文/屈耀龍 劉建浩 喬德龍

回采工作面設(shè)備列車的移動(dòng)形式、牽引方式及末采期間設(shè)備列車布置對(duì)煤礦安全高效回采及提高資源回收率均具有重要意義。傳統(tǒng)的頂板單軌吊及設(shè)備列車移動(dòng)采用絞車牽引的方式，存在效率低、人工搬運(yùn)軌道勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差等缺點(diǎn)。而新型的可轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)距離自動(dòng)化自移設(shè)備組，通過引入電液控制技術(shù)及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可有效提升設(shè)備列車自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)錨固牽引裝置帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備列車的交替前移，同時(shí)，末采期間設(shè)備列車可轉(zhuǎn)彎至相鄰工作面巷道，提高資源回收率。

一、礦用電控液壓移動(dòng)列車組設(shè)計(jì)

1.礦用電控液壓移動(dòng)列車組的組成

礦用電控液壓移動(dòng)列車系統(tǒng)由多節(jié)液壓移動(dòng)單車和管纜存儲(chǔ)裝置組成，安裝在煤礦綜采（放）工作面順槽，用于安裝、固定、存儲(chǔ)、牽移移動(dòng)變壓器、組合開關(guān)、乳化液泵站、液箱、綜保、工具箱、備件箱及高低壓電纜、液壓膠管等，是一種替代傳統(tǒng)的絞車鋼絲繩牽引設(shè)備列車方式。工作面向前推進(jìn)一段距離后，由電液控制或手動(dòng)操控對(duì)列車組進(jìn)行集中控制，通過列車的移動(dòng)機(jī)構(gòu)完成整套電站設(shè)備向前移動(dòng)。

礦用電控液壓移動(dòng)列車組各列車之間采用剛性連接板連接，自移軌道間用鉸接軌道連接段連接。主液壓管路貫穿所有車輛，列車組動(dòng)力源直接取自乳化液泵站。礦用電控液壓移動(dòng)列車組和與之配套的電纜支架軌道車為綜采工作面供電、供液、輔助設(shè)備和電纜、管線承載、牽移提供一體化解決方案。礦用電控液壓移動(dòng)列車組以液壓為動(dòng)力，自帶軌道，具有高度集成列車自移、行走調(diào)偏、末采拐彎、管纜隨動(dòng)、防掉道等功能。礦用電控液壓移動(dòng)列車組的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)圓班移動(dòng)一次設(shè)備列車，同時(shí)降低材料的投入和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高安全管理水平和工作效率。

2.KDYZ40-40/2000礦用電控液壓移動(dòng)列車組及單車的組成與結(jié)構(gòu)

KDYZ40-40/2000礦用電控液壓移動(dòng)列車組主要由單車、連接板、軌道連接段、液壓管路、操控裝置及其他附件組成，列車數(shù)量及長(zhǎng)度根據(jù)承載任務(wù)而定。列車組單車采用車軌一體結(jié)構(gòu)，車體與軌道通過推移油缸、提軌器連成一體，主要由車體、自移軌道、輔助支撐油缸、輔助支撐滑靴、推拉油缸、糾偏裝置、提軌器、液壓管路、電纜橋架等組成，如圖1所示。

圖1 礦用電控液壓移動(dòng)列車組單車結(jié)構(gòu)示意圖

二、礦用電控液壓移動(dòng)列車組工作原理

設(shè)備列車靜止?fàn)顟B(tài)：軌道著地，通過輪組、軌道支撐車體。設(shè)備列車的推進(jìn)工作分為車體的向前推進(jìn)、車體及自移軌道抬升、自移軌道的拉移跟進(jìn)、車體及自移軌道落地四個(gè)步驟。

第1步，車體向前推進(jìn)：推拉油缸換向閥動(dòng)作，推拉油缸活塞桿伸出，推動(dòng)車體沿自移軌道前進(jìn)。

第2步，車體及自移軌道抬升：輔助支撐機(jī)構(gòu)換向閥動(dòng)作，輔助支撐機(jī)構(gòu)伸出，輔助支撐滑靴對(duì)車體形成支撐；同時(shí)，帶動(dòng)車體及自移軌道上升脫離地面。

第3步，自移軌道的拉移跟進(jìn)：推拉油缸換向閥反向動(dòng)作，推拉油缸活塞桿收回，拉動(dòng)自移軌道向前跟進(jìn)。

第4步，車體及自移軌道落地：輔助支撐機(jī)構(gòu)換向閥反向動(dòng)作，輔助支撐機(jī)構(gòu)縮回，帶動(dòng)輔助支撐滑靴上升脫離地面；同時(shí)，自移軌道與車體著地。

此為一個(gè)工作循環(huán)。每次要待上一步動(dòng)作完成后才可操作下一個(gè)動(dòng)作。

三、礦用電控液壓移動(dòng)列車組特點(diǎn)

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，運(yùn)行安全性高

（1）車體采用型材焊接成框架結(jié)構(gòu)，兩端碰頭與車體框架為一整體，車體上面鋪設(shè)高強(qiáng)度鋼板，整體結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度大，承載設(shè)備重量可達(dá)40t。

