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[摘 要]为确保21采区下山回采期间的辅助运输作业效益，对其绞车技术参数进行验算，经过对JTB-1.6/30P绞车及75B型无极绳绞车的技术参数进行验算，得出75B型无极绳绞车可以满足要求的结论。
[关键词]绞车；选型；计算；钢丝绳；牵引力
中图分类号：U213.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0042-02
某煤矿21采区东部以F15断层位置为界，西部以该矿保护煤柱为边界，采区走向长度为1500m～2000m。采区设置三条下山，即运输下山、轨道下山、专用回风下山，采区布置为双翼采区，下山位于采区中部。回采+480水平以上煤层，煤层倾角为8°～18°。21采区轨道下山主要担负21采区开采期间的进风及运料任务。21采区轨道下山提升绞车是21区辅助运输的重要设备，为确保回采期间辅助运输作业效率，需对其绞车各项技术参数进行理论计算。
1 选型设计
1.1 设计依据
21采区轨道下山全长790m，下山最大坡度为13°，根据该煤矿的实际规划，21采区正常回采时安排3个采面（2综1炮）和5个开拓头、5个掘进头。每个开拓头按每天需材料14车，每个掘进头按每天需材料4 车，每个采面按每天需材料车5车计算，每天共需运料105车，加上巷修队与机运队临时运送10车，每天共需运料115车。
1.2 绞车选型
初选绞车型号为JTB-1.6/30P型矿用防爆提升绞车，主要参数如表1所示。
2 验算
2.1 矿车连接器强度验算（坡度13°）
车组中的矿车数必须满足：
式中：Pc为矿车连接器的许用拉力，矿车连接器参数标注为58800 N；m为矿车货载质量，1800 kg；M0为矿车自身质量，600 kg；ωZX为重车组矿车阻力系数，取0.015；β为巷道倾角，13°；g为重力加速度，9.8 m/s2。
因此，选每组车提升6辆，矿车连接器的强度符合要求。
2.2 钢丝绳安全系数
式中：k为钢丝绳安全系数，运料时，k≥6.5；QZ为所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，338100N；n为一次提升列车组的矿车数，6；WZd为钢丝绳的最大静张力，N；m为矿车货载质量，1800 kg；m0为矿车自身质量，600 kg；ωZK重车组矿车阻力系数，0.015；β为巷道倾角，13°；g为重力加速度，9.8 m/s2；p为钢丝绳的单位长度质量，2.129 kg/m；ω1k为钢丝绳的阻力系数，0.3；Lk为钢丝绳沿巷道全长，从钢丝绳离开滚筒点到与矿车相联点的长度，790 m。
经计算，钢丝绳安全系数能满足要求。
2.3 每天运量
一、循环时间
式中：T为提升循环时间，s；T1为矿车组运行时间，按1.6 m/s；T2为摘挂钩时间，取480 s；
T=2×（790/1.6）+2×480=1 947=32.5 min。
二、每天运量。
18×60/32.5=33.2（钩）
33×6=198>115（辆）
通过计算，21轨道下山采用JTB-1.6/30 P绞车及D24.5 mm钢丝绳，能满足每天115车的运量要求。但是，绞车的容绳量880 m有点小。因为，钢丝绳离开滚筒之点到与矿车相联点间的长度为790 m。到达车场后，滚筒上只有90 m钢绳；跺一次钩头，钢丝绳调头一次，就得换绳。因此，采用单绳串车绞车方案运行成本较高。
3 选择75B无极绳绞车
75B无极绳绞车的技术参数如下表2所示。
3.1 设计原则
一、适应该矿条件，尽可能简化辅助运输环节；
二、采用先进而实用的无极绳运输技术；
三、选用安全可靠、经济的辅运设备。
3.2 方案设计
