綜采工作面滑靴式自移列車技術應用

李民族

(山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 洪洞 041600)

1 研究使用滑靴式自移列車技術的必要性

隨著綜采工作面機械化程度不斷提高和采煤工藝的不斷更新，綜采工作面上的設備也越來越多。對于這些設備的運輸，礦井目前大多使用傳統有軌絞車鋼絲繩牽引的設備列車運輸技術，這種運輸方法存在投入設備量大、易跑車、掉道，浪費大量人力、物力，在移動過程中存在嚴重的安全隱患;特別是在目前綜采工作面正副順槽巷均采用無軌運輸的情況下，這種傳統的運輸方法暴露了諸多弊端。針對該問題，不少高校、廠家及科研院所進行了相關的研究、設計及試驗工作。

在國內，研究人員和研究單位提出了采用下列運輸裝置：自移式綜采配電設備車，綜采工作面移動變電站自移裝置，無軌膠輪車單通道快速安裝綜采工作面技術，綜采工作面供電電氣列車，綜采工作面電纜滑移裝置，移動設備列車液壓(自移式)拉放車裝置等。

但這些產品或設備，是針對某個問題的改進，相互之間缺乏協調性，均沒有從整體上或根本上解決綜采工作面所面臨的諸多問題，這樣將不利于礦井的安全生產。

山西霍寶干河煤礦在這些方面進行了大膽的研究和探索，在無軌運輸技術研究及應用方面得到了較快發展，并取得了較大成績。但隨著無軌運輸技術應用的不斷深入，相關的一些技術問題也越發明顯，主要有：1)綜采工作面使用傳統有軌絞車鋼絲繩牽引的設備列車運輸，這種運輸方法存在投入設備量大、易跑車、掉道，浪費大量人力、物力，且在移動過程中存在嚴重的安全隱患。2)有軌運輸過程中，作業人員頻繁鋪軌和牽引運輸作業，增加了作業人員勞動強度，降低了作業人員的安全系數。3)通常設備列車靠回柱絞車牽引，易引起跑車并且機動性差，不可以隨時進行移動，并且移動速度慢，在7°以上的坡道上行走存在列車自滑移現象，整體穩定性差，帶來了相應運輸難題，給生產安全造成困難。

針對上述問題，山西霍寶干河煤礦與廠家合作進行了滑靴式自移設備列車技術的研究與試驗工作，研制出綜采工作面滑靴式自移設備列車系統。該系統借鑒掩護式支架行走原理，有效地應用國內外現有的綜采巷道無軌運輸技術，科學合理地選擇運輸設備的形式和參數，克服了易跑車、掉道等缺陷，從根本上解決了有軌運輸所帶來的一系列問題;既節省了材料成本，又提高了運行效率，具有廣闊的應用前景。

本項目研究成果對于推動山西霍寶干河有限公司乃至煤炭行業綜采工作面設備列車運行技術改革的進程有著重要的理論與實踐意義。

2 工業概況

1)綜采巷道地質條件。干河煤礦綜采巷道斷面形狀為矩形，支護形式為錨、網、梁 、錨索支護，巷道凈寬4．8 m，凈高3．7 m，凈斷面17．76 m2，長度1 850 m。巷道直接底為泥巖，厚度為2～3．5 m，巖性特征為深灰、灰黑色，局部相變為薄層細砂巖，水平、脈狀層理，致密較硬f=4．0。老底為中砂巖(K7)，厚度為2～11 m，巖性特征灰白色，石英為主，含少量暗色礦物及少量泥質包體，次圓狀，鈣質膠結較堅硬。

2)設備列車使用的狀況。干河煤礦原2－101綜采工作面使用傳統的回柱絞車鋼絲繩牽引的有軌式設備列車，列車上承載著大量的重型設備(如負荷中心、乳化液泵站)及輔助材料，運行時極不方便，需要經常進行道軌的拆裝鋪設，消耗大量的人力、物力，效率低，并且絞車運輸易發生嚴重跑車事故，安全管理難度較大。為了解決這個問題，2010、2011年先后在2－106、2－100綜采工作面借鑒掩護式支架行走原理，提出了使用滑靴式設備列車，采用自移裝置，增設抬底油缸和推移千斤頂，實現無軌自移運輸，取消了軌道運輸，節約人力，提高工效，并且提高了安全系數。

