無極繩在采煤機拖纜中的應用

尹朝陽

(四川華鎣山廣能(集團)有限責任公司， 四川 廣安 638600)

0 引言

四川華鎣山廣能(集團)有限責任公司主要開采大傾角煤層和薄煤層，采煤方法為綜采[1-2]。在多年采煤機械化的實踐中，大傾角煤層條件下的采煤機拖纜很難順暢，薄煤層綜采的采煤機拖纜也存在問題。通過分析研究，設計了一種無極繩原理的輔助拖纜裝置，并經反復改進逐漸完善了該裝置，取得了較好的效果。

1 大傾角煤層工作面采煤機拖纜存在的主要問題

大傾角煤層工作面采煤機拖纜存在的主要問題是，采煤機下行時電纜夾大多會自動下滑，但在工作面煤層傾角不均勻和煤矸卡阻時又不能自動下滑[3]。大傾角煤層工作面采煤機拖纜正常狀態如圖1所示，電纜夾最多疊兩層。而當采煤機下行中遇電纜夾不能自動下滑時，采煤機繼續下行時電纜夾就自動疊三層，如圖2所示。當疊三層到一定程度時，其二、三層電纜夾卻突然自動下滑，這就可能導致電纜夾被甩出電纜槽，會拉斷電纜夾或電纜，且下方的看纜工或其他人員也會受到傷害。

2 薄煤層工作面采煤機拖纜存在的問題

1) 采煤機在工作面調頭時管纜翻轉不便。如圖3所示，薄煤層綜采面平均采高約1 m，電纜槽深只有320 mm，電纜槽上又橫著采煤機拖纜臂，故采煤機調頭時，電纜、水管、拖纜繩(鏈)的翻轉都很費力。特別是電纜，采煤機的主電纜外徑較大，一般為70 mm左右，彎曲內半徑應大于150 mm。采煤機調頭時電纜就首先要在采煤機拖纜臂附近彎曲成180°，主電纜彎曲180°后的總高應為70×2+150×2=440 mm，而電纜槽沒有那么深，有時電纜槽底還存放有一層管纜。因此，每次采煤機調頭時為了翻轉管纜都需要用力壓彎主電纜，既費力，又無法保證主電纜的合格彎曲半徑。

1-來自順槽的電纜水管; 2-工作面輸送機尾; 3-電纜槽; 4-電纜夾固定卡; 5-采煤機; 6-采煤機拖纜臂; 7-電纜夾; 8-工作面輸送機頭。圖1 大傾角煤層工作面采煤機拖纜正常狀態

1-來自順槽的電纜水管; 2-工作面輸送機尾; 3-電纜槽; 4-電纜夾固定卡; 5-采煤機; 6-采煤機拖纜臂; 7-電纜夾; 8-工作面輸送機頭。圖2 采煤機下行中電纜夾不下滑時自動疊三層的狀態

1-采煤機滾筒; 2-液壓支架頂梁; 3-采煤機電纜和水管; 4-采煤機拖纜臂; 5-電纜槽。圖3 薄煤層采煤機配套斷面

2) 管纜不能用電纜夾保護。薄煤層綜采面煤層傾角一般在10°左右，其采煤機電纜和水管由機巷進入工作面后到電纜槽[4]。如圖4所示，采煤機從工作面上口開到工作面下口時，管纜在工作面中部留下第一個轉彎。采煤機再從工作面下口往工作面上口開時，管纜又轉一次彎。當采煤機快開到工作面上口開時，這兩個彎就要先經重疊然后拉直。由此可見，管纜重疊最大高度在兩個彎重疊處。如果管纜設了電纜夾保護，電纜夾厚150 mm左右，電纜夾所需的內彎曲半徑R≈150 mm。因此，電纜夾重疊最大高度為150×3+150×4=1 050 mm。然而，從電纜槽底到液壓支架頂梁下的實際空間高卻只有約660 mm，顯然無法用電纜夾。不用電纜夾時，又存在管纜在轉彎處實際彎曲半徑小、轉彎處的管纜長期斜靠在電纜槽的一幫上拖動磨損快、轉彎處的管纜容易掛電纜槽接頭等弊端。

1-電纜槽底； 2-電纜夾第一彎； 3-電纜夾第二彎； 4-電纜夾； 5-電纜； 6-采煤機。圖4 薄煤層采煤機拖纜狀況

3 解決方案

解決方案如圖5所示。該方案是在原有拖纜做法的基礎上，根據無極繩原理增加了一套拖纜輔助裝置[5]。該裝置由1根鋼絲繩(鋼絲繩直徑約12 mm，長度約為2倍工作面長)、3個鋼絲繩轉向滑輪、1個電纜夾轉向滑輪、多個(最好每節電纜槽底設1個)鋼絲繩導向滑輪、1根小直徑千斤頂組成。由圖5可見，鋼絲繩的一端固定在采煤機上，另一端先穿過連接在千斤頂上的轉向滑輪1，再到電纜槽下方，經電纜槽下方的各導向滑輪到工作面輸送機頭(尾)轉向滑輪3，繞過轉向滑輪3后到轉向滑輪2，繞過轉向滑輪2后到機頭(尾)固定樁固定。千斤頂用工作面的乳化液。

4 使用效果分析

設置該套拖纜輔助裝置后，各種工作面都能實現3個目標：一是電纜夾在電纜槽內最多兩層，不出現疊三層；二是采煤機管纜都能用電纜夾保護；三是采煤機在工作面調頭時，不必翻管纜和拖纜繩。這套拖纜輔助裝置中，其小直徑千斤頂比較重要。由于鋼絲繩使用中存在拉長，當工作面傾角不是很大時，如果沒有該千斤頂，采煤機調頭往電纜夾轉向滑輪方向運行時，采煤機處的拖纜繩(鏈)就會出現松弛，采煤機處的電纜和水管就不能與采煤機同向同步行進，拖纜繩(鏈)松馳較多時就會影響采煤機正常運行。在初試時并未注意到此問題，問題出現后先增設彈簧來張緊鋼絲繩，彈簧張緊效果不理想，后改用了有1～2個拉力的千斤頂來張緊。為保證使用效果，使用中當千斤頂活塞桿伸出量≤50 mm時要及時收緊鋼絲繩。每次收緊鋼絲繩時，要注意不能將千斤頂活塞桿完全拉出，因為當完全拉出時鋼絲繩所受拉力就會超過設計值。當采煤工作面傾角全部≥350°時，電纜夾會自動下滑，因此可不用拖纜輔助裝置。

1-工作面輸送機尾; 2-千斤頂; 3-鋼絲繩轉向滑輪1; 4-鋼絲 繩; 5-電纜槽; 6-采煤機; 7-拖纜臂; 8-電纜夾; 9-電纜夾轉 向滑輪; 10-兩滑輪間連接件; 11-鋼絲繩轉向滑輪2; 12-繩頭 固定樁; 13-鋼絲繩轉向滑輪3; 14-工作面輸送機頭; 15-鋼絲 繩導向滑輪; 16-電纜夾固定卡; 17-來自順槽的電纜水管。圖5 拖纜輔助裝置

5 結論

四川華鎣山廣能(集團)有限責任公司在多年的綜采實踐中，根據無極繩的原理設計了一套拖纜輔助裝置，并逐漸完善了該裝置。采用該裝置后，在各種工作面電纜夾都不會疊3層，使電纜槽內的采煤機管纜都能用電纜夾保護，且采煤機在工作面調頭時管纜和拖纜繩(鏈)不需翻轉，采煤機拖纜順暢，管纜故障率低，壽命長,其做法可供類似條件的煤礦借鑒。