（2）牽移力大，單車推進(jìn)力可達(dá)235kN，即使有煤泥也不會(huì)阻礙牽移。

（3）單車布置四顆支撐油缸，單車最大支撐力可達(dá)942kN；移動(dòng)軌道與輔助支撐滑靴底部都焊有防滑筋，增大與巷道地面摩擦阻力，可有效杜絕在上下坡巷道中“跑車”事故。

（4）自移軌道采用30kg/m、38kg/m型軌道，軌道間用型材作為橫梁，將軌道焊接成框架結(jié)構(gòu)，軌道底部焊有防滑筋。

（5）行走輪材質(zhì)為ZG400，經(jīng)過熱處理、粗車、精車等工藝完成，軸承內(nèi)加注70%鋰基酯潤(rùn)滑脂，行走輪兩端設(shè)置密封，防止水分、灰塵進(jìn)入，滿足使用要求。

（6）所有車輛以連板、自移軌道通過連接段鉸接為一整體，能適應(yīng)巷道底板高低起伏的地質(zhì)條件；車輛輪對(duì)在軌道內(nèi)運(yùn)行不受巷道地面情況影響，運(yùn)行更平穩(wěn)。

（7）每節(jié)列車都設(shè)有電纜存放架，將高壓電纜、乳化液管、控制電纜及水管分類存放，與車輛整體同步前進(jìn)，從而確保高壓電纜、乳化液管、控制電纜及水管在運(yùn)行時(shí)不受牽拉。

2.集中控制用人少，人力消耗小，材料設(shè)備投入少

（1）列車組以工作面泵站為動(dòng)力源，以升降千斤頂和推移千斤頂為執(zhí)行元件，車體與軌道互為行走支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)車體之間交替邁步行走；不需要配備絞車、電氣設(shè)備及人工循環(huán)鋪設(shè)軌道，減少材料消耗和人力消耗。

（2）列車組采用電液控或手動(dòng)控制、集中控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備列車系統(tǒng)整體遷移，操作簡(jiǎn)單，減少了操作人員。

（3）每節(jié)列車都具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)，列車組單車可以自由組合，實(shí)現(xiàn)組列、分組、單車運(yùn)行。

3.適用性高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏及末采拐彎

（1）精確的車軌矢軌設(shè)計(jì)，有效限制了車體運(yùn)行跑偏。

（2）獨(dú)特的抱軌提軌器結(jié)構(gòu)，有效限制了車體運(yùn)行跑偏。

（3）設(shè)置調(diào)偏裝置，能對(duì)列車組運(yùn)行過程中跑偏進(jìn)行有效糾偏，也可實(shí)現(xiàn)列車組末采時(shí)拐任意角度的彎，實(shí)現(xiàn)煤炭資源回收最大化。

四、工程實(shí)踐

陜煤集團(tuán)神木張家峁井田可采和局部可采煤層共有7層，分別為2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2、5-3號(hào)煤層，其中主采煤層為2-2、3-1、4-2、5-2號(hào)煤層，設(shè)計(jì)采高分別為7.5m、2.8m、3.7m、5.7m，各主采煤層工作面長(zhǎng)度均為300m。

張家峁礦井各煤層回采工作面均采用單一長(zhǎng)壁采煤法，綜合機(jī)械化一次采全高回采工藝，后退式推進(jìn)，全部垮落法管理頂板。工作面末采期間，如膠運(yùn)順槽采用傳統(tǒng)的絞車牽引單軌吊及設(shè)備列車，為提高資源回收率，需提前將電纜、油脂、工具箱及阻化泵列車等回撤，設(shè)備列車由260m縮短至170m，工作面轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度為40m，因此，工作面停采線與膠運(yùn)順槽機(jī)頭卸載點(diǎn)間距不得小于210m。而膠運(yùn)順槽采用KDYZ40-40/2000礦用電控液壓移動(dòng)列車組，設(shè)備列車可整體直接拐彎至相鄰工作面輔助回撤通道，工作面停采線與膠運(yùn)順槽機(jī)頭卸載點(diǎn)間距只需考慮帶式輸送機(jī)及工作面轉(zhuǎn)載機(jī)布置，不受設(shè)備列車布置影響，間距不小于130m即可滿足要求。

綜上兩種設(shè)備列車，礦用電控液壓移動(dòng)列車組的設(shè)計(jì)應(yīng)用使礦井每個(gè)綜采工作面增加煤柱回收80m。礦井2-2、3-1、4-2、5-2號(hào)煤層每個(gè)綜采工作面分別增加資源回收量22萬噸、9萬噸、11.6萬噸、17.6萬噸。

五、結(jié)論

轉(zhuǎn)彎邁步式自移設(shè)備列車組設(shè)計(jì)以工作面泵站為動(dòng)力源，以升降千斤頂和推移千斤頂為執(zhí)行元件，車體與軌道互為行走支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了車體與車體交替邁步行走及組列、分組、單車運(yùn)行。同時(shí)，列車組采用獨(dú)特的抱軌提軌器結(jié)構(gòu)，有效限制了車體運(yùn)行跑偏。此外，列車組調(diào)偏裝置的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)列車組末采時(shí)轉(zhuǎn)任意角度的彎，實(shí)現(xiàn)煤炭資源回收最大化，為煤礦安全高效生產(chǎn)提供了有力保證。