3 工作原理和結構

3．1 設備列車工作原理

滑靴式自移設備列車是根據綜采工作面正巷或副巷無軌道時專門設計的自移式設備列車，該列車運行為邁步自移式，解決了通常設備列車靠絞車牽引的弊病，使設備列車行走更加安全可靠。

該設備列車主要由滑靴式平板車、導向推桿、推移千斤頂、抬底千斤頂、連接梁、電纜槽、電纜車等件組成。

1)滑靴式平板車。滑靴式平板車是乘載各類設備的車輛，與設備連接，固定方式按不同設備配置。該平板車承載能力20 t以上，外形尺寸4 500 mm×1 500 mm×500 mm。

2)導向推桿。導向推桿分為前后推桿，前推桿一端與推移千斤頂連接，一端上平面與抬底千斤頂接著;后推桿前端與前推桿后端連接，后推桿后端與前推桿前端連接形成一道導向軌道，使滑靴式平板車運行時能沿軌道運行，以防止列車跑偏。

3)推移、抬底千斤頂。設備列車前行時由推移千斤頂活塞桿伸出推動導向推桿，而導向推桿前端由抬底千斤頂壓住，導向推桿對地面產生較大的摩擦阻力，致使平板車向前移動，見圖1。

圖1 滑靴式自移設備列車工作原理示意圖

4)連接梁。連接梁是設備列車相互間的連接件，使用時可以將所有列車連接，也可按設備質量大小分組進行連接，也可不連接單個車輛單獨運行(建議按分組連接方式)。

5)電纜槽。電纜槽設置在設備列車的一側，所有電纜管路存放于內，平板車之間電纜為拖懸設置，如平板車需相對運行時拖懸弧度加大，以保證列車運行時電纜不被損傷。

6)電纜車。電纜車是在滑靴式平板車的基礎上利用液壓支柱的升降原理，采用單軌吊形式進行懸掛電纜。可根據敷設電纜距離增減。電纜車由銷軸橫向連接，并由牽引架與平板車連接，在平板車行走時拖動電纜車同步運行。由于列車行走與回采工作面往往不能同步，在滑靴式平板車增設了液壓單體支柱以及電纜單軌吊，能夠根據巷道的高低調整電纜懸掛高度，并且可以存放電纜45～60 m，也就是在工作面完成15個循環以上后可集中移動設備列車一次;同時與單獨的電纜單軌吊相比，省去了移動單梁的工作，使工作面工作循環更加合理完善，減輕了工人的 勞動強度，更加安全可靠，見圖2。

圖2 電纜車結構示意圖

3．2 設備列車液壓推力計算

設備列車液壓推力計算見表1。

表1 設備列車液壓推力計算

3．3 設備列車液壓控制原理圖

設備列車液壓控制原理示意圖見圖3。

4 工業性試驗效果

1)滑靴式自移列車解決了通常設備列車靠回柱絞車牽引易跑車等弊病，使設備列車運行更加安全可靠，在0°～10°度的坡道上行走自如，不存在列車自滑移現象。

2)靴式自移列車縮短了設備列車移動時間，降低材料成本的投入。

圖3 設備列車液壓控制原理示意圖

3)避免了作業人員使用有軌運輸時頻繁鋪軌和頻繁牽引運輸作業，降低了作業人員勞動強度，保障了作業人員的安全。

4)整體性強，可以隨時進行及移動并且速度快，效果好。

5)根據工作巷道的生產條件設計定制不同規格、不同尺寸的滑靴式自移列車，以便于井下運輸，滿足實際生產需要。

6)纜運輸車與傳統的電纜單軌吊相比，省去了移動單梁的工作，使工作面工作循環更加合理完善，減輕了工人的勞動強度，更加安全可靠。

5 結語

為適應礦井生產的快速發展要求，達到安全、高產高效進行煤炭開采，對礦井機械化的應用，提出了更高的要求。隨著礦井無軌化運輸的提升，逐步減少小絞車的應用，干河煤礦首次在106回采工作面正巷對滑靴式自移列車進行了試運行，充分發揮了該設備效能，取得了良好的效果。使得綜采工作面的安全生產得到了保障，極大地提高了生產效率。