自移式管纜拖車裝置在綜采工作面的運(yùn)用

張勇

(淮河能源西部煤電集團(tuán) 泊江海子礦綜采隊(duì)， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

0 引言

目前綜采工作面開關(guān)列車前部電纜及液壓膠管存儲(chǔ)、拖移一直使用傳統(tǒng)的安裝在巷道頂部的單軌吊，因安裝在巷道頂部，對(duì)巷道頂板結(jié)構(gòu)形狀要求較高，同時(shí)在回采期間，需要投入大量人員拆、裝單軌吊軌道及打吊掛錨桿，人員在設(shè)備下方及登高作業(yè)，安全隱患大，浪費(fèi)人工及材料費(fèi)。綜采工作面正在逐步向高產(chǎn)高效本質(zhì)安全型礦井發(fā)展，安全、高效的新型礦用自移式管纜托車裝置應(yīng)運(yùn)而生。該裝置布置在煤礦井下綜采工作面順槽巷道設(shè)備列車前端至工作面之間，利用設(shè)備列車軌道，以液壓為動(dòng)力，用于暫存和收放工作推進(jìn)后采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等與開關(guān)列車之間的動(dòng)力電纜、供回液膠管、控制線纜的專用設(shè)備。

1 基本概況

泊江海子井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東勝區(qū)境內(nèi)的泊江海子鎮(zhèn)，主采煤層為3-1煤，煤層傾角1°～3°；綜采工作面設(shè)計(jì)順槽長(zhǎng)度不低于2 900 m，工作面長(zhǎng)度為240 m。綜采工作面膠運(yùn)、輔運(yùn)順槽為矩形斷面，南北方向俯采布置，順槽局部地段傾角可達(dá)0°～8°，膠運(yùn)順槽尺寸5.8 m×3.8 m(寬×高)，輔運(yùn)輸順槽尺寸5.2 m×3.6 m(寬×高)。兩順槽布置邁步自移超前液壓支架進(jìn)行回采，膠順布置長(zhǎng)度為27 m，輔順布置36 m。目前礦井已回采完113101、113102工作面，這2個(gè)工作面一直使用傳統(tǒng)的安裝在巷道頂部的單軌吊，用于暫存和收放電纜、膠管及控制線纜。通過這2個(gè)工作面回采過程中使用單軌吊，發(fā)現(xiàn)了很多弊端，需投入大量人員拆裝起吊軌道及打吊掛錨桿，在拖動(dòng)電纜、膠管時(shí)需要3～4個(gè)人配合協(xié)調(diào)用慢絞拉移才能完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大。在較大斜度段的巷道中，用慢絞拉移單軌吊時(shí)，存在膠管電纜自動(dòng)下放滑動(dòng)，造成起吊錨桿斷裂，單軌吊大面積墜落事故，存在極大的安全隱患。所以在第3個(gè)113106綜采工作面開始使用新型的自移式管纜拖車裝置。

2 設(shè)備特點(diǎn)

1) 電纜、膠管只需工作面設(shè)備安裝時(shí)，一次性鋪設(shè)在管纜拖車上，生產(chǎn)過程中，不需要再用人工進(jìn)行任何的拆裝設(shè)備，避免了原有單軌吊每班登高作業(yè)，拆裝單軌吊軌道的環(huán)節(jié)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

2) 設(shè)備使用綜采工作面的乳化液泵站為動(dòng)力源，不需另配備液壓系統(tǒng)。操作簡(jiǎn)單、安全，在回采過程中，自移裝置前后移動(dòng)由端頭工統(tǒng)一負(fù)責(zé)操作，只需一個(gè)人操作閥柄即可完成，操作靈活方便。

3) 設(shè)備體積小、質(zhì)量輕。安裝方便，各部件均可獨(dú)立拆裝，運(yùn)輸方便。

4) 動(dòng)力車采用懸浮式液壓制動(dòng)器，對(duì)軌道精度及強(qiáng)度要求一般，可適應(yīng)起伏變化大的巷道。制動(dòng)器采用彈簧、液壓雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，具備高可靠性。正常工作時(shí)采用液壓、彈簧聯(lián)合制動(dòng)，制動(dòng)力大，具有失效制動(dòng)保護(hù)。

