宋志偉

（山西焦煤西山煤電屯蘭礦， 山西 古交 030206）

0 引言

在掘進(jìn)面巷道掘進(jìn)過程中，傳統(tǒng)電纜牽引裝置很容易出現(xiàn)電纜線盤圈堆積現(xiàn)象，而且吊掛過程中拖地現(xiàn)象嚴(yán)重，容易受到外界腐蝕回風(fēng)造成電纜線路的老化短路，引發(fā)觸電、火災(zāi)事故。而且傳統(tǒng)電纜移動過程中需人工操作，工作量大安全系數(shù)低，嚴(yán)重威脅到掘進(jìn)工作面安全高效生產(chǎn)作業(yè)。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對現(xiàn)有自牽引式電纜裝置進(jìn)行改造優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)電纜牽引裝置存在的各種弊端，實(shí)際應(yīng)用效果顯著。

1 電纜牽引裝置的現(xiàn)有設(shè)計(jì)分析

1.1 現(xiàn)有設(shè)計(jì)方式及工作流程

現(xiàn)有電纜牽引裝置設(shè)計(jì)方式為，將掘進(jìn)機(jī)自牽引電纜裝置在輸送帶尾部緩沖架上進(jìn)行固定安裝，焊接2 m 長的鋼架作為底座進(jìn)行固定，底部通過固定座以及法蘭螺絲進(jìn)行固定。并在鋼管上端安裝固定吊環(huán)鏈，用于布設(shè)電纜線路，整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]。

圖1 現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)自牽引電纜裝置設(shè)計(jì)

由圖1 可以看出，現(xiàn)有的電纜牽引裝置設(shè)計(jì)方案中掘進(jìn)機(jī)自牽引裝置固定在輸送機(jī)導(dǎo)軌鋼架上，其中下端依靠焊接工藝與法蘭螺絲進(jìn)行焊接鉚接固定，上端通過安裝固定滑輪裝置承載電纜線路。通過將電纜線路吊掛在吊環(huán)鏈上，在自身電纜線路重力下以及掘進(jìn)機(jī)的作用力下進(jìn)行伸縮移動。

1.2 現(xiàn)有電纜牽引裝置缺陷

由電纜牽引裝置的工作流程及構(gòu)造可以看出，現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案雖然實(shí)現(xiàn)了電纜吊掛裝置的自牽引移動效果，同時(shí)降低了掘進(jìn)面工作人員的勞動強(qiáng)度，無需進(jìn)行打孔吊掛滑輪、搬運(yùn)電纜線路等操作，提高了井下工作的安全性，但該設(shè)計(jì)方案仍存在以下兩個(gè)方面較為明顯的弊端：

1）通過焊接工藝及螺栓連接方式將鋼架在進(jìn)行固定，固定效果較差，造成整體框架并不穩(wěn)定，容易在自牽引裝置運(yùn)行過程中或電纜線路較長時(shí)出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象，仍需進(jìn)行鋼管框架的整體加固處理，確保自牽引裝置運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。同時(shí)后固定梁及固定座上會承受鋼絲繩全部重力，很容易出現(xiàn)偏載問題發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

2）懸掛電纜線路的吊環(huán)鏈固定方式是直接焊接上固定座，在整個(gè)自牽引狀置運(yùn)行過程中，靈活性較差，造成電纜線路與滑輪之間的摩擦阻力較大，長期運(yùn)行過程中加劇了電纜線路的磨損破壞，同時(shí)也增加了自牽引裝置運(yùn)行過程中的摩擦阻力，不利于自牽引裝置的運(yùn)行[2]。同時(shí)由于前固定梁在鋼架上的位置是確定的，很容易受到采掘巷道的制約，當(dāng)出現(xiàn)采掘巷道頂板較低區(qū)域，自牽引電纜裝置無法通過時(shí)，必須通過拆卸前固定梁的方式進(jìn)行處理，嚴(yán)重影響電纜牽引工作效率。

2 自牽引電纜牽引裝置改造方案

結(jié)合掘進(jìn)工作面掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行截割作業(yè)過程中，電纜裝置隨掘進(jìn)機(jī)設(shè)備同步移動的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對于自牽引電纜推移裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以將電纜吊掛裝置的鋼絲繩及固定梁進(jìn)行可伸縮、張緊優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中鋼絲繩張緊裝置如圖2 所示。確保牽引裝置可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)電纜線路跟隨掘進(jìn)機(jī)輸送帶同步向前推移的效果，實(shí)現(xiàn)電纜牽引裝置的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

2.1 電纜自牽引裝置改造設(shè)計(jì)

結(jié)合初步設(shè)計(jì)方案，對掘進(jìn)機(jī)電纜自牽引裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，整體裝置構(gòu)造包括原有固定梁的可伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的張緊裝置設(shè)計(jì)。

1）可伸縮固定梁設(shè)計(jì)方案。在自牽引裝置焊接過程中，首先將鋼板按同等間距焊接固定在膠帶緩沖架上，再將無縫鋼管在鋼板上進(jìn)行固定，同時(shí)在連接部位焊接鋼條形成三角結(jié)構(gòu)增強(qiáng)穩(wěn)定性，緩解初步設(shè)計(jì)方案中自牽引裝置因電纜布設(shè)長度大出現(xiàn)的整體裝置傾倒偏移現(xiàn)象；將原有固定梁改造為可伸縮式結(jié)構(gòu)，通過螺栓進(jìn)行固定，可依據(jù)實(shí)際采掘巷道的高度進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)[3]。

