尹朝陽(yáng)

(四川華鎣山廣能(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 四川 廣安 638600)

0 引言

四川華鎣山廣能(集團(tuán))有限責(zé)任公司主要開(kāi)采大傾角煤層和薄煤層，采煤方法為綜采[1-2]。在多年采煤機(jī)械化的實(shí)踐中，大傾角煤層條件下的采煤機(jī)拖纜很難順暢，薄煤層綜采的采煤機(jī)拖纜也存在問(wèn)題。通過(guò)分析研究，設(shè)計(jì)了一種無(wú)極繩原理的輔助拖纜裝置，并經(jīng)反復(fù)改進(jìn)逐漸完善了該裝置，取得了較好的效果。

1 大傾角煤層工作面采煤機(jī)拖纜存在的主要問(wèn)題

大傾角煤層工作面采煤機(jī)拖纜存在的主要問(wèn)題是，采煤機(jī)下行時(shí)電纜夾大多會(huì)自動(dòng)下滑，但在工作面煤層傾角不均勻和煤矸卡阻時(shí)又不能自動(dòng)下滑[3]。大傾角煤層工作面采煤機(jī)拖纜正常狀態(tài)如圖1所示，電纜夾最多疊兩層。而當(dāng)采煤機(jī)下行中遇電纜夾不能自動(dòng)下滑時(shí)，采煤機(jī)繼續(xù)下行時(shí)電纜夾就自動(dòng)疊三層，如圖2所示。當(dāng)疊三層到一定程度時(shí)，其二、三層電纜夾卻突然自動(dòng)下滑，這就可能導(dǎo)致電纜夾被甩出電纜槽，會(huì)拉斷電纜夾或電纜，且下方的看纜工或其他人員也會(huì)受到傷害。

2 薄煤層工作面采煤機(jī)拖纜存在的問(wèn)題

1) 采煤機(jī)在工作面調(diào)頭時(shí)管纜翻轉(zhuǎn)不便。如圖3所示，薄煤層綜采面平均采高約1 m，電纜槽深只有320 mm，電纜槽上又橫著采煤機(jī)拖纜臂，故采煤機(jī)調(diào)頭時(shí)，電纜、水管、拖纜繩(鏈)的翻轉(zhuǎn)都很費(fèi)力。特別是電纜，采煤機(jī)的主電纜外徑較大，一般為70 mm左右，彎曲內(nèi)半徑應(yīng)大于150 mm。采煤機(jī)調(diào)頭時(shí)電纜就首先要在采煤機(jī)拖纜臂附近彎曲成180°，主電纜彎曲180°后的總高應(yīng)為70×2+150×2=440 mm，而電纜槽沒(méi)有那么深，有時(shí)電纜槽底還存放有一層管纜。因此，每次采煤機(jī)調(diào)頭時(shí)為了翻轉(zhuǎn)管纜都需要用力壓彎主電纜，既費(fèi)力，又無(wú)法保證主電纜的合格彎曲半徑。

1-來(lái)自順槽的電纜水管; 2-工作面輸送機(jī)尾; 3-電纜槽; 4-電纜夾固定卡; 5-采煤機(jī); 6-采煤機(jī)拖纜臂; 7-電纜夾; 8-工作面輸送機(jī)頭。圖1 大傾角煤層工作面采煤機(jī)拖纜正常狀態(tài)

1-來(lái)自順槽的電纜水管; 2-工作面輸送機(jī)尾; 3-電纜槽; 4-電纜夾固定卡; 5-采煤機(jī); 6-采煤機(jī)拖纜臂; 7-電纜夾; 8-工作面輸送機(jī)頭。圖2 采煤機(jī)下行中電纜夾不下滑時(shí)自動(dòng)疊三層的狀態(tài)

1-采煤機(jī)滾筒; 2-液壓支架頂梁; 3-采煤機(jī)電纜和水管; 4-采煤機(jī)拖纜臂; 5-電纜槽。圖3 薄煤層采煤機(jī)配套斷面

2) 管纜不能用電纜夾保護(hù)。薄煤層綜采面煤層傾角一般在10°左右，其采煤機(jī)電纜和水管由機(jī)巷進(jìn)入工作面后到電纜槽[4]。如圖4所示，采煤機(jī)從工作面上口開(kāi)到工作面下口時(shí)，管纜在工作面中部留下第一個(gè)轉(zhuǎn)彎。采煤機(jī)再?gòu)墓ぷ髅嫦驴谕ぷ髅嫔峡陂_(kāi)時(shí)，管纜又轉(zhuǎn)一次彎。當(dāng)采煤機(jī)快開(kāi)到工作面上口開(kāi)時(shí)，這兩個(gè)彎就要先經(jīng)重疊然后拉直。由此可見(jiàn)，管纜重疊最大高度在兩個(gè)彎重疊處。如果管纜設(shè)了電纜夾保護(hù)，電纜夾厚150 mm左右，電纜夾所需的內(nèi)彎曲半徑R≈150 mm。因此，電纜夾重疊最大高度為150×3+150×4=1 050 mm。然而，從電纜槽底到液壓支架頂梁下的實(shí)際空間高卻只有約660 mm，顯然無(wú)法用電纜夾。不用電纜夾時(shí)，又存在管纜在轉(zhuǎn)彎處實(shí)際彎曲半徑小、轉(zhuǎn)彎處的管纜長(zhǎng)期斜靠在電纜槽的一幫上拖動(dòng)磨損快、轉(zhuǎn)彎處的管纜容易掛電纜槽接頭等弊端。

