KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的应用

＊李云海

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿 山西 030206）

引言

屯兰矿的综采队轨道顺槽一般采用JWB132BJ无极绳绞车运输物料，该种模式运输效率低、安全设施安全防护性能差；并且只解决了运料问题，并没有解决机械化运人问题。随着煤矿建设的不断完善及工业化的不断进步，综采队机械化运人已经成为当前一个迫在眉睫的课题，屯兰矿专业技术人员综合比较了多种运输方案，经过充分论证，决定采用无极绳普轨卡轨车运输模式。普轨卡轨车适用于远距离、大角度、多变坡、大吨位工况条件下的井下集中轨道巷和工作面顺槽的不经转载的直达运输，是符合屯兰矿井下现状、能够解决设备和人员运输的一种理想运输设备，2019年4月在屯兰矿井下获得成功应用。

1.KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的简介

无极绳普轨卡轨车采用卡轨装置及配套人车，变频器平稳启动，人员运送量大，运行速度快，具有先进的脱钩跑车双保护制动系统和完备的起伏巷道行走机构，有效解决“行车不行人，行人不行车”等各类问题。

系统配置为：采用常州科研试制中心有限公司生产的KSP-130/200P普轨卡轨车系统，电机功率200kW，钢丝绳静张力130kN，电机为佳木斯厂家生产，制动器为焦作厂家生产，减速器为天津（SEW）传动设备有限公司生产，变频器为上海伟肯实业有限公司生产，保护控制装置（ZJK127）和遥控自驾系统为常州科研试制中心有限公司生产，泄露通讯系统（KTL110）和视频监控系统（KJ546）为湖北沙鸥通信股份有限公司生产，司控道岔系统（ZKC127Q）为陕西航泰电气股份有限公司生产。

2.KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的工作原理

(1)系统的工作原理

普轨卡轨车，由电机提供动力，通过绞车滚筒旋转，借助钢丝绳与滚筒之间的摩擦力使钢丝绳运动，钢丝绳牵引卡轨制动车及人车等在轨道上运行，在从而达到牵运重物和人员的目的，普轨卡轨车运输系统如图1所示。

图1 KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的系统示意图

(2)卡轨装置原理

卡轨装置为外卡内限浮动式卡轮，梭车在正常行驶时，卡轮组顺利通过起伏坡和水平弯道。卡轨装置原理如下：

图2 KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的卡轨工作原理图

3.KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的技术方案

(1)巷道概况及运输要求

22301轨道顺槽长度2600m，最大坡度6°，主要用途是运输材料、设备、支架、人员等，运送最大载重50t，考虑一次运送人员45人（即3节人车）。普轨卡轨车采用以下编组形式：

①串车形式：1辆制动梭车+3节人车（额定载员15人/节）+1辆液压夹绳制动梭车；

②人员按80kg计算，人车自重2.5t；

③3节满载人车串车总重量：G0=80×15×3÷1000+2.5×3=11.1（t）。

(2)钢丝绳选型计算

①钢丝绳的选用要求

依据MT/T 988-2006《无极绳连续牵引车》行业标准第5.4.7的规定，绞车滚筒上绳衬直径应满足以下要求：

抛物线滚筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的50倍。

②所选钢丝绳技术参数

表1 初步选型为26NAT6×19S+FC1670ZS372型钢丝绳

③阻力计算：

图3

式中：G—两节制动梭车自重8t；

G0—运输最大重量，运送物料50t，运送人员11.1t；

βmax—最大坡度6°；

μ—钢丝绳摩擦阻力系数0.25；

qR—单位长度钢丝绳的重量2.43；

L—运输距离2600m；

g—重力加速度9.8m/s2。

A运送物料阻力：

B运送人员阻力：

(3)绞车选型计算

由以上计算可知，普轨卡轨车需提供不小于96kN的牵引力，计划采用KSP-130/200P普轨卡轨车，技术参数如下：

表2 技术参数

(4)运送物料时钢丝绳的安全系数验算

①计算驱动滚筒两侧钢丝绳的张力

以运送物料最大阻力96kN，计算如下：

式中：n—摩擦力备用系数，可取n=1.1～1.2；

e—自然常数，可取e=2.72；

μ—钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数，可取μ=0.14；

α—钢丝绳在驱动轮上的总围抱角，α=7π；

S1、S4—分别为驱动滚筒两侧钢丝绳的张力，

S1≈4.5(kN) S4≈100.5(kN)。

②安全系数校核

式中：n—钢丝绳安全系数；

QZ—26NAT6×19S+FC1670ZS372型钢丝绳最小破断拉力总和；

Smax—钢丝绳最大张力。

钢丝绳许用安全系数为：

式中，LE—由绞车至尾轮的钢丝绳长度，取LE=2600m。

同时，《煤矿安全规程》中规定运送物料安全系数不得小于3.5，

因为n≈4.5＞3.5

所以选用26NAT6×19S+FC1670ZS372型钢丝绳满足安全要求。

(5)运送人员时钢丝绳的安全系数验算

同理，以运送人员最阻力大54kN，代入公式得：

S1≈2.5(kN) S4≈56.5(kN)

