張勇

(淮河能源西部煤電集團 泊江海子礦綜采隊， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

目前綜采工作面開關(guān)列車前部電纜及液壓膠管存儲、拖移一直使用傳統(tǒng)的安裝在巷道頂部的單軌吊，因安裝在巷道頂部，對巷道頂板結(jié)構(gòu)形狀要求較高，同時在回采期間，需要投入大量人員拆、裝單軌吊軌道及打吊掛錨桿，人員在設(shè)備下方及登高作業(yè)，安全隱患大，浪費人工及材料費。綜采工作面正在逐步向高產(chǎn)高效本質(zhì)安全型礦井發(fā)展，安全、高效的新型礦用自移式管纜托車裝置應(yīng)運而生。該裝置布置在煤礦井下綜采工作面順槽巷道設(shè)備列車前端至工作面之間，利用設(shè)備列車軌道，以液壓為動力，用于暫存和收放工作推進后采煤機、運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機等與開關(guān)列車之間的動力電纜、供回液膠管、控制線纜的專用設(shè)備。

1 基本概況

泊江海子井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東勝區(qū)境內(nèi)的泊江海子鎮(zhèn)，主采煤層為3-1煤，煤層傾角1°～3°；綜采工作面設(shè)計順槽長度不低于2 900 m，工作面長度為240 m。綜采工作面膠運、輔運順槽為矩形斷面，南北方向俯采布置，順槽局部地段傾角可達(dá)0°～8°，膠運順槽尺寸5.8 m×3.8 m(寬×高)，輔運輸順槽尺寸5.2 m×3.6 m(寬×高)。兩順槽布置邁步自移超前液壓支架進行回采，膠順布置長度為27 m，輔順布置36 m。目前礦井已回采完113101、113102工作面，這2個工作面一直使用傳統(tǒng)的安裝在巷道頂部的單軌吊，用于暫存和收放電纜、膠管及控制線纜。通過這2個工作面回采過程中使用單軌吊，發(fā)現(xiàn)了很多弊端，需投入大量人員拆裝起吊軌道及打吊掛錨桿，在拖動電纜、膠管時需要3～4個人配合協(xié)調(diào)用慢絞拉移才能完成，勞動強度大。在較大斜度段的巷道中，用慢絞拉移單軌吊時，存在膠管電纜自動下放滑動，造成起吊錨桿斷裂，單軌吊大面積墜落事故，存在極大的安全隱患。所以在第3個113106綜采工作面開始使用新型的自移式管纜拖車裝置。

2 設(shè)備特點

1) 電纜、膠管只需工作面設(shè)備安裝時，一次性鋪設(shè)在管纜拖車上，生產(chǎn)過程中，不需要再用人工進行任何的拆裝設(shè)備，避免了原有單軌吊每班登高作業(yè)，拆裝單軌吊軌道的環(huán)節(jié)，減輕工人勞動強度。

2) 設(shè)備使用綜采工作面的乳化液泵站為動力源，不需另配備液壓系統(tǒng)。操作簡單、安全，在回采過程中，自移裝置前后移動由端頭工統(tǒng)一負(fù)責(zé)操作，只需一個人操作閥柄即可完成，操作靈活方便。

3) 設(shè)備體積小、質(zhì)量輕。安裝方便，各部件均可獨立拆裝，運輸方便。

4) 動力車采用懸浮式液壓制動器，對軌道精度及強度要求一般，可適應(yīng)起伏變化大的巷道。制動器采用彈簧、液壓雙保險設(shè)計，具備高可靠性。正常工作時采用液壓、彈簧聯(lián)合制動，制動力大，具有失效制動保護。

3 設(shè)備構(gòu)成

與傳統(tǒng)的單軌吊結(jié)構(gòu)不同,如圖1所示，自移式管纜拖車裝置主要由電纜小車、動力車、管纜托架、支架、連接裝置、液壓系統(tǒng)等部分組成。小車位于礦用30 kg/m鋼軌及快拆式鋼制枕木上，每根鋼軌長3 m，便于一人拆卸。支架通過M20的螺栓固定到小車上，管纜托架通過連桿組件鉸接在一起，電纜及膠管固定于管纜托架上。小車之間用圓環(huán)鏈連接，防止小車展開后電纜或膠管受力。支架由支腿、升降桿和卡套等部分組成，升降桿可在支腿內(nèi)上下滑動，行程約為700 mm，可實現(xiàn)電纜高度的調(diào)整(本套裝置調(diào)定高度支架最上端到地面的高度為2 600 mm)。調(diào)整好電纜高度后用卡套鎖緊，同時在露出最下端的定位孔中插入安全銷，最大限度地確保安全，電纜小車之間通過圓環(huán)鏈連接，動力車之間通過油缸連接,如圖2、3所示。電纜小車和動力車外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4、5所示。

