潞安新疆化工（集团）有限公司砂墩子矿井无极绳连续牵引车设计选型

焦楠

中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120

摘要：无极绳连续牵引车是用钢丝绳牵引的辅助运输设备，适用于距离长、吨位重、角度大工况条件的普通轨道运输，主要用于煤矿井下工作面顺槽、采区上下山及集中巷道，运送工作面所需材料、设备及人员、特别适用于大型综采设备的运输牵引如整体液压支架的运输。

关键词：无极绳连续牵引车设计选型连续直达运输

砂墩子煤矿首采工作面及设备概况

山西潞安新疆煤化工（集团）有限责任公司砂墩子矿井设计生产能力5.0Mt/a，服务年限91.8年。矿井北翼N4002首采面液压支架重量为24t，运载液压支架的平板车自重为3t。中间车场至工作面处上行坡度最大为13°，下行坡度最大为15°。辅运大巷使用无极绳连续牵引车运输部分的运距为300m,中间车场长为120m，顺槽长2200m。矿井辅助运输设备采用材料车或固定式矿车。材料车参数为：载重量1.5t，自重790kg；固定箱式矿车参数为：载重量1.5t，自重974kg。

N4002首采区班最大辅助运输量表

名　　称	单位	数量	名　　称	单位	数量
支护材料	t/班	55	坑木	m3/班	5
矸石	t/班	50	火药、雷管	趟/班	1
其它设备、材料	次/班	5	保健车	车/班	1
风墙砌筑材料	t/班	6	其它	次/班	2

（工作面搬家时液压支架运输量为：5架/班）

二、无极绳连续牵引车系统方案

在北翼轨道大巷安装一套无极绳连续牵引车,采用单轨双向运输方式，运距长为2500m,两处弯道,转弯半径为15m,角度为90°。无极绳绞车安装在辅助运输大巷绞车硐室处，工作面设备由无极绳连续牵引车不经转载直接运送到N4002工作面顺槽切眼处。

1、无极绳牵引绞车上行行车阻力计算：

式中: —最大运输重量（含平板车重量）； —梭车重量；

—运行线路最大坡度； —钢丝绳摩擦阻力系数；

—单位长度钢丝绳重量（初选型号为26NAT6×19S+FC1770SZ394）；

—运输距离； —重力加速度；

经计算，行车阻力为：

即将重27t（含平板车自重）的物体，沿最大坡度为13°路径牵引2500m距离，无极绳连续牵引绞车需输出牵引力83kN。

2、下行15°坡处自重下滑力计算

向N4002首采工作面回风顺槽运送液压支架时，下坡段最大坡度15°出现在中间车场处，梭车与液压支架车运行到此处时，车重力沿轨道走向的分力提供向前的动力，即液压支架车的自重会产生一个下滑力，此下滑力的大小为：

梭车与液压支架车运行至此处，无极绳绞车需要提供大于76kN拉力，才不会发生溜车下滑事故。

3、无极绳连续牵引绞车选型

根据牵引绞车行车阻力的计算结果来看，本工程对无极绳连续牵引车的输出牵引力要求应不低于83kN，并且行程中下坡段最大坡度处，无极绳绞车需要提供克服在15°下坡段支架车重力分力的76kN阻力，保证液压支架车依靠自身重力的下滑力安全运行到坡底，绞车滚筒上的钢丝绳不打滑，有足够大的摩擦阻力，确保梭车不发生溜车即可。根据上文中计算结果，本工程选用了SQ-90/132K无极绳连续牵引车，其主要技术参数为：

最大牵引力：90kN

运行速度：0～2.5m/s

调速方式：变频调速无极绳牵引绞车，主电机正反转

制动系统：电液压制动、手闸制动

适用钢丝绳：φ26～φ30mm

4、钢丝绳强度验算

（1）钢丝绳张力计算

式中：S₄—驱动滚筒趋入点张力（即钢丝绳钢丝绳最大张力）

S₁—驱动滚筒奔离点张力

n—摩擦力备用系数，n=1.1～1.2

μ—钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数，可取μ=0.14

α—钢丝绳在驱动轮上缠绕4圈的总围抱角8π

F—系统的最大牵引力90kN

（2）安全系数校核

式中： —钢丝绳安全系数；

—钢丝绳最小破断拉力总和。初选钢丝绳型号26NAT6×19S+FC1770SZ394，其最小破断拉力总和为394kN；

—钢丝绳最大张力,取94kN。

—钢丝绳张力初选值（kN）,初选10kN。

钢丝绳许用安全系数为：

式中 —由绞车至尾轮的钢丝绳长度2500mm。

根据《煤矿安全规程》对倾斜无极绳绞车安全系数的要求：运物的钢丝绳安全系数不得小于3.5。本工程中 ，因此选用的26NAT6×19S+FC1770SZ394型钢丝绳，其安全系数满足要求。