安全系数n≈7.9＞6，满足《煤矿安全规程》第408条要求。

(6)技术方案结论

经过验算，选用的KSP-130/200P普轨卡轨车及26NAT6×19S+FC1670ZS372钢丝绳，符合标准要求。

4.KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车的优势

KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车与传统的无极绳绞车相比，具有以下优势：

(1)安全性能高

液压制动梭车具有超过预定速度即进行制动功能。当速度超过2.5m/s时，钳闸自动抱轨实施制动。

常规的跑车防护装置均为被动防护，车辆一旦到达一定速度，跑车防护装置将会受到极端考验，致使安全风险增大；而该制动梭车为主动防护，车辆超过设定速度（2.5m/s），系统默认为发生跑车，即时制动，使系统更加安全可靠。

(2)能够兼顾运人，减轻劳动强度

普轨卡轨车不仅可以日常运料，还可以兼顾运人。普轨卡轨车的乘人车为配套车辆，车厢内共设6排座位，每排2人，每车12人。22301轨道巷巷道长度2600m，职工行走1趟大约40min到50min，而乘坐普轨卡轨车约为20min（速度为2.15m/s），职工行走时间缩短一半以上，尤其是职工下班特别劳累时乘坐普轨卡轨车，更会大大减轻职工的疲劳感。

(3)工作效率高，大幅缩短工作面安装工期

以往的JWB132BJ无极绳绞车，运输ZY9600/25.5/55D液压支架时因支架较重（支架为37t、40t平板车为2.7t，总重约40t），人员不能实时掌握梭车牵引支架的动态运输状况，只能采用慢速运输支架，运行速度0.68m/s，出车时可采用快速运行，运行速度为1.6m/s，运输一台支架的往返时间为1.5h，运输效率较低；而采用KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车运输时，人员能够实时掌握梭车牵引支架的动态运输状况，且全程卡轨主动防护，安全系数高，运输大型支架车也采用快速运行，运行速度为2.15m/s，运输一台支架的往返时间为0.7h，运输效率比以往的JWB132BJ无极绳绞车（1.5h）增加1倍。

22301工作面选用MG750/1940-GWD型采煤机、ZY9600/25.5/55D型掩护式电液控液压支架121台（其中端头架7台，过渡架2台，中间架112台）、ZTC40000/25/45型1套超前支架（轨道顺槽）、SGZ-900/1050型运输机长度210m、SZZ-900/315型转载机、PCM200型破碎机、ZY2700自移机尾等设备，所有设备及配件都从轨道巷运输，共需要运输次数700余次，因传统的JWB132BJ无极绳绞车运输效率低下所限制，22301工作面的安装工期至少为3个月，而采用安全高效的KSP-130/200P无极绳普轨卡轨车运输，安装工期缩短为1.5个月，为屯兰矿紧张的生产衔接争取了宝贵的时间。

(4)电控保护功能齐全

电控保护系统具有梭车位置监测、运行速度、牵引电流、电机转速等设备运行信息监测显示功能；具有预警、启停、无级调速、急停等控制功能；具有超速、机头机尾越位等保护功能；具有沿线特殊点声光报警等安全提醒功能。

(5)视频监控全程覆盖

视频监控系统（KJ546）为湖北沙鸥通信股份有限公司生产。录像机（显示器）安设在主机的司机操作台位置，基站沿途200m1组，梭车前后各安设1组无线摄像仪，将实时影响以模拟信号的形式无线传输给基站，基站通过专用电缆传递给录像机（显示器），让绞车司机能够实时观察到梭车前后的轨道状况和设备的运行状态，增加了运输效率和安全系数。

(6)遥控自驾系统完备

遥控自驾系统是利用无线遥控技术实现了驾驶员对普轨卡轨车主机的远程控制，驾驶员坐在驾驶室里，时刻观察线路情况，主动控制绞车，省略了以往运输时信号工打点、绞车司机再操作的中间步骤，驾驶员占有绝对的主动权，动态行进中即时控制，更加安全。

运人时，除了驾驶员，另配一名辅助安全员坐在最后一节人车的最后一排座椅上，拿上泄露通讯系统的手持机，发现意外情况，辅助安全员仍然能够紧急停车，使系统的安全性能进一步提升。

(7)专用道岔更加安全，具有遥控功能

专用道岔型号QDC600KD，为普轨卡轨车专用，立交式双摆气动道岔可解决运输线路上常规车辆的交换，有效避免了普通道岔的车轮窜岔的种种弊端，可保证梭车及车辆的顺利通行，使系统更加安全。

道岔的司控系统具有状态显示、遥控控制功能，驾驶员手持遥控器，观察道岔上方的状态指示器，40m范围内即可遥控控制道岔的直行或弯道状态，不用下车操作，使系统运输时更加顺畅。

5.结论

普轨卡轨车运输模式，技术水平国内领先，是一种符合现场实际情况，经济、实用、安全、高效的新型辅助运输模式，相对于普通无极绳运输具有革命性的创新意义，对于井下的盘区集中轨道巷和采煤队轨道顺槽具有普遍的适应性和较强的推广性。