一、系统布置
绞车和张紧装置布置在巷道中心，经车场转载。由于运距较长，张紧装置采用5 轮张紧器，以吸收钢丝绳弹性变形而产生的余绳。钢丝绳及尾轮均布置在轨道内，尾轮低于轨面（不影响行车和行人）。无极绳绞车和张紧装置，均需打混凝土地基固定；尾轮固定方式根据巷道条件灵活采用，压绳轮、平托绳轮、用螺栓固定在轨道底部即可。钢丝绳对接采用编绳方式，接绳后的绳径仍为原D 22 mm，对接长度符合规定，不小于22 m。梭车卷绳筒储绳1 000 m。
二、运力验算。
1）牵引力
绞车以0.67 m/s运输且在最大坡度时为特殊工况，现790m以此验算。
式中：G为最大牵引重量（包括矿车重量）14.4t；G0为梭车自重3 t；βmax
为运行线路最大坡度13°；μ为钢丝绳摩擦阻力系数，μ=0.25；qR为单位长度钢丝绳的质量1.658 kg/m；L为运输距离790 m。
2）钢丝绳强度
可根据钢丝绳最大牵引力和初张力，由下式验算钢丝绳强度：
式中：n为钢丝绳安全系数；QZ为钢丝绳破断拉力总和，kg；Smax为钢丝绳最大牵引力（4 908.11），kg；SC为钢丝绳张力初选值，kg。
钢丝绳许用安全系数（运送物料时）：
[n]=5-0.001LE=5-0.001×790=4.21
式中：LE为绞车至尾轮的钢丝绳长度，LE=790m。
因为n>[n]，又n>3.5（《煤矿安全规程》规定不小于3.5），则牵引钢丝绳强度合格。根据以上验算，75B型无极绳绞车可以满足要求。
4 结论
21采区轨道下山辅助运输系统要求绞车要对称布置，雙向出绳；两根钢丝绳均布置在轨道内侧；绞车采用机械换档，操作简单、方便。经过对JTB-1.6/30 P绞车及75B型无极绳绞车进行验算，得出：选用JTB-1.6/30 P绞车运行成本较高，选用75B型无极绳绞车可以满足21采区下山回采期间的辅助运输作业要求，运行成本较低。
作者简介
孙红军（1966-），男，山东即墨人，机电工程师，注册安全工程师，现在新疆维吾尔自治区煤矿矿用安全产品检验中心从事机电设备检验及职业病危害评价工作。
[关键词]绞车；选型；计算；钢丝绳；牵引力
中图分类号：U213.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0042-02
某煤矿21采区东部以F15断层位置为界，西部以该矿保护煤柱为边界，采区走向长度为1500m～2000m。采区设置三条下山，即运输下山、轨道下山、专用回风下山，采区布置为双翼采区，下山位于采区中部。回采+480水平以上煤层，煤层倾角为8°～18°。21采区轨道下山主要担负21采区开采期间的进风及运料任务。21采区轨道下山提升绞车是21区辅助运输的重要设备，为确保回采期间辅助运输作业效率，需对其绞车各项技术参数进行理论计算。
1 选型设计
1.1 设计依据
21采区轨道下山全长790m，下山最大坡度为13°，根据该煤矿的实际规划，21采区正常回采时安排3个采面（2综1炮）和5个开拓头、5个掘进头。每个开拓头按每天需材料14车，每个掘进头按每天需材料4 车，每个采面按每天需材料车5车计算，每天共需运料105车，加上巷修队与机运队临时运送10车，每天共需运料115车。
1.2 绞车选型
初选绞车型号为JTB-1.6/30P型矿用防爆提升绞车，主要参数如表1所示。
2 验算
2.1 矿车连接器强度验算（坡度13°）
车组中的矿车数必须满足：
式中：Pc为矿车连接器的许用拉力，矿车连接器参数标注为58800 N；m为矿车货载质量，1800 kg；M0为矿车自身质量，600 kg；ωZX为重车组矿车阻力系数，取0.015；β为巷道倾角，13°；g为重力加速度，9.8 m/s2。
因此，选每组车提升6辆，矿车连接器的强度符合要求。
2.2 钢丝绳安全系数
