張 路

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036702）

0 引言

掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用不僅提高了掘進(jìn)速率，也降低了井下工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)基于礦用掘進(jìn)機(jī)設(shè)備先進(jìn)的截割工藝、便于維護(hù)的特點(diǎn)，已在各煤礦巷道掘進(jìn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是掘進(jìn)機(jī)設(shè)備在運(yùn)行過程中，電纜線路如若不能同步沿伸移動(dòng)，出現(xiàn)電纜線路的擠壓、纏繞甚至拖地等現(xiàn)象，就很容易出現(xiàn)漏電短路事故，嚴(yán)重影響到掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 工程背景

某礦高抽巷道長(zhǎng)度1600 m，巷道斷面尺寸設(shè)計(jì)為高×寬=3.2 m×4.0 m，巷道在掘進(jìn)施工過程中沿輔助運(yùn)輸巷道呈5°仰角，當(dāng)掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到350 m 左右時(shí)將進(jìn)入煤層，此時(shí)將沿煤層頂板水平掘進(jìn)。在進(jìn)行高抽巷道掘進(jìn)施工時(shí)采用EBZ200 型號(hào)掘進(jìn)機(jī)，該型號(hào)掘進(jìn)機(jī)具備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、工作振動(dòng)小的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤層以及半煤巖巷的掘進(jìn)作業(yè)，EBZ200 型掘進(jìn)機(jī)的具體技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 EBZ200 掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

掘進(jìn)機(jī)在巷道掘進(jìn)過程中要求每班掘進(jìn)6～8 m，因此就要求掘進(jìn)機(jī)電纜線路具有跟隨掘進(jìn)機(jī)前后移動(dòng)的能力。常見的巷道電纜線路吊掛工藝是將電纜架通過鋼絲繩懸掛于頂板上，在掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)的過程中，間隔一段距離就需停工移動(dòng)一次電纜線路，多次移動(dòng)電纜不光損耗大量人力物力，容易引發(fā)觸電或電纜拉張打傷工作人員等各類安全事故[1]。

2 新型自移式拖攬裝置設(shè)計(jì)

2.1 拖攬裝置整體設(shè)計(jì)方案

為了解決掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行過程中拖攬裝置無(wú)法快速前移帶來的電纜吊掛、拉張傷人問題，對(duì)現(xiàn)有掘進(jìn)巷道吊掛工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一套自移式拖攬裝置，通過將拖攬裝置固定在EBZ200 型號(hào)掘進(jìn)機(jī)的二運(yùn)輸送機(jī)上，實(shí)現(xiàn)無(wú)需人工移動(dòng)電纜線路，跟隨掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行自動(dòng)前移電纜的效果。自移式拖攬裝置主要包括鋼絲繩固定支架、滑輪組、吊鉤、鋼絲繩以及松緊彈簧，EBZ200 型號(hào)掘進(jìn)機(jī)的電纜線路可以在鋼絲繩上的滑輪吊鉤中進(jìn)行自由移動(dòng)，如圖1 所示[2]。

圖1 新型自移式拖攬裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型拖攬裝置的鋼絲繩固定支架通過兩部分構(gòu)成，其中左側(cè)部分固定架將通過焊接方式與EBZ200型掘進(jìn)機(jī)的二運(yùn)進(jìn)行連接固定，而鋼絲繩固定支架的另一側(cè)將拖起整個(gè)電纜線路，并在跑道上進(jìn)行固定，通過導(dǎo)向滑輪組來移動(dòng)鋼絲繩，使得電纜線路跟隨固定在鋼絲繩上的滑輪吊鉤同步移動(dòng)。為了確保鋼絲繩具備一定的拉張能力，防止受到較大沖擊力拉斷鋼絲繩，在鋼絲繩末端加裝了松緊彈簧進(jìn)行緩沖。在進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，提前在EBZ200 型掘進(jìn)機(jī)上安裝好新型自移式拖攬裝置，將電纜線路繞過滑輪吊鉤進(jìn)行固定；線路安裝完畢后調(diào)節(jié)松緊彈簧，開始掘進(jìn)機(jī)巷道掘進(jìn)作業(yè)，掘進(jìn)機(jī)向前運(yùn)行過程中，自移式拖攬裝置將同步通過鋼絲繩上的滑輪吊環(huán)帶動(dòng)電纜線路前移，實(shí)現(xiàn)電纜線路跟隨掘進(jìn)機(jī)同步前移的效果。在新型自移式拖攬裝置的測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩固定支架極易出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象，而且電纜線路固定在滑輪吊環(huán)上時(shí)，也很容易使得滑輪吊環(huán)整體集中下墜，經(jīng)過初步分析主要包括以下兩方面原因：固定支架材質(zhì)較重，在掘進(jìn)機(jī)上進(jìn)行焊接固定時(shí)由于高度較高，容易發(fā)生傾倒現(xiàn)象；彈簧拉力不夠，在電纜線路自重影響下造成集中下墜現(xiàn)象，因此基于上述問題進(jìn)行拖攬裝置的穩(wěn)定性改進(jìn)。

2.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性改進(jìn)