3 設(shè)備構(gòu)成

與傳統(tǒng)的單軌吊結(jié)構(gòu)不同,如圖1所示，自移式管纜拖車裝置主要由電纜小車、動(dòng)力車、管纜托架、支架、連接裝置、液壓系統(tǒng)等部分組成。小車位于礦用30 kg/m鋼軌及快拆式鋼制枕木上，每根鋼軌長(zhǎng)3 m，便于一人拆卸。支架通過M20的螺栓固定到小車上，管纜托架通過連桿組件鉸接在一起，電纜及膠管固定于管纜托架上。小車之間用圓環(huán)鏈連接，防止小車展開后電纜或膠管受力。支架由支腿、升降桿和卡套等部分組成，升降桿可在支腿內(nèi)上下滑動(dòng)，行程約為700 mm，可實(shí)現(xiàn)電纜高度的調(diào)整(本套裝置調(diào)定高度支架最上端到地面的高度為2 600 mm)。調(diào)整好電纜高度后用卡套鎖緊，同時(shí)在露出最下端的定位孔中插入安全銷，最大限度地確保安全，電纜小車之間通過圓環(huán)鏈連接，動(dòng)力車之間通過油缸連接,如圖2、3所示。電纜小車和動(dòng)力車外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4、5所示。

圖1 傳統(tǒng)的單軌吊

圖2 電纜小車及管纜托架

圖3 動(dòng)力車

圖4 電纜小車示意圖

圖5 動(dòng)力車示意圖

本套裝置由20輛平板車組成，分成4組，每組5輛車(其中2輛為動(dòng)力車，3輛為電纜小車)，每組車可存儲(chǔ)距離10 m的推移量，每組動(dòng)力車可單獨(dú)移動(dòng)，也可同時(shí)移動(dòng)。延展后長(zhǎng)度為106 m。實(shí)現(xiàn)120 m管纜存儲(chǔ)，所有電纜小車收縮至極限位置總長(zhǎng)為66 m，能夠保證工作面40 m的推移量，如圖6、7所示。

圖6 自移管纜拖車裝置伸長(zhǎng)布置

圖7 自移式管纜拖車裝置收縮布置

4 主要技術(shù)參數(shù)

適用巷道傾角： 0°～16°

工作介質(zhì)： 乳化液

工作壓力： 10～31.5 MPa

單組動(dòng)力車最大牽引力： 228 kN

推移行程： 2 000 mm

最大運(yùn)行速度： 20 m/h

鋼軌型號(hào)： 30 kg/m(或可選24 kg/m)

軌距： 900 mm(或可選600 mm)

外供乳化液工作壓力： 10～31.5 MPa

操作方式： 手動(dòng)