圖1 傳統(tǒng)的單軌吊

圖2 電纜小車及管纜托架

圖3 動力車

圖4 電纜小車示意圖

圖5 動力車示意圖

本套裝置由20輛平板車組成，分成4組，每組5輛車(其中2輛為動力車，3輛為電纜小車)，每組車可存儲距離10 m的推移量，每組動力車可單獨移動，也可同時移動。延展后長度為106 m。實現(xiàn)120 m管纜存儲，所有電纜小車收縮至極限位置總長為66 m，能夠保證工作面40 m的推移量，如圖6、7所示。

圖6 自移管纜拖車裝置伸長布置

圖7 自移式管纜拖車裝置收縮布置

4 主要技術(shù)參數(shù)

適用巷道傾角： 0°～16°

工作介質(zhì)： 乳化液

工作壓力： 10～31.5 MPa

單組動力車最大牽引力： 228 kN

推移行程： 2 000 mm

最大運行速度： 20 m/h

鋼軌型號： 30 kg/m(或可選24 kg/m)

軌距： 900 mm(或可選600 mm)

外供乳化液工作壓力： 10～31.5 MPa

操作方式： 手動

推移千斤頂長度： 2 300 mm

推移千斤頂(缸徑/活塞桿直徑)： Ф125 mm/Ф80 mm

制動千斤頂(缸徑/活塞桿直徑)： Ф63 mm/Ф40 mm

5 連接方式及工作原理

5.1 連接方式

在113106綜采工作面使用的自移式管纜拖車裝置，自移最前端電纜小車與設(shè)備列車直接相連，后端有兩種連接方式。

方式一:動力車通過鉸接連桿與輔順超前架連接(開關(guān)列和膠帶機分巷布置時)，安裝間距不小于3 m,如圖8所示。

1-電纜；2-電纜架;3-電纜托架；4-軌道；5-推移油缸；6-動力電纜車；7-電纜小車；8-圓環(huán)鏈條。

ZDC-900型自移式管纜托車裝置如圖8所示,最前端電纜小車與設(shè)備列車上部的膠管、電纜托架直接相連，后端與超前液壓支架通過電纜托架相連，隨著采煤面的推進電纜小車與超前液壓支架一起移動，通過自身的動力電纜車向前移動，配備20個電纜小車(含4組動力電纜車)，實現(xiàn)100 m電纜存儲自移，100 m電纜小車自移時設(shè)備列車不需移動，待電纜小車收縮至極限位置時移動設(shè)備列車。電纜小車和超前液壓支架之間的距離不小于3 m(標(biāo)準(zhǔn)軌道長度)，電纜小車每往前移動3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長度為5 500 mm,最小收縮長度為1 500 mm。(4組動力電纜車可單獨移動,也可同時移動。)

方式二：動力車通過鉸接連桿與安裝轉(zhuǎn)載機機頭上部的剛性結(jié)構(gòu)相連,如圖9所示，開關(guān)列和轉(zhuǎn)載機同巷布置時，安裝間距為9 m,如圖10所示。

圖9 自移式管纜拖車裝置與轉(zhuǎn)載機頭現(xiàn)場配合

ZDC-900型自移式管纜托車裝置如圖10所示,最前端電纜小車與設(shè)備列車直接相連，后端與轉(zhuǎn)載機通過電纜托架相連，隨著采煤面的推進電纜小車與轉(zhuǎn)載機一起移動，通過自身的動力電纜車向前移動，配備20個電纜小車(含4組動力電纜車)，實現(xiàn)100 m電纜存儲自移，100 m電纜小車自移時設(shè)備列車不需移動，待電纜小車收縮至極限位置時移動設(shè)備列車。電纜小車和轉(zhuǎn)載機之間的距離不小于3 m(標(biāo)準(zhǔn)軌道長度)，電纜小車每往前移動3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長度為5 500 mm,最小收縮長度為1 500 mm(4組動力電纜車可單獨移動,也可同時移動)。

