随着综采工作面采高的不断增加，液压支架无法高效回撤成为阻碍开采的关键问题之一。中国煤科太原研究院在没有国内外同类设备可供参考的前提下，按照总体——部件——总体反复设计与研究的思路，确定了总体排布的关键技术，设计出的新型智能变频牵引绞车集变频调速、智能检测、遥控控制、自支撑定位装置为一体。2017年3月至2019年3月，新型绞车先后在国家能源集团神东煤炭集团5个综采工作面参与回撤与安装任务，总体使用效果良好，得到了使用方的肯定和好评。   

 新型智能变频牵引绞车总体排布

1.顶梁 2.立柱油缸 3.掩护梁及四连杆 4.电控箱及智能控制系统 5.液压泵站 6.底盘及液压油箱 7.动力及传动系统 8.卷筒主轴 9.排绳器 10.防撞梁

变频牵引绞车各结构件设计原因、能够实现的功能和优势主要有以下几方面：

　　1）顶梁、立柱油缸、掩护梁及四连杆组成自支撑固定系统，属于用户选装系统，拆除后可以和现有普通绞车一样采用四压两趄的固定方式固定。

　　2）立柱油缸设置有压力检测、蓄能器、自动补液功能，其中蓄能器可以缓冲煤矿井下回撤巷道顶板的突然变化带来的压力波动，并能始终保持绞车定位阻力。压力检测与自动补液功能能够实时检测并补充立柱油缸压力，防止绞车被拉脱。

　　3）掩护梁及四连杆能够使绞车顶梁在升降过程中基本保持直线运行，并能够将顶板摩擦力传至底盘，增大绞车固定力。

　　4）底盘及液压油箱采用一体化设计，在保证强度的情况下节约了制造材料，降低了整机重量。

　　5）受限于宽度方向参数限制，考虑到耐用性与维护方便性，动力及传动系统设计为外置减速器与开式大齿轮的传动形式。

　　6）同样，受宽度方向参数限制，卷筒主轴内宽只有630mm，并且为了减少乱绳夹绳问题，设计卷筒缠绕钢丝绳层数为4层，这时为了满足容绳量需求，加大了卷筒直径至870mm.

       7）为了减少乱绳夹绳问题，在卷筒前段设计布置排绳器，可以对钢丝绳进行有效管理。 

　　综采液压支架回撤

第一轮回撤工业试验：新型绞车于2017年3月，在神东煤炭集团补连塔煤矿12510回撤工作面完成首轮工业性试验。该工作面采高7m，综采液压支架共计165架，每架重69t，采用从中间向机头、机尾回撤的搬家工艺。机头方向由新型绞车承担，共计完成105架液压支架的回撤牵引工作。

　　回撤工作面现场使用场景

　　第二轮回撤工业性试验：新型绞车于2017年4月22日至4月27日，在神东煤炭集团大柳塔煤矿52505综采回撤工作面完成了第二轮工业性试验。该工作面总长约300m，共布置7m大采高支架150架，每架重69t。搬家工艺采用单向绞车回撤工艺，共4个回撤联巷，每个联巷距离约60m。由于新型绞车前期和后期用于该矿安装面参加安装工作，所以从4月22日中班至4月25日夜班，完成了第3联巷液压支架的回撤工作，完成25架综采支架和20架垛式支架的回撤牵引工作。其余回撤联巷液压支架由普通绞车回撤。

　　第三轮回撤工业试验：新型绞车于2019年3月4日至14日在神东煤炭集团补连塔矿12512综采回撤面完成牵引综采支架30架，垛式支架16台。该工作采高为8m大采高工作面，液压支架重79t，回撤完一个连巷时，发生排绳器拨叉断裂故障，矿方考虑到安全问题，随后升井。此次回撤巷道高度约为5.6m，超出绞车设计支撑高度5.2m，矿方将顶梁加高座由0.4米增加至1.4米，总体使用性能良好。

　　综采工作面安装

　　第一轮安装工业试验：新型绞车于2017年4月17日至4月18日，在神东煤炭集团大柳塔煤矿52301综采安装工作面进行工业试验。该综采安装工作面总长约260m，新型绞车主要用于综采刮板链的安装工作，同时也用于采煤机和其他综采设备的牵引。

　　第二轮安装工业试验：新型绞车于2017年6月6日至7日在神东公司三道沟煤矿85210综采安装面完成刮板链牵引安装工作，后由于压力传感器故障导致卷筒无法启动，随后升井更换压力传感器。安装工作面现场使用场景如图9所示。

　　安装工作面现场使用场景

　　经过5轮工业试验，可以看到，该新型智能变频牵引绞车总体结构合理、可靠，液压系统功能及智能检测与控制功能等完全满足使用要求。同时结合用户反馈情况，与普通绞车相比，新型智能变频牵引绞车主要具有以下优点：

　　1）新型智能变频牵引绞车减人增效效果显著。在相同工况下，使用原有普通绞车每安装定位一次，至少需要24个工时，效率极低。新型智能变频牵引绞车采用多模块集成设计，实现上述功能平均需要2个人工作约20分钟。按照平均每个回撤工作面绞车安装定位5次计算，使用新绞车在每个工作面仅安装定位就至少可节省116.6个工时。

　　2）新型绞车的快速定位功能高效、安全，使用方便。新型绞车采用一体式支撑装置，对顶比压小，具备顶板来压语音报警和压力自动调节功能，能够避免由于顶板局部来压造成单体支柱压断、压弯等安全事故，并且其立柱油缸能实时保压，有效防止绞车滑脱。尤其是在安装工作面使用中，新型绞车在牵引刮板链时可以随着刮板机插入而逐步后退，逐步牵引刮板链，非常方便。而普通绞车由于固定繁琐，只能固定在相对较远的位置，这样绞车牵引刮板链时，由于绞车较远，钢丝绳会产生很大的弹性形变，这就会导致经常出现刮板链闪抽的问题，从而会对刮板链和刮板机等造成损坏。另外在综采安装面有时需要使用绞车从不同方向牵引煤机等设备，而新型绞车可以很方便的调整固定位置和牵引角度，使用起来非常方便。

　　3）新型绞车采用遥控操作、变频调速，安全、高效。新型绞车实现离机远程遥控操作，保证工作人员的人身安全。另外新型绞车采用调频调速，实现了电机软启动，加速平滑，停车平稳，运行安全。尤其在综采安装工作面使用时，无论用于牵引刮板链还是牵引煤机，其牵引速度都可以从0缓慢调高至需要速度，一方面能有效避免拉断刮板链，另一方面可以精确的将煤机等设备牵引至合适位置进行安装，并且整机系统还设置各种智能安全检测及闭锁防护，有效防止各类事故发生。

4）绞车设计有排绳器，可有效避免钢丝绳乱绳、夹绳，极大的提高了工作效率。

这项研究以《新型智能变频牵引绞车的研制与应用》为题（点击查看原文）于2021年5月12日在《煤炭科学技术》进行了网络首发。