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[摘 要]针对煤矿井下轨道运输绞车选型不规范而导致在运输设备过程中出现的问题，本文根据相关技术资料阐述了绞车选型计算、验算的基本方法，结合现场实际对绞车进行选型，并提出保证轨道运输设备可靠性的几点建议，为井下轨道运输的合理性、安全性、高效性提供了一定经验。
[关键词]绞车 钢丝绳 运输 计算 选型
中图分类号：TE933.207 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0259-01
1.引言
近年来，伴随着矿井采煤机械化程度的提高，机电一体化产品和技术在煤矿采、掘、运的应用和推广越加广泛，极大地提高了我国煤矿的生产能力，为实现高产、高效、安全的煤炭工业生产打下了扎实的基础。[1]在生产实践中，采煤工作面由传统的炮采工艺转变为机采、综采工艺，工作面装备也随之发生了巨大的变化，且有采煤机、液压支架型号越来越大、重量越来越沉的发展趋势。在工作面设备运输过程中，对轨道运输的安全性、合理性、高效性提出了考验，直接影响了工作面搬家效率。煤矿井下轨道运输绞车选型往往依靠经验判断，不仅不规范而且给运输过程中带来安全隐患。由于吕家坨矿业公司井下开采较深，已经接近千米，采区距离较远，采区上下山、工作面轨道运输坡多、弯急，所以在运输系统中选用提升能力相匹配的绞车对辅助运输很重要。
2.井下绞车选型基本步骤
首先，根据斜坡巷道坡度、提升车组总重量、车轮与轨道摩擦系数、钢丝绳重量等基本技术参数初步确定斜坡提升物料时绳端最大载荷（最大静拉力）；其次，初选绞车，所选绞车务必满足所有牵引力大于斜坡提升物料时最大静拉力；然后，根据斜坡所需绞车提升物料时最大静拉力及常用钢丝绳的破断力，确定牵引钢丝绳直径，选择牵引钢丝绳型号。[2]具体公式和受力示意图如下：
1、牵引材料最大重量验算公式：F=Gsina±Gcosa×f+L×p（sina+cosa×k1）
式中：G-运输重量 a-巷道坡度 f-轨道阻力系数
L-运输长度 p-钢丝绳每米重 k1-钢丝绳运行阻力系数
2、煤矿安全规程规定：专为升降物料钢丝绳安全系数最低值为6.5。
验算绞车绳系数： m=Q/G（sina±cosa×f）+L×p（sina+cosa×k1）
式中：Q-钢丝绳破断拉力
3.设备选型及实践
3.1基本情况
5395综采工作面位于-800三采区9煤层，在-950首采回风石门东侧，煤层厚度在1.2-2.0m，平均煤厚1.6m。工作面采用MGTY250/580-1.1D型采煤机落煤，采用SGZ-764/630型刮板输送机运煤，采用105组ZY4200-12/29型液压支架支护，此外煤炭运输环节还需要多部运输机、转载机。在工作面安装过程中由于设备多、重量达、运距长，辅助运输任务较重。其中，-950首采回风石门长度为150m倾角为12°，5395集中轨道巷长度为300m最大倾角为16°，5395轨道巷外口至外双道长度为600m最大倾角为16°，5395轨道巷外双道至中双道长度为600m最大倾角为8°，5395轨道巷中双道至轨道巷上口长度100m最大倾角为8°等处均要采用绞车运输。根据上文对绞车的选型原则进行计算得出以JD-55（4.5t）、JD-40（2.5t）为主要使用绞车。
3.2轨道运输绞车验算
以5395集中轨道巷为例，长度为300m，最大倾角为16°，计划5395集中轨道巷运输重量小于10t的设备件，初选JD-55绞车（牵引力4.5t），凭借经验能够满足所需牵引力的要求。现计算、验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t。对牵引力进行计算、验算：
F=G×Sina+G×Cosa×f+LP×（sina+cosa×k1）
=10×Sin16°+10×Cos16°×0.03+300×1.658/1000×（sin16°+cos16°×0.2）
=2.76+0.29+0.23=3.64（t）<4.5（t）
对绞车钢丝绳安全系数进行验算：
m=27.15/{10（Sin16°+Cos16°×0.03）+300×1.658/1000×（sin16°+cos16°×0.2）}
=7.46> 6.5
因此，因此，5395集中轨道巷运输重量小于10t的设备件，选用JD-55绞车能够满足所需牵引力的要求，选择直径21.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为155kg/ mm2）满足要求。
