械，2011，39（7）：74-76.

Application of connected double motor technique

in underground linear two-way haulage ways

Ling Min，Zhu Chao，Kong Xiangwen，Xu Zhenghui，Fan Wei

（Huize Mining Branch of Yunnan Chihong Zn & Ge Co.，Ltd.）

Abstract：The transportation efficiency of underground motors has direct impact on mining operation efficiency.The study takes the Huize Mining Branch as the engineering background of underground transportation，analyzes the challenges the application of connected double motor technique faces in underground linear two-way haulage ways and puts forwards technical renovation measures.Remote ores loading，individually operated bunching and automatic unloading are the 3 links.Based on field working conditions，hard wares such as the way headline and track are optimized and adjusted，remote control and wireless communication technology are installed.Through system optimization and renovation，the application of connected double motor technique is successful in the joint underground linear two-way haulage ways，maximizing the haulage efficiency of motors and lowering haulage cost effectively.

Keywords：connected double motor;haulage ways;linear two-way;joint way;remote control ore loading;indivi-dual operation

收稿日期：2019-10-29; 修回日期：2019-12-23

作者简介：凌 敏（1984—），男，云南曲靖人，工程师，从事金属矿山设备能源管理和机械技术研究工作;云南省曲靖市会泽县矿山镇，云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司，654212;E-mail：592239205@qq.com