推移千斤頂長(zhǎng)度： 2 300 mm

推移千斤頂(缸徑/活塞桿直徑)： Ф125 mm/Ф80 mm

制動(dòng)千斤頂(缸徑/活塞桿直徑)： Ф63 mm/Ф40 mm

5 連接方式及工作原理

5.1 連接方式

在113106綜采工作面使用的自移式管纜拖車裝置，自移最前端電纜小車與設(shè)備列車直接相連，后端有兩種連接方式。

方式一:動(dòng)力車通過鉸接連桿與輔順超前架連接(開關(guān)列和膠帶機(jī)分巷布置時(shí))，安裝間距不小于3 m,如圖8所示。

1-電纜；2-電纜架;3-電纜托架；4-軌道；5-推移油缸；6-動(dòng)力電纜車；7-電纜小車；8-圓環(huán)鏈條。

ZDC-900型自移式管纜托車裝置如圖8所示,最前端電纜小車與設(shè)備列車上部的膠管、電纜托架直接相連，后端與超前液壓支架通過電纜托架相連，隨著采煤面的推進(jìn)電纜小車與超前液壓支架一起移動(dòng)，通過自身的動(dòng)力電纜車向前移動(dòng)，配備20個(gè)電纜小車(含4組動(dòng)力電纜車)，實(shí)現(xiàn)100 m電纜存儲(chǔ)自移，100 m電纜小車自移時(shí)設(shè)備列車不需移動(dòng)，待電纜小車收縮至極限位置時(shí)移動(dòng)設(shè)備列車。電纜小車和超前液壓支架之間的距離不小于3 m(標(biāo)準(zhǔn)軌道長(zhǎng)度)，電纜小車每往前移動(dòng)3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長(zhǎng)度為5 500 mm,最小收縮長(zhǎng)度為1 500 mm。(4組動(dòng)力電纜車可單獨(dú)移動(dòng),也可同時(shí)移動(dòng)。)

方式二：動(dòng)力車通過鉸接連桿與安裝轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭上部的剛性結(jié)構(gòu)相連,如圖9所示，開關(guān)列和轉(zhuǎn)載機(jī)同巷布置時(shí)，安裝間距為9 m,如圖10所示。

圖9 自移式管纜拖車裝置與轉(zhuǎn)載機(jī)頭現(xiàn)場(chǎng)配合

ZDC-900型自移式管纜托車裝置如圖10所示,最前端電纜小車與設(shè)備列車直接相連，后端與轉(zhuǎn)載機(jī)通過電纜托架相連，隨著采煤面的推進(jìn)電纜小車與轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)，通過自身的動(dòng)力電纜車向前移動(dòng)，配備20個(gè)電纜小車(含4組動(dòng)力電纜車)，實(shí)現(xiàn)100 m電纜存儲(chǔ)自移，100 m電纜小車自移時(shí)設(shè)備列車不需移動(dòng)，待電纜小車收縮至極限位置時(shí)移動(dòng)設(shè)備列車。電纜小車和轉(zhuǎn)載機(jī)之間的距離不小于3 m(標(biāo)準(zhǔn)軌道長(zhǎng)度)，電纜小車每往前移動(dòng)3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長(zhǎng)度為5 500 mm,最小收縮長(zhǎng)度為1 500 mm(4組動(dòng)力電纜車可單獨(dú)移動(dòng),也可同時(shí)移動(dòng))。

1-電纜；2-電纜架;3-電纜托架；4-軌道；5-推移油缸；6-動(dòng)力電纜車；7-電纜小車；8-圓環(huán)鏈條。

5.2 工作原理

在自移式管纜拖車裝置中，人員通過液壓閥組操作每組兩輛動(dòng)力車往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)電纜小車、鉸接連桿的動(dòng)作，最終將電纜及膠管自動(dòng)折疊并暫存于小車之間。動(dòng)力車移動(dòng)方法如圖11所示，動(dòng)作一：前動(dòng)力車制動(dòng)器松開狀態(tài)，后動(dòng)力車制動(dòng)器剎車狀態(tài)，推移缸準(zhǔn)備伸出。動(dòng)作二：首先推移缸伸出，后動(dòng)力車不動(dòng)，前動(dòng)力車前移。然后前動(dòng)力車剎車，后動(dòng)力車松開，推移缸準(zhǔn)備收回。動(dòng)作三：推移缸收回，前動(dòng)力車不動(dòng)，后動(dòng)力車前移。此時(shí)完成一個(gè)步距。依次循環(huán)小車可連續(xù)前移。