同理，-950首采回风石门（长度：150m，倾角12°）验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t，F = 2.44（t）<2.5（t），-950首采回风石门运输重量小于10t的设备件，选用JD-40绞车（牵引力2.5t）能够满足所需牵引力的要求，m=8.98> 6.5，选择直径18.5mm钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度（170kg/ mm2）能够满足要求。
以此类推，5395轨道巷外口至外双道，5395轨道巷外双道至中双道验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t，JD-55绞车能够满足所需牵引力的要求，选择直径21.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为155kg/ mm2）满足要求。5395轨道巷中双道至轨道巷上口，选用一台JD-40绞车能够满足其他所需牵引力的要求，选择直径18.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为170kg/ mm2）满足要求。
4.结论
通过计算和实践得出吕家坨矿业公司5395综采工作面辅助运输绞车选型较为合理，在工作面安装和日常运料的运输过程中牵引力符合要求，保证了轨道运输的安全性、合理性、高效性。同时，也在运输过程中发现，即使绞车选型较为合理，若是运输中操作不合理也会给运输带来问题和隐患。必须对绞车进行能力核定，避免超能力拉放车，坚决做到不超载、不超速、不偏载、不超宽、不超高，如木料不可超出车辆规定高度，单体液压支柱和U型支架数量不可超重。此外，要加强对绞车钢丝绳的检查，每班运行前必须对钩头50 m进行检查，认真排除隐患，还要加强对绞车、矿车的日常维护，确保防跑车装置齐全可靠。
参考文献：
[1]张军辉.我国煤矿采煤机的研制回顾、现状以及发展[J].煤矿机械，2008
[2]李迎喜.煤矿井下调度绞车选型计算在辅助运输中的运用[J].技术与市场，2014
作者简介：
姓名：董向中；性别：男；年龄：33；民族：汉；毕业院校：黑龙江科技大学；专业：采矿工程；单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司；职务：设计人员；职称：工程师.
[关键词]绞车 钢丝绳 运输 计算 选型
中图分类号：TE933.207 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0259-01
1.引言
近年来，伴随着矿井采煤机械化程度的提高，机电一体化产品和技术在煤矿采、掘、运的应用和推广越加广泛，极大地提高了我国煤矿的生产能力，为实现高产、高效、安全的煤炭工业生产打下了扎实的基础。[1]在生产实践中，采煤工作面由传统的炮采工艺转变为机采、综采工艺，工作面装备也随之发生了巨大的变化，且有采煤机、液压支架型号越来越大、重量越来越沉的发展趋势。在工作面设备运输过程中，对轨道运输的安全性、合理性、高效性提出了考验，直接影响了工作面搬家效率。煤矿井下轨道运输绞车选型往往依靠经验判断，不仅不规范而且给运输过程中带来安全隐患。由于吕家坨矿业公司井下开采较深，已经接近千米，采区距离较远，采区上下山、工作面轨道运输坡多、弯急，所以在运输系统中选用提升能力相匹配的绞车对辅助运输很重要。
2.井下绞车选型基本步骤
首先，根据斜坡巷道坡度、提升车组总重量、车轮与轨道摩擦系数、钢丝绳重量等基本技术参数初步确定斜坡提升物料时绳端最大载荷（最大静拉力）；其次，初选绞车，所选绞车务必满足所有牵引力大于斜坡提升物料时最大静拉力；然后，根据斜坡所需绞车提升物料时最大静拉力及常用钢丝绳的破断力，确定牵引钢丝绳直径，选择牵引钢丝绳型号。[2]具体公式和受力示意图如下：
1、牵引材料最大重量验算公式：F=Gsina±Gcosa×f+L×p（sina+cosa×k1）
式中：G-运输重量 a-巷道坡度 f-轨道阻力系数
L-运输长度 p-钢丝绳每米重 k1-钢丝绳运行阻力系数
2、煤矿安全规程规定：专为升降物料钢丝绳安全系数最低值为6.5。
验算绞车绳系数： m=Q/G（sina±cosa×f）+L×p（sina+cosa×k1）
式中：Q-钢丝绳破断拉力
3.设备选型及实践
