高建博

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán), 山西 大同 037003)

煤礦井下開采普遍使用電纜供電。為了保證有限的井巷空間得到充分利用，同時(shí)為了在生產(chǎn)過程中保護(hù)電纜外護(hù)層不受損害,《煤礦安全規(guī)程》要求：在水平巷道或傾角在30°以下的井巷中，電纜應(yīng)用吊鉤懸掛。為保證井下運(yùn)料車輛安全通過，電纜的實(shí)際吊掛高度一般為3 m.

1 傳統(tǒng)的井巷電纜吊掛方法

目前，礦井巷道內(nèi)懸掛電纜一般采用人工手動(dòng)懸掛的方法。根據(jù)被懸掛電纜的截面積不同，施工人員的數(shù)量不同，一般為4～10人。實(shí)際施工過程中，電纜吊掛高度一般為3 m,超過工人正常直立伸臂高度,需要使用鋼梯輔助，施工困難，而且有一定的作業(yè)危險(xiǎn)性。以井下常用的95 mm2芯電纜計(jì)算，電纜質(zhì)量大約4 kg/m,吊掛1 000 m電纜，需托舉4 t的電纜,勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2 設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)一種可以連續(xù)作業(yè)的頂升設(shè)備，將電纜由地面頂升至吊掛高度。設(shè)備應(yīng)同時(shí)滿足以下要求：

1) 巷道內(nèi)空間狹窄，設(shè)備整體外形尺寸應(yīng)滿足巷道施工條件。

2) 在作業(yè)過程中，設(shè)備應(yīng)有保護(hù)電纜外護(hù)層不受損傷的技術(shù)措施。

3) 設(shè)備應(yīng)有符合煤炭安全標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立動(dòng)力源，為作業(yè)提供可靠動(dòng)力。

3 設(shè)計(jì)原理

電纜懸掛過程中，工作人員需要對電纜做功，使電纜產(chǎn)生豎直位移。設(shè)計(jì)一斜面用于克服垂直提升重力。利用斜面將物體提升到一定高度時(shí)，力的作用距離和大小都取決于斜面的傾角。物體與斜面間摩擦力f很小時(shí)，可達(dá)到很高的效率。在吊掛設(shè)備內(nèi)引入滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，以提高設(shè)備的機(jī)械效率，同時(shí)減少電纜外護(hù)層的磨損。

4 設(shè)計(jì)方案

電纜吊掛裝置主要由運(yùn)動(dòng)底座、托輥架、托輥、伸縮式液壓缸、頂桿、導(dǎo)向輪等部分組成，見圖1.

1—運(yùn)動(dòng)底座；2—托輥架；3—托輥；4—千斤頂；5—頂桿；6—導(dǎo)向輪圖1 電纜吊掛裝置示意圖

1) 托輥架由12#槽鋼焊接而成，長度為5 500 mm，安裝在運(yùn)動(dòng)底座上，并且與頂桿相連。托輥架上依次安裝9支托輥。

2) 頂桿一端與托輥架鉸接，另一端嵌入滑軌，并與液壓油缸鉸接?；墐啥送ㄟ^螺栓固定在運(yùn)動(dòng)底座側(cè)面，對活塞桿與頂桿形成的鉸連接進(jìn)行約束，使鉸接點(diǎn)只能水平前后運(yùn)動(dòng)。

3) 液壓油缸供液裝置安裝在運(yùn)動(dòng)底座上，液壓系統(tǒng)原理圖見圖2，由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。當(dāng)啟動(dòng)閥開啟時(shí)，高壓油進(jìn)入活塞腔，推動(dòng)活塞桿伸長，頂桿運(yùn)動(dòng)到豎直位置，裝置進(jìn)入舉升狀態(tài)，見圖3.

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

1—運(yùn)動(dòng)底座；2—托輥架；3—托輥；4—千斤頂；5—頂桿；6—導(dǎo)向輪圖3 電纜吊掛裝置舉升示意圖

4) 托輥架上部焊接電纜導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪沿托輥架兩邊對稱分布,在裝置運(yùn)行過程中，起到防止電纜跑偏掉落的作用。

5 電纜吊掛裝置工作過程

1) 需要吊掛電纜時(shí)，由人工將電纜端頭抬起，保持托輥架水平，將吊掛裝置托輥架移動(dòng)至電纜下。將電纜端頭綁扎在托輥架上，防止舉升過程中電纜滑落。

2) 操作液壓油缸伸長，頂桿由水平位置進(jìn)入豎直位置,電纜亦隨之起升。用“U”型卡扣將電纜端頭錨固在井巷壁幫上，并將托輥架綁扎點(diǎn)松開。

3) 電纜吊掛裝置沿井巷移動(dòng)。移動(dòng)過程中，裝置將電纜中間區(qū)段依次頂升至吊掛高度。同時(shí)，工作人員間隔1～3 m在壁幫上設(shè)置吊掛鉤，并配合車速，將掛鉤提起，鉤在電纜下側(cè)，完成電纜吊掛工作。

6 實(shí)際應(yīng)用效果分析

某礦8119巷道進(jìn)行電纜吊掛作業(yè)時(shí)采用電纜吊掛裝置，與5119巷道電纜吊掛作業(yè)過程進(jìn)行對比：

1) 電纜吊掛效率得到提高。5119巷道電纜吊掛作業(yè)時(shí)，8名工作人員，11個(gè)工作班次(每班次6小時(shí))，完成1 100 m電纜吊掛任務(wù)。8119巷道應(yīng)用電纜吊掛設(shè)備作業(yè)時(shí)，只需3名工作人員(1人負(fù)責(zé)駕駛，2人負(fù)責(zé)設(shè)置掛鉤同時(shí)吊掛電纜)，2個(gè)工作班次(每班次6小時(shí))，完成1 300 m電纜吊掛任務(wù)。

2) 工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。未采用電纜吊掛裝置時(shí)，一次吊掛任務(wù)中，工作人員需要將4 t左右的電纜舉升3 m左右高度，勞動(dòng)量大。采用電纜吊掛裝置后，電纜舉升工作由裝置完成,工作人員主要設(shè)置吊掛鉤，并將電纜推入電纜鉤內(nèi)。

3) 電纜外皮得到有效保護(hù)。未采用電纜吊掛裝置時(shí)，工作人員吊掛電纜過程中，電纜沿井巷底拖動(dòng)。電纜外皮容易受到尖銳物體損傷。采用電纜吊掛裝置后，電纜外皮僅與托輥發(fā)生滾動(dòng)摩擦，最大程度保護(hù)電纜外皮不受損傷。

4) 保障工作人員在工作過程中的人身安全。未采用電纜吊掛裝置時(shí)，工作人員吊掛電纜過程中，需要用鋼梯進(jìn)行登高作業(yè)，井巷內(nèi)空間狹小，工作環(huán)境復(fù)雜，曾多次發(fā)生鋼梯滑倒，工作人員摔傷的事故。采用電纜吊掛裝置后，工作人員可以配戴安全帶站在電纜吊掛裝置上作業(yè)。

7 結(jié) 語

設(shè)計(jì)的電纜吊掛裝置可以提高電纜吊掛效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、有效保護(hù)電纜外皮，在工作過程中保障工作人員的人身安全。該裝置的應(yīng)用有效解決了井巷電纜吊掛困難問題，尤其對質(zhì)量大的電纜吊掛適用，具有一定的推廣價(jià)值。