1-電纜；2-電纜架;3-電纜托架；4-軌道；5-推移油缸；6-動力電纜車；7-電纜小車；8-圓環(huán)鏈條。

5.2 工作原理

在自移式管纜拖車裝置中，人員通過液壓閥組操作每組兩輛動力車往復(fù)移動，帶動電纜小車、鉸接連桿的動作，最終將電纜及膠管自動折疊并暫存于小車之間。動力車移動方法如圖11所示，動作一：前動力車制動器松開狀態(tài)，后動力車制動器剎車狀態(tài)，推移缸準(zhǔn)備伸出。動作二：首先推移缸伸出，后動力車不動，前動力車前移。然后前動力車剎車，后動力車松開，推移缸準(zhǔn)備收回。動作三：推移缸收回，前動力車不動，后動力車前移。此時完成一個步距。依次循環(huán)小車可連續(xù)前移。

圖11 動力車操作方式

當(dāng)設(shè)備列車與帶式輸送機分開布置時,如圖8所示，即自移管纜拖車裝置布置在輔順時，綜采工作面采煤機每割一刀，截深865 mm，輔順超前液支架向前移動約900 mm，超前液壓支架與第一輛動力車相連的上部鋪設(shè)膠管電纜的鉸接連桿彎曲，人員通過操作液壓閥組，按照動力車操作方式進行操作，先讓前部動力車前移900 mm左右，同時帶動無動力電纜小車也前移，鉸接連桿彎曲存儲管纜，然后前動力車剎車，后動力車松開剎車前移，將超前液壓支架與后動力車之間的彎曲的管纜拉直，依次循環(huán)，完成下一個步距。當(dāng)超前液壓支架前移3次，拆除3 m軌道移到巷道邊。當(dāng)這組5輛車積存距離達(dá)到10 m時，再用上述方法移動相鄰動力組車，將第一組積存的管纜拉直，積存到第二組，以此類推，直至4組車全部收縮至極限位置時，才開始移動設(shè)備列車，將管纜拖車?yán)磷铋L狀態(tài)，依此循環(huán)到下一次移動設(shè)備列車。

當(dāng)開關(guān)列車與帶式輸送機同巷布置時,如圖10所示，即自移管纜拖車裝置布置在膠順時，推移方式是綜采工作面采煤機每割一刀，轉(zhuǎn)載機向前移動約900 mm，然后其他與上述動力車移動方式相同。

自移式電纜存儲裝置最復(fù)雜是在巷道為起伏狀態(tài)運行，運行過程如圖12所示，下坡時所有動力電纜小車為剎車狀態(tài)，坡上電纜小車順坡往下自行滑移。在動力電纜小車剎車的作用下，待電纜小車滑移至極限展開狀態(tài)時，會受制動影響停止滑行，不會發(fā)生溜車，沖車現(xiàn)象，最大地降低了溜車沖車所造成的安全隱患。上坡時在坡頂連接鋼絲繩會出現(xiàn)拖低現(xiàn)象，坡下小車失去動力，后動力車為剎車，前動力車松開剎車，推移油缸往前伸出，前部電纜小車前移。前動力車為剎車，后動力車松開剎車，推移油缸收回，后部電纜小車前移。依次循環(huán)，完成一個步距的移動。

1-電纜架；2-電纜小車;3-電纜托架；4-推移油缸；5-后動力車；6-前動力車；7-圓環(huán)鏈條。

6 現(xiàn)場使用效果及經(jīng)濟效益

從2018年12月113106綜采工作面投入使用至今，工作面已回采2 560 m，針對該礦順槽坡度為0°～8°上、下坡，能順暢推移不存在溜車的缺陷，使用效果良好，又繼續(xù)在新安裝的113100接替面投入使用第二套自移式管纜拖車裝置。

減人提效方面看，使用傳統(tǒng)的單軌吊，需要安排3名人員提前打巷道頂部錨桿、每天檢修班2人拆裝單軌吊軌道、每天檢修班3～4人采用慢絞掛鉤頭拉移單軌吊電纜及膠管，按照該礦一個工作面從回采開始到結(jié)束，計算需投入人工費及錨桿材料費約44.94萬元左右。運用此新型裝置，可以節(jié)省這些人工及材料投入費用。

從勞動強度方面看，減去人工打錨桿、拆安單軌吊軌道、檢修班拉移電纜及膠管的繁重勞動工序，安全可靠，操作簡單，只需一個人即可完成，減輕了工人的勞動強度。

從安全生產(chǎn)方面看，節(jié)省了很多施工環(huán)節(jié)，避免了單軌吊錨桿銹蝕斷裂設(shè)備下墜、施工人員登高作業(yè)及轉(zhuǎn)運重物傷人等安全隱患，安全性得到很大提高。