時晉軍

（晉能控股煤業(yè)集團華陽煤礦，山西 晉城 048000）

引言

目前，在煤礦井下進行采礦的過程中，需通過掘進機進行隧道挖掘，掘進機隨機電纜在掘進過程中需要不斷移動，造成隨機電纜管理難度大，常出現大煤塊從皮帶上掉落而沖砸電纜，電纜因潮濕、淋水而絕緣值降低，電纜因拖地摩擦、彎曲、擠壓而漏電等現象，造成電纜易損壞，加大了檢修時間，降低了掘進機掘進速度，影響了采礦效率，同時也給安全生產帶來隱患。針對以上情況，部分掘進隊組根據巷道實際情況制作并使用了各種掘進機隨機電纜拖移裝置，但多數裝置在使用過程中存在以下問題：電纜在拖拽時會左右擺動，擺動的慣性帶動吊掛電纜的滑軌擺動，使得與滑軌固定的支撐架易變形損壞，進而使得電纜下墜到皮帶機上，影響相關設備正常工作，引發(fā)安全事故；電纜回縮時，將滑軌上吊掛電纜的滑輪相互滑動靠近，兩個滑輪之間的電纜下垂呈下垂端，下垂端過長會與下方的皮帶機碰觸，造成相關設備損壞，進而引發(fā)安全隱患[1-6]。

1 15102 運輸順槽概況

晉能控股煤業(yè)集團華陽煤礦15102 運輸順槽，布置在15 號煤層中，水平標高+657～+660 m，沿頂板破底掘進，15102 運輸順槽在井下位于一采區(qū)西部，北部為井田邊界，南部為三條采區(qū)大巷，西部為15101 采煤工作面，東部為原常莊煤礦老巷舊巷。

15102 運輸順槽設計長度1 300 m，工程量19 110 m3，預計巷道平均坡度為-2°～0，服務年限1 年。采用綜合機械化掘進工藝，預計2021 年3 月開工，2021年12 月竣工。15102 運輸順槽煤層走向NE，傾向NW，傾角0～7°，呈南高北低、西低東高趨勢，煤層厚度2.25～3.25 m，平均2.78 m，煤層厚度變化不大，含0～5 層夾矸，屬結構簡單至復雜、穩(wěn)定可采的中厚煤層。堅固性系數為2。15 號煤層位于太原組下部K2灰?guī)r下，上距9 號煤層底板28 m，下距K1 砂巖頂5 m。15102 運輸順槽沿15 號煤層頂板破底掘進，頂板為K2 灰?guī)r；底板為粉砂巖、泥巖、鋁土泥巖。

15102 運輸順槽采用EBZ260 型掘進機進行掘進，掘進機在掘進過程中距掘進機尾部30 m 處安裝一個電纜框，為了保證掘進機可以在過渡軌道上自由前進后退，在電纜框與掘進機尾部之間吊掛一根拖纜裝置，該拖纜裝置可隨著掘進機移動，但是由于傳統(tǒng)拖纜裝置主要采用鉛絲進行吊掛，掘進機在前移、后退過程中電纜很容易被擠壓、磨損，導致高壓電纜損壞嚴重，嚴重威脅著巷道安全快速掘進。為了彌補傳統(tǒng)拖纜裝置不足，提高掘進效率，降低電纜磨損現象，決定對15102 運輸順槽掘進機拖纜裝置進行優(yōu)化改進。

2 掘進機拖纜裝置優(yōu)化改進

2.1 優(yōu)化后拖纜裝置結構

1）優(yōu)化改進的掘進機拖纜裝置主要由皮帶機尾載重架、支撐架、鋼絲繩、調節(jié)裝置、滑輪、電纜抱箍、測力油缸、調節(jié)彈簧、電纜防墜裝置、電纜防墜抱箍、收縮彈簧、電纜等部分組成，如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化后掘進機拖纜裝置結構示意圖

2）支撐架共計兩個，分別豎直安裝在皮帶機尾載重架的前后兩端頂面，兩個支撐架頂端之間設有鋼絲繩，柔性的鋼絲繩可減緩電纜左右擺動的慣性，減少支撐架2 變形和損壞的可能性，進而杜絕因支撐架變形、損壞而引發(fā)的安全隱患。鋼絲繩一端與一個支撐架頂端固定連接，鋼絲繩另一端通過調節(jié)裝置與另一個支撐架頂端固定連接。