1-電纜槽底； 2-電纜夾第一彎； 3-電纜夾第二彎； 4-電纜夾； 5-電纜； 6-采煤機(jī)。圖4 薄煤層采煤機(jī)拖纜狀況

3 解決方案

解決方案如圖5所示。該方案是在原有拖纜做法的基礎(chǔ)上，根據(jù)無(wú)極繩原理增加了一套拖纜輔助裝置[5]。該裝置由1根鋼絲繩(鋼絲繩直徑約12 mm，長(zhǎng)度約為2倍工作面長(zhǎng))、3個(gè)鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪、1個(gè)電纜夾轉(zhuǎn)向滑輪、多個(gè)(最好每節(jié)電纜槽底設(shè)1個(gè))鋼絲繩導(dǎo)向滑輪、1根小直徑千斤頂組成。由圖5可見(jiàn)，鋼絲繩的一端固定在采煤機(jī)上，另一端先穿過(guò)連接在千斤頂上的轉(zhuǎn)向滑輪1，再到電纜槽下方，經(jīng)電纜槽下方的各導(dǎo)向滑輪到工作面輸送機(jī)頭(尾)轉(zhuǎn)向滑輪3，繞過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪3后到轉(zhuǎn)向滑輪2，繞過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪2后到機(jī)頭(尾)固定樁固定。千斤頂用工作面的乳化液。

4 使用效果分析

設(shè)置該套拖纜輔助裝置后，各種工作面都能實(shí)現(xiàn)3個(gè)目標(biāo)：一是電纜夾在電纜槽內(nèi)最多兩層，不出現(xiàn)疊三層；二是采煤機(jī)管纜都能用電纜夾保護(hù)；三是采煤機(jī)在工作面調(diào)頭時(shí)，不必翻管纜和拖纜繩。這套拖纜輔助裝置中，其小直徑千斤頂比較重要。由于鋼絲繩使用中存在拉長(zhǎng)，當(dāng)工作面傾角不是很大時(shí)，如果沒(méi)有該千斤頂，采煤機(jī)調(diào)頭往電纜夾轉(zhuǎn)向滑輪方向運(yùn)行時(shí)，采煤機(jī)處的拖纜繩(鏈)就會(huì)出現(xiàn)松弛，采煤機(jī)處的電纜和水管就不能與采煤機(jī)同向同步行進(jìn)，拖纜繩(鏈)松馳較多時(shí)就會(huì)影響采煤機(jī)正常運(yùn)行。在初試時(shí)并未注意到此問(wèn)題，問(wèn)題出現(xiàn)后先增設(shè)彈簧來(lái)張緊鋼絲繩，彈簧張緊效果不理想，后改用了有1～2個(gè)拉力的千斤頂來(lái)張緊。為保證使用效果，使用中當(dāng)千斤頂活塞桿伸出量≤50 mm時(shí)要及時(shí)收緊鋼絲繩。每次收緊鋼絲繩時(shí)，要注意不能將千斤頂活塞桿完全拉出，因?yàn)楫?dāng)完全拉出時(shí)鋼絲繩所受拉力就會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)值。當(dāng)采煤工作面傾角全部≥350°時(shí)，電纜夾會(huì)自動(dòng)下滑，因此可不用拖纜輔助裝置。

1-工作面輸送機(jī)尾; 2-千斤頂; 3-鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪1; 4-鋼絲 繩; 5-電纜槽; 6-采煤機(jī); 7-拖纜臂; 8-電纜夾; 9-電纜夾轉(zhuǎn) 向滑輪; 10-兩滑輪間連接件; 11-鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪2; 12-繩頭 固定樁; 13-鋼絲繩轉(zhuǎn)向滑輪3; 14-工作面輸送機(jī)頭; 15-鋼絲 繩導(dǎo)向滑輪; 16-電纜夾固定卡; 17-來(lái)自順槽的電纜水管。圖5 拖纜輔助裝置

5 結(jié)論

四川華鎣山廣能(集團(tuán))有限責(zé)任公司在多年的綜采實(shí)踐中，根據(jù)無(wú)極繩的原理設(shè)計(jì)了一套拖纜輔助裝置，并逐漸完善了該裝置。采用該裝置后，在各種工作面電纜夾都不會(huì)疊3層，使電纜槽內(nèi)的采煤機(jī)管纜都能用電纜夾保護(hù)，且采煤機(jī)在工作面調(diào)頭時(shí)管纜和拖纜繩(鏈)不需翻轉(zhuǎn)，采煤機(jī)拖纜順暢，管纜故障率低，壽命長(zhǎng),其做法可供類(lèi)似條件的煤礦借鑒。