张建新

（山西汾西矿业集团公司双柳煤矿，山西 柳林033000）

根据山西汾西矿业集团公司双柳煤矿（以下简称双柳矿）生产现状情况、运距等因素，按照系统配套，整体协调的总要求，贯彻运输系统简单、技术经济合理化的技术原则，把双柳矿人员运输系统建设成为安全、高效，符合规程、规范的现代化运行模式。

1 33416材料辅巷架空乘人装置布置

1.1 33416材料辅巷巷道特征

33416材料辅巷巷道为半圆拱断面，断面平均净宽4.0 m，净高3.5 m（机头段净宽4.7 m，净高3.5 m；机尾段净宽4.5 m，净高3.5 m）。全长798 m，倾角0°～17°。一侧安装一部JWB90D型无极绳绞车，电机功率90 kW，担负33416材料辅巷材料与设备提升任务。

1.2 33416材料辅巷架空乘人装置布置

本次设计结合33416材料辅巷断面尺寸，安装布置一台单向可摘挂抱索器架空乘人装置担负人员运输任务。

33416材料辅巷架空乘人装置运输长度约620 m，主要布置在33416材料辅巷内，机头、机尾均位于33416材料辅巷水平巷道内。

33416材料辅巷架空乘人装置整机托压绳轮安装，支撑钢梁采用一端凿粱窝预埋，另一端巷道顶板打M22 mm×2 400 mm锚杆吊挂，单向运送人员，吊椅中心至巷道最突出部分距离0.8 m，上下人处钢丝绳距巷道壁1 m，乘人吊椅距巷道底板平均高度300 mm，上下站路面在施工时需进行防滑处理。

33416材料辅巷乘人装置断面布置详见附图2。

图2 33416材料辅巷乘人装置断面布置图

1.3 布置需要注意的事宜

33416材料辅巷架空乘人装置与无极绳绞车同巷布置，设置电气闭锁，2种设备不得同时运行，确保人员运输安全。

2 33416材料辅巷架空乘人装置选型计算

33416材料辅巷架空乘人装置实际安装运输长度620 m，主要布置在33416材料辅巷斜巷内，机头、机尾位于巷道内。

2.1 设计依据

巷道最大倾角为17°；架空乘人装置运输长度为620 m；工作面最大班入井人数为50人。由于巷道宽度受限，采用单向可摘挂抱索器架空乘人装置。

2.2 设备选型

单向可摘挂抱索器架空乘人装置参数确定：运行速度V=1.08 m/s，托绳轮间距8 m，乘人间距ld=15 m，单个乘人质量W=95 kg、乘人器吊椅质量G=15 kg。牵引钢丝绳阻力系数：动力运行时取ω运=0.025，制动运行时取ω制=0.015。

图1 架空乘人装置力学简图

2.2.1钢丝绳选择计算

钢丝绳单位长度的质量计算：

式中：Z为所挂吊椅最大的数量，42个；ma为钢丝绳安全系数，6；Gd为吊椅包括所乘人员的质量，110 kg；Smin为钢丝绳最小张力，取1 480 kg（预选1.48 kg/m）；ω为托轮转动阻力系数，0.025；α为运行路线最大角度，17°；L为运输路线长度，620 m；σB为预选公称抗拉强度1 670 MPa。

根据计算结果，选用20NAT6×31WS+FC1670（右同向捻，表面无油）GB 8918—2006型无油钢丝绳。主要技术参数：直径20 mm，抗拉强度1 670 MPa，单位质量Pk=1.48 kg/m，钢丝绳最小破断力总和Qs=269.72 kN。

2.2.2 阻力计算最小点张力的计算：

式中：Smin为最小张力点的张力，N；C为钢绳的挠度系数，C=C0（λ1/8）0.33=1 000；C0为钢绳的基本挠度系数，取C0=1 000；λ1为托绳轮间距，8 m；Pk为牵引钢绳的每米质量，1.48 kg/m；g为重力加速度，g=9.8 m/s。

2.2.3 各点张力的计算

1）当上升满员时（动力运行状态）。

线路运行阻力：

各点张力：

2）当下放满员时（制动运行状态）。

线路运行阻力：

3）驱动轮防滑验算。

当上升满员乘座时，处于动力运行状态，且S1-S2＞0。

当下放满员时（制动运行状态），且S2-S1＞0。

式中：μ为钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数，取μ=0.25；α为钢丝绳在驱动轮上的围包角。

可满足防滑要求。

2.2.4 功率计算

动力运行时：P=Kb（S1-S2）V／1 000η=30.11 kW。

制动运行时：P＝Kb（S2-S1）V／1 000η=24.26 kW

式中：Kb为电动机功率备用系数，一般取Kb=1.5；η为传动功率，η=0.8。

选电动机：YBBP-280S-6，N=45 kW，n=980 r/min，采用变频软启动，660 V。

2.2.5 驱动轮、尾轮和钢丝绳校验

驱动轮、尾轮直径：

D尾≥900×d1=900×1.328=1 195.2 mm

式中：d1为最粗钢丝直径，查表取1.328 mm。

根据计算结果，选用直径D=1 200 mm驱动轮、尾轮满足要求。

2.2.6 减速器选型

最大负载功率：Nf=（S1-S2）V/1 000=16.06 kW

驱动轮直径D驱=1 200 mm，最大负载扭矩为：M1=（S1-S2）D驱/2=8 922.6 N·m；要求减速器的额定输出扭矩不小于最大负载扭矩的1.5倍，即13 383.9 N·m；要求减速器的额定机械功率大于或等于最大负载功率的1.8倍，即为28.91 W。

选用减速器MC3RVHF07-56型，传动比为i=56，输出扭矩：31.5 kN·m，额定机械功率：63.9 kW，符合使用要求。

2.2.7 拉紧行程

2.2.8 拉紧力计算

采用单滑轮二绳牵引重锤，拉紧重锤质量为：S拉/（2g）

S拉/（2g）=1 487.40 kg，最终需配重锤质量为1 500 kg。

2.2.9 钢丝绳安全系数

式中：Fd为最大张力点张力，Fd=31 785 N。

2.2.10 制动器扭矩计算

根据电机功率计算制动器扭矩：

式中：T为理论扭矩，N·m；TC为计算扭矩，N·m；Pw为驱动功率，kW；n为工作转速，r/min；K为工作情况系数，取K=2。

选用BYWZ5 315/E80型电力液压块式制动器，配ED80/6型隔爆型推动器，制动力矩630～1 000 N·m，额定电机功率N=0.40 kW，电压等级660 V，符合设计要求。

2.2.11 运输速度

2.2.12 最大小时运输能力

式中：V为吊椅运行速度，V=1.08 m/s；ld为吊椅敷设间距，15 m。

2.2.13 轮边制动器制动力计算

选用YLBZ25-160型轮边制动器，额定夹紧力50 kN，额定制动力42 kN，液压站电机功率N=3 kW，660 V。

2.2.14 下井时间

式中：k3为乘车延误系数1.1～1.2；T为人员运送时间min；n1为最大班下井人员，99人。

经计算吊座间距15 m，运输线路长620 m，工作面最大班下井人数50人，绳速1.08 m/s时，下井时间为22 min。

3 结语

近年来煤炭开采虽然已经实现机械化及智能化，工作面的安全生产得到了很好的保障，降低了工作人员的劳动强度，但随着开采深度的增加和采区的不断延伸，导致主运输和辅助运输距离越来越长的问题也较为凸显，架空乘人装置的使用将大大缓解辅助运输距离长造成人员工作时间长的问题。