3）調節(jié)裝置為測力油缸或調節(jié)彈簧，若電纜擺動的慣性增加，導致鋼絲繩拉伸長度過大時，測力油缸的伸縮桿伸出，或調節(jié)彈簧伸長可對鋼絲繩的長度進行一定補償，進一步減緩擺動引起的變形、晃動問題，待穩(wěn)定后，測力油缸的伸縮桿或調節(jié)彈簧可自行回縮，使鋼絲繩復位。

4）在鋼絲繩上滑動設有多個滑輪，滑輪底端固定設有電纜抱箍，電纜通過與電纜抱箍的固定吊掛在上鋼絲繩上；相鄰的兩個滑輪之間固定有電纜防墜裝置，電纜防墜裝置為收縮彈簧，收縮彈簧兩端分別與兩個滑輪固定連接，在收縮彈簧上設有電纜防墜抱箍，當電纜回縮，兩個滑輪之間的電纜下垂呈下垂端，當電纜過長時，下垂端過低，為防止下垂端與下方的皮帶機碰觸，減少安全隱患的發(fā)生。

5）利用電纜防墜抱箍將電纜下垂端固定，通過收縮彈簧將電纜下垂端吊起，避免下垂端與皮帶機碰觸；當電纜隨掘進機二運拖拽而伸展時，電纜拖拽滑輪在鋼絲繩上滑動，收縮彈簧隨滑輪伸展，不影響電纜正常拖拽；當掘進機回退時，收縮彈簧收縮可使滑輪相互靠近，還起到助于電纜回縮的作用。

2.2 拖纜裝置工作原理

掘進機向前移動時，掘進機二運拖拽電纜移動，電纜拖拽滑輪在鋼絲繩上滑動，待掘進機向前方掘進幾米后，電纜拉伸平直，收縮彈簧隨滑輪伸展，不影響電纜正常拖拽；掘進機回退，需將皮帶機及皮帶機尾載重架牽至前方工作面時，收縮彈簧收縮可使滑輪相互靠近，還起到助于電纜回縮的作用，多個滑輪相互靠近滑動，電纜回縮，兩個滑輪之間的電纜下垂呈下垂端，為下一次開采作準備；當電纜過長時，下垂端過低，為防止下垂端與下方的皮帶機碰觸，減少安全隱患的發(fā)生，利用電纜防墜抱箍將電纜下垂端固定，通過收縮彈簧將電纜下垂端吊起，避免下垂端與皮帶機碰觸。

3 裝置優(yōu)點及實際應用效果分析

3.1 裝置優(yōu)點

1）電纜吊掛在鋼絲繩上，柔性的鋼絲繩可減緩電纜左右擺動的慣性，減少支撐架變形和損壞的可能性，進而杜絕因支撐架變形、損壞而引發(fā)的安全隱患，提升掘進機工作效率，進而提高后續(xù)的采礦效率；當電纜擺動的慣性增加，導致鋼絲繩拉伸長度過大時，調節(jié)裝置可對鋼絲繩的長度進行一定補償，進一步緩減擺動引起的變形、晃動問題。

2）電纜防墜裝置可防止電纜回縮后，其下垂端與下方的皮帶機碰觸，減少安全隱患的發(fā)生。

3）電纜回縮時，收縮彈簧收縮可使滑輪相互靠近，還起到助于電纜回縮的作用。

3.2 實際應用效果

2021 年5 月對15102 運輸順槽掘進機拖纜裝置進行優(yōu)化改進，截止2021 年11 月13 日巷道已掘進完成，通過6 個月實際應用效果來看，掘進機拖纜裝置結構優(yōu)化后，巷道在后期掘進過程中未發(fā)生一起電纜磨損、擠壓、斷裂現象，彌補了原鋼絲繩吊掛拖纜裝置存在的不足，提高了拖纜效果，預計可減少電纜修復費用達24.5 萬元。

4 結語

掘進機拖纜裝置是機械化掘進系統(tǒng)中重要設備之一，其拖纜效果直接影響著掘進機高壓電纜使用壽命，華陽煤礦針對15102 運輸順槽前期掘進期間EBZ260 型掘進機拖纜裝置主要存在的問題，根據掘進現狀進行合理優(yōu)化，通過實際效果來看，優(yōu)化后的拖纜裝置拖纜效果好、故障率低，避免了電纜磨損、斷裂事故，保證了掘進機安全快速掘進，取得了顯著應用成效。