2）在鋼絲繩上附加張緊裝置。通過附加張緊裝置來對電纜牽引裝置的偏移現(xiàn)象進(jìn)行緩解，其中原有電纜牽引裝置由于極易出現(xiàn)彎曲或偏離導(dǎo)軌現(xiàn)象，造成受力過大引發(fā)鋼絲繩的斷裂現(xiàn)象。通過設(shè)計(jì)張緊裝置，為鋼絲繩提供一定的預(yù)緊力，從而極大地緩解了原有電纜牽引裝置的偏移現(xiàn)象，確保了電纜線路的穩(wěn)定高效運(yùn)行。最后將電纜線路固定在單軌吊環(huán)鏈上，電纜線路跟隨掘進(jìn)機(jī)輸送帶進(jìn)行同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)整體掘進(jìn)機(jī)電纜自牽引裝置隨輸送機(jī)進(jìn)行同步運(yùn)行的效果，完成上述步驟，如圖3 所示完成電纜自牽引裝置改造優(yōu)化設(shè)計(jì)[4]。

圖3 電纜自牽引裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2 新型電纜牽引裝置的改造特點(diǎn)

與初步設(shè)計(jì)方案相比，電纜自牽引裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方案從整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及張緊裝置兩方面進(jìn)行了改進(jìn)，通過在底座上安裝鋼板以及三角支撐架，并且在鋼管上端安裝工字鋼三角支架以及可伸縮固定梁結(jié)構(gòu)，較好地緩解了現(xiàn)有電纜牽引裝置容易受頂板高度影響，頻繁拆卸影響掘進(jìn)效率的問題；同時(shí)通過在鋼絲繩上設(shè)計(jì)張緊裝置，又增強(qiáng)了自牽引裝置的穩(wěn)定性，提高了電纜線路在單軌吊環(huán)鏈上的滑移效率，主要包括以下優(yōu)點(diǎn)：

1）掘進(jìn)機(jī)電纜自牽引裝置在底座設(shè)計(jì)上，通過安裝鋼板以及三角支撐鋼條結(jié)構(gòu)，增大了鋼管與輸送帶緩沖架之間的接觸面積，大幅提高了掘進(jìn)機(jī)自牽引裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，初步設(shè)計(jì)方案中自牽引裝置易于傾倒的現(xiàn)象得到有效緩解，提高了整體裝置運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。

2）通過在鋼絲繩上設(shè)計(jì)張緊裝置，原有鋼絲繩懸掛電纜線路受重力向中心聚集的現(xiàn)象得到大幅緩解，避免了電纜線路之間的相互干擾，減少了電纜線路的纏繞打結(jié)現(xiàn)象。同時(shí)使得初步設(shè)計(jì)方案中因輸送機(jī)導(dǎo)軌偏移現(xiàn)象造成的電纜線路磨損摩擦現(xiàn)象以及對電纜自牽引裝置帶來的摩擦阻力問題得到大幅緩解，提高了掘進(jìn)機(jī)電纜自牽引裝置的運(yùn)行效率，延長了電纜線路的使用壽命。

3）設(shè)計(jì)完成的新型電纜自牽引裝置僅需1 人僅需裝置啟?？醋o(hù)即可，無需人工推移電纜線路，安全性較高，解決了傳統(tǒng)原有電纜推移裝置需人工操作的難題，勞動強(qiáng)度得到大幅降低，掘進(jìn)工作面工作人員的安全性得到有效保障。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

將設(shè)計(jì)完成的煤礦掘進(jìn)機(jī)電纜牽引裝置在某礦回風(fēng)巷進(jìn)行現(xiàn)場測試應(yīng)用，應(yīng)用效果較好。原有電纜牽引裝置受頂板高度影響，需多次拆卸手動搬運(yùn)電纜線路，在長期托運(yùn)過程中電纜線路磨損程度較大，而且線路纏繞打結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，井下工人勞動量大勞動效率低；通過對掘進(jìn)機(jī)自牽引裝置進(jìn)行優(yōu)化改造并進(jìn)行現(xiàn)場測試應(yīng)用，僅需1 人即可完成電纜線路的牽引運(yùn)移工作，工作效率得到明顯提高。整體掘進(jìn)機(jī)電牽引裝置在使用過程中穩(wěn)定性較高，沒有出現(xiàn)傾倒偏移現(xiàn)象，電纜線路也沒有出現(xiàn)打結(jié)纏繞以及掉落現(xiàn)象，裝置運(yùn)行效果良好。自牽引裝置的設(shè)計(jì)，極大減輕了掘進(jìn)面工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)面工作人員的安全系數(shù)。同時(shí)通過設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)電纜線路自牽引裝置，提高了煤礦企業(yè)的采掘設(shè)備機(jī)械化水平，促進(jìn)了煤礦企業(yè)的智能化、無人化發(fā)展，對煤礦企業(yè)的安全高效生產(chǎn)開采有著重大意義。

4 結(jié)語

通過對掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)有電纜線路牽引裝置進(jìn)行分析，并結(jié)合采掘巷道的實(shí)際情況，從固定梁的可伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的張緊裝置設(shè)計(jì)兩方面，進(jìn)行電纜牽引裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造。使得掘進(jìn)機(jī)電纜牽引裝置的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，摩擦阻力更低，適用性也更為廣泛。通過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性較高，使用效果較好。