3.1基本情况
5395综采工作面位于-800三采区9煤层，在-950首采回风石门东侧，煤层厚度在1.2-2.0m，平均煤厚1.6m。工作面采用MGTY250/580-1.1D型采煤机落煤，采用SGZ-764/630型刮板输送机运煤，采用105组ZY4200-12/29型液压支架支护，此外煤炭运输环节还需要多部运输机、转载机。在工作面安装过程中由于设备多、重量达、运距长，辅助运输任务较重。其中，-950首采回风石门长度为150m倾角为12°，5395集中轨道巷长度为300m最大倾角为16°，5395轨道巷外口至外双道长度为600m最大倾角为16°，5395轨道巷外双道至中双道长度为600m最大倾角为8°，5395轨道巷中双道至轨道巷上口长度100m最大倾角为8°等处均要采用绞车运输。根据上文对绞车的选型原则进行计算得出以JD-55（4.5t）、JD-40（2.5t）为主要使用绞车。
3.2轨道运输绞车验算
以5395集中轨道巷为例，长度为300m，最大倾角为16°，计划5395集中轨道巷运输重量小于10t的设备件，初选JD-55绞车（牵引力4.5t），凭借经验能够满足所需牵引力的要求。现计算、验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t。对牵引力进行计算、验算：
F=G×Sina+G×Cosa×f+LP×（sina+cosa×k1）
=10×Sin16°+10×Cos16°×0.03+300×1.658/1000×（sin16°+cos16°×0.2）
=2.76+0.29+0.23=3.64（t）<4.5（t）
对绞车钢丝绳安全系数进行验算：
m=27.15/{10（Sin16°+Cos16°×0.03）+300×1.658/1000×（sin16°+cos16°×0.2）}
=7.46> 6.5
因此，因此，5395集中轨道巷运输重量小于10t的设备件，选用JD-55绞车能够满足所需牵引力的要求，选择直径21.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为155kg/ mm2）满足要求。
同理，-950首采回风石门（长度：150m，倾角12°）验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t，F = 2.44（t）<2.5（t），-950首采回风石门运输重量小于10t的设备件，选用JD-40绞车（牵引力2.5t）能够满足所需牵引力的要求，m=8.98> 6.5，选择直径18.5mm钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度（170kg/ mm2）能够满足要求。
以此类推，5395轨道巷外口至外双道，5395轨道巷外双道至中双道验算最大运输重量，以液压支架底座为准，取10t，JD-55绞车能够满足所需牵引力的要求，选择直径21.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为155kg/ mm2）满足要求。5395轨道巷中双道至轨道巷上口，选用一台JD-40绞车能够满足其他所需牵引力的要求，选择直径18.5mm钢丝绳（钢丝绳公称抗拉强度为170kg/ mm2）满足要求。
4.结论
通过计算和实践得出吕家坨矿业公司5395综采工作面辅助运输绞车选型较为合理，在工作面安装和日常运料的运输过程中牵引力符合要求，保证了轨道运输的安全性、合理性、高效性。同时，也在运输过程中发现，即使绞车选型较为合理，若是运输中操作不合理也会给运输带来问题和隐患。必须对绞车进行能力核定，避免超能力拉放车，坚决做到不超载、不超速、不偏载、不超宽、不超高，如木料不可超出车辆规定高度，单体液压支柱和U型支架数量不可超重。此外，要加强对绞车钢丝绳的检查，每班运行前必须对钩头50 m进行检查，认真排除隐患，还要加强对绞车、矿车的日常维护，确保防跑车装置齐全可靠。
参考文献：
[1]张军辉.我国煤矿采煤机的研制回顾、现状以及发展[J].煤矿机械，2008
[2]李迎喜.煤矿井下调度绞车选型计算在辅助运输中的运用[J].技术与市场，2014
作者简介：
姓名：董向中；性别：男；年龄：33；民族：汉；毕业院校：黑龙江科技大学；专业：采矿工程；单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司；职务：设计人员；职称：工程师.