式中：k为钢丝绳安全系数，运料时，k≥6.5；QZ为所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，338100N；n为一次提升列车组的矿车数，6；WZd为钢丝绳的最大静张力，N；m为矿车货载质量，1800 kg；m0为矿车自身质量，600 kg；ωZK重车组矿车阻力系数，0.015；β为巷道倾角，13°；g为重力加速度，9.8 m/s2；p为钢丝绳的单位长度质量，2.129 kg/m；ω1k为钢丝绳的阻力系数，0.3；Lk为钢丝绳沿巷道全长，从钢丝绳离开滚筒点到与矿车相联点的长度，790 m。
经计算，钢丝绳安全系数能满足要求。
2.3 每天运量
一、循环时间
式中：T为提升循环时间，s；T1为矿车组运行时间，按1.6 m/s；T2为摘挂钩时间，取480 s；
T=2×（790/1.6）+2×480=1 947=32.5 min。
二、每天运量。
18×60/32.5=33.2（钩）
33×6=198>115（辆）
通过计算，21轨道下山采用JTB-1.6/30 P绞车及D24.5 mm钢丝绳，能满足每天115车的运量要求。但是，绞车的容绳量880 m有点小。因为，钢丝绳离开滚筒之点到与矿车相联点间的长度为790 m。到达车场后，滚筒上只有90 m钢绳；跺一次钩头，钢丝绳调头一次，就得换绳。因此，采用单绳串车绞车方案运行成本较高。
3 选择75B无极绳绞车
75B无极绳绞车的技术参数如下表2所示。
3.1 设计原则
一、适应该矿条件，尽可能简化辅助运输环节；
二、采用先进而实用的无极绳运输技术；
三、选用安全可靠、经济的辅运设备。
3.2 方案设计
一、系统布置
绞车和张紧装置布置在巷道中心，经车场转载。由于运距较长，张紧装置采用5 轮张紧器，以吸收钢丝绳弹性变形而产生的余绳。钢丝绳及尾轮均布置在轨道内，尾轮低于轨面（不影响行车和行人）。无极绳绞车和张紧装置，均需打混凝土地基固定；尾轮固定方式根据巷道条件灵活采用，压绳轮、平托绳轮、用螺栓固定在轨道底部即可。钢丝绳对接采用编绳方式，接绳后的绳径仍为原D 22 mm，对接长度符合规定，不小于22 m。梭车卷绳筒储绳1 000 m。
二、运力验算。
1）牵引力
绞车以0.67 m/s运输且在最大坡度时为特殊工况，现790m以此验算。
式中：G为最大牵引重量（包括矿车重量）14.4t；G0为梭车自重3 t；βmax
为运行线路最大坡度13°；μ为钢丝绳摩擦阻力系数，μ=0.25；qR为单位长度钢丝绳的质量1.658 kg/m；L为运输距离790 m。
2）钢丝绳强度
可根据钢丝绳最大牵引力和初张力，由下式验算钢丝绳强度：
式中：n为钢丝绳安全系数；QZ为钢丝绳破断拉力总和，kg；Smax为钢丝绳最大牵引力（4 908.11），kg；SC为钢丝绳张力初选值，kg。
钢丝绳许用安全系数（运送物料时）：
[n]=5-0.001LE=5-0.001×790=4.21
式中：LE为绞车至尾轮的钢丝绳长度，LE=790m。
因为n>[n]，又n>3.5（《煤矿安全规程》规定不小于3.5），则牵引钢丝绳强度合格。根据以上验算，75B型无极绳绞车可以满足要求。
4 结论
21采区轨道下山辅助运输系统要求绞车要对称布置，雙向出绳；两根钢丝绳均布置在轨道内侧；绞车采用机械换档，操作简单、方便。经过对JTB-1.6/30 P绞车及75B型无极绳绞车进行验算，得出：选用JTB-1.6/30 P绞车运行成本较高，选用75B型无极绳绞车可以满足21采区下山回采期间的辅助运输作业要求，运行成本较低。
作者简介
孙红军（1966-），男，山东即墨人，机电工程师，注册安全工程师，现在新疆维吾尔自治区煤矿矿用安全产品检验中心从事机电设备检验及职业病危害评价工作。