三工作时间计算

考虑在重载状态下输出最大牵引力及运输安全，牵引车运行速度取工频速度0.86m/s，摘、挂钩用时按10min计；轻载或空车回程，采用最大速度1.72m/s,摘、挂钩用时按10min计。

T=T_挂+T_进+T_摘+T_出=10+2500÷0.86÷60+2500÷1.72÷60+10≈92（min）

每班工作7小时，可进出7×60÷92=4.5趟。

四、无极绳牵引绞车的组成及功能

绞车系统由主机部分和辅助配套部分组成。主机部分包括牵引绞车、张紧装置、梭车、尾轮、主压绳轮组、副压绳轮组等装置；辅助配套部分包括钢丝绳、电控、通讯等部分

1、牵引绞车

牵引绞车采用机械传动，主要包括电机、减速机、滚筒等。本工程选用了SQ-90/132K型无极绳牵引绞车。配132kW（6极）电机，采用无级调速方式控制电机运行，可实现电机正反转，并允许其四象限运行，回馈能量能力100%；驱动滚筒直径为1600mm；绞车既可以前后出绳又可同侧出绳，过载能力200%。

2、张紧装置

为保证系统所需要的最小张紧力和吸收运输途中伸长的钢丝绳，设置两套五轮张紧器进行张紧。安装张紧器处的巷道局部高度2700mm以上。动轮最大行程1500mm，收绳能力6000mm

3、梭车

梭车是用于牵引（运输）矿车、材料车等车列，同事具有固定和存储钢丝绳功能，由车架、储绳轮、梭头、车轮组件等构成。

4、尾轮及各种轮组

为减少钢丝绳与轨枕的摩擦，消除阻力，在沿途处间隔20米布置一组托绳轮组，既可以使轨道凸起处平滑过渡又能避免车辆掉道；在巷道低凹处布置组合压绳轮组，防止大变坡处钢丝绳上漂引发安全事故；尾轮固定在运距的终端，支撑整个系统的反力，并随工作面的推进向前移动。

5、液压制动梭车

采用抱轨式液压制动梭车，采用机械能转化为液压能的原理，控制其制动。

6、弯道护轨装置

为使系统能够实现拐弯，在轨道拐弯处安装半径为15m的水平弯道护轨装置，防止梭车侧翻。

7、牵引车的电气控制与保护系统

根据《煤矿安全规程》的要求，本牵引车系统的电控系统与综合保护系统采用隔爆兼本质安全型设计。控制保护系统可实现绞车实时监控、故障报警、自动采集各种参数情况等功能。保护系统配置了以西门子S7200可编程控制器为核心的ZBJW矿用无极绳牵引车综合保护系统，该系统可显示绞车速度、位置等信息，绞车工艺进行监视、急停、闭锁，过卷保护；电动机主参数等故障保护功能。

五、实效

砂墩子矿井选用的SQ-90/132K无极绳连续牵引车，吸收了绳牵引卡轨车的先进技术，借鉴传统无极绳连续牵引车的经验，创造研制的一种新型辅助运输装备，具有操作简单，可靠性高。布置灵活等优点，设备投入运行后为矿井的正常生产提供了很好的便利条件，取得了良好的效果。

参考文献：

1、国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》北京：煤炭工业出版社，2016

2、煤炭行业煤矿专用设备标委会MT/T988-2006《无极绳连续牵引车》

3、王开松吴子恒《无极绳绞车驱动牵引力理论计算的探讨》矿山机械2015（2）42-45

作者简介：焦楠（1987-），女，辽宁沈阳人，工程师，2010年毕业于沈阳建筑大学电气工程及其自动化专业，现在北京华宇工程有限公司从事煤矿供配电及控制设计工作。

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