圖11 動(dòng)力車操作方式

當(dāng)設(shè)備列車與帶式輸送機(jī)分開布置時(shí),如圖8所示，即自移管纜拖車裝置布置在輔順時(shí)，綜采工作面采煤機(jī)每割一刀，截深865 mm，輔順超前液支架向前移動(dòng)約900 mm，超前液壓支架與第一輛動(dòng)力車相連的上部鋪設(shè)膠管電纜的鉸接連桿彎曲，人員通過操作液壓閥組，按照動(dòng)力車操作方式進(jìn)行操作，先讓前部動(dòng)力車前移900 mm左右，同時(shí)帶動(dòng)無動(dòng)力電纜小車也前移，鉸接連桿彎曲存儲(chǔ)管纜，然后前動(dòng)力車剎車，后動(dòng)力車松開剎車前移，將超前液壓支架與后動(dòng)力車之間的彎曲的管纜拉直，依次循環(huán)，完成下一個(gè)步距。當(dāng)超前液壓支架前移3次，拆除3 m軌道移到巷道邊。當(dāng)這組5輛車積存距離達(dá)到10 m時(shí)，再用上述方法移動(dòng)相鄰動(dòng)力組車，將第一組積存的管纜拉直，積存到第二組，以此類推，直至4組車全部收縮至極限位置時(shí)，才開始移動(dòng)設(shè)備列車，將管纜拖車?yán)磷铋L(zhǎng)狀態(tài)，依此循環(huán)到下一次移動(dòng)設(shè)備列車。

當(dāng)開關(guān)列車與帶式輸送機(jī)同巷布置時(shí),如圖10所示，即自移管纜拖車裝置布置在膠順時(shí)，推移方式是綜采工作面采煤機(jī)每割一刀，轉(zhuǎn)載機(jī)向前移動(dòng)約900 mm，然后其他與上述動(dòng)力車移動(dòng)方式相同。

自移式電纜存儲(chǔ)裝置最復(fù)雜是在巷道為起伏狀態(tài)運(yùn)行，運(yùn)行過程如圖12所示，下坡時(shí)所有動(dòng)力電纜小車為剎車狀態(tài)，坡上電纜小車順坡往下自行滑移。在動(dòng)力電纜小車剎車的作用下，待電纜小車滑移至極限展開狀態(tài)時(shí)，會(huì)受制動(dòng)影響停止滑行，不會(huì)發(fā)生溜車，沖車現(xiàn)象，最大地降低了溜車沖車所造成的安全隱患。上坡時(shí)在坡頂連接鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)拖低現(xiàn)象，坡下小車失去動(dòng)力，后動(dòng)力車為剎車，前動(dòng)力車松開剎車，推移油缸往前伸出，前部電纜小車前移。前動(dòng)力車為剎車，后動(dòng)力車松開剎車，推移油缸收回，后部電纜小車前移。依次循環(huán)，完成一個(gè)步距的移動(dòng)。

1-電纜架；2-電纜小車;3-電纜托架；4-推移油缸；5-后動(dòng)力車；6-前動(dòng)力車；7-圓環(huán)鏈條。

6 現(xiàn)場(chǎng)使用效果及經(jīng)濟(jì)效益

從2018年12月113106綜采工作面投入使用至今，工作面已回采2 560 m，針對(duì)該礦順槽坡度為0°～8°上、下坡，能順暢推移不存在溜車的缺陷，使用效果良好，又繼續(xù)在新安裝的113100接替面投入使用第二套自移式管纜拖車裝置。

減人提效方面看，使用傳統(tǒng)的單軌吊，需要安排3名人員提前打巷道頂部錨桿、每天檢修班2人拆裝單軌吊軌道、每天檢修班3～4人采用慢絞掛鉤頭拉移單軌吊電纜及膠管，按照該礦一個(gè)工作面從回采開始到結(jié)束，計(jì)算需投入人工費(fèi)及錨桿材料費(fèi)約44.94萬元左右。運(yùn)用此新型裝置，可以節(jié)省這些人工及材料投入費(fèi)用。

從勞動(dòng)強(qiáng)度方面看，減去人工打錨桿、拆安單軌吊軌道、檢修班拉移電纜及膠管的繁重勞動(dòng)工序，安全可靠，操作簡(jiǎn)單，只需一個(gè)人即可完成，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

從安全生產(chǎn)方面看，節(jié)省了很多施工環(huán)節(jié)，避免了單軌吊錨桿銹蝕斷裂設(shè)備下墜、施工人員登高作業(yè)及轉(zhuǎn)運(yùn)重物傷人等安全隱患，安全性得到很大提高。