由于在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，EBZ200 型號(hào)掘進(jìn)機(jī)總處于動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程，導(dǎo)致固定在掘進(jìn)機(jī)二運(yùn)上的自移式拖攬裝置鋼絲繩固定支架極易出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象；而且由于電纜線路重力的影響，鋼絲繩強(qiáng)度不夠，造成滑輪吊鉤向中部集中下墜的現(xiàn)象，部分電纜線路仍需要人工進(jìn)行拖拉前移。基于上述實(shí)際測(cè)試過程中出現(xiàn)的問題，決定采用下列方式進(jìn)行自移式拖攬裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性改進(jìn)設(shè)計(jì)：

1）對(duì)于鋼絲繩強(qiáng)度不夠，松緊度無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，決定對(duì)鋼絲繩及彈簧機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。但基于鋼絲繩固定支架易于傾倒的現(xiàn)狀，選用更高強(qiáng)度鋼絲繩會(huì)加劇整體裝置質(zhì)量，因此決定使用張力更大的彈簧來對(duì)鋼絲繩的拉張現(xiàn)象進(jìn)行緩解，減緩鋼絲繩上滑輪吊鉤的集中下墜現(xiàn)象。

2）為提高鋼絲繩固定支架的穩(wěn)定性，減緩固定支架的傾倒現(xiàn)象，將鋼絲繩上支架套更換為10 號(hào)槽鋼，固定在12 號(hào)槽鋼的下支架套中，減輕上支架的質(zhì)量，在確保整體固定支架強(qiáng)度的前提下提高固定支架的穩(wěn)定性。同時(shí)可通過在鋼絲繩固定支架上安裝三角架的形式，來進(jìn)一步提高固定支架的穩(wěn)定性。

3）為了減少電纜線路移動(dòng)過程中在鋼絲繩滑輪吊鉤上的摩擦力，可以通過在電纜上包裝光滑材料，提高電纜線路移動(dòng)的潤(rùn)滑性能，降低電纜線路在長(zhǎng)期摩擦搬運(yùn)過程中的線路磨損。

3 新型拖攬裝置應(yīng)用效果分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用

在該礦高抽巷掘進(jìn)過程中，在EBZ200 型號(hào)掘進(jìn)機(jī)上安裝自移式拖攬裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用，通過長(zhǎng)達(dá)半年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，電纜線路沒有出現(xiàn)脫鉤、漏電現(xiàn)象，電纜磨損現(xiàn)象較輕，拖攬裝置沒有出現(xiàn)較大故障，巷道掘進(jìn)過程中僅節(jié)省移動(dòng)電纜線路的時(shí)間就長(zhǎng)達(dá)160 h，效率十分可觀。

3.2 新型拖攬裝置應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1）拖攬裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。新型自移式拖攬裝置與現(xiàn)有鋼絲繩吊掛式拖攬裝置相比，沒有應(yīng)用更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)工藝，僅需主要固定支架及滑輪吊鉤等部件即可實(shí)現(xiàn)電纜線路的自移過程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各巷道的掘進(jìn)作業(yè)當(dāng)中。

2）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。新型拖攬裝置與現(xiàn)有拖攬裝置相比大幅度降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)有拖攬裝置僅移動(dòng)電纜線路就需2～4 人配合搬運(yùn)前移，而自移式拖攬裝置僅需1 人輔助操作即可，大幅降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，也避免了工人拉動(dòng)電纜線路過程中造成的不必要人員傷亡，確保了掘進(jìn)面的安全采掘生產(chǎn)。

3）降低了勞動(dòng)成本。按照傳統(tǒng)拖攬裝置配置3 人進(jìn)行電纜線路拖移，每人300 元?jiǎng)趧?dòng)成本進(jìn)行計(jì)算，使用新型拖攬裝置一個(gè)月將節(jié)省生產(chǎn)成本1.8 萬(wàn)元，按該礦8 個(gè)掘進(jìn)工作面進(jìn)行計(jì)算，每月將節(jié)省勞力成本14.4 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

4）提升了拖攬效率。使用傳統(tǒng)拖攬裝置進(jìn)行人工拖攬作業(yè)，在掘進(jìn)巷道每前移1 m 電纜線路，損耗時(shí)長(zhǎng)約6 min，而每天按電纜線路前移12 m 進(jìn)行計(jì)算，預(yù)計(jì)將損耗72 min。其中還未考慮掘進(jìn)面復(fù)雜工作環(huán)境等因素對(duì)搬運(yùn)工作造成的影響；而應(yīng)用新型自移式拖攬裝置，每前移1 m 電纜線路僅用時(shí)3 min，每天拖攬作業(yè)可節(jié)省近1 h，拖攬效率得到顯著提高。

4 結(jié)語(yǔ)

將礦用掘進(jìn)機(jī)新型拖攬裝置在該礦高抽巷巷道掘進(jìn)過程中進(jìn)行應(yīng)用，拖攬效率低、電纜脫鉤或拉張傷人事故得到很好的解決，電纜線路的磨損、短路現(xiàn)象也大幅降低，提高了巷道的掘進(jìn)作業(yè)效率；同時(shí)，新型拖攬裝置的使用實(shí)現(xiàn)了電纜線路的自移式輸送，大幅降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了用人成本，為煤礦企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)自移式拖攬裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、易于維護(hù)的特點(diǎn)，值得在各煤礦企業(yè)巷道掘進(jìn)過程中進(jìn)行推廣應(yīng)用。