自移式管纜拖車裝置在綜采工作面的運用

張勇

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

0 引言

目前綜采工作面開關列車前部電纜及液壓膠管存儲、拖移一直使用傳統的安裝在巷道頂部的單軌吊，因安裝在巷道頂部，對巷道頂板結構形狀要求較高，同時在回采期間，需要投入大量人員拆、裝單軌吊軌道及打吊掛錨桿，人員在設備下方及登高作業，安全隱患大，浪費人工及材料費。綜采工作面正在逐步向高產高效本質安全型礦井發展，安全、高效的新型礦用自移式管纜托車裝置應運而生。該裝置布置在煤礦井下綜采工作面順槽巷道設備列車前端至工作面之間，利用設備列車軌道，以液壓為動力，用于暫存和收放工作推進后采煤機、運輸機、轉載機、破碎機等與開關列車之間的動力電纜、供回液膠管、控制線纜的專用設備。

1 基本概況

泊江海子井田位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區境內的泊江海子鎮，主采煤層為3-1煤，煤層傾角1°～3°；綜采工作面設計順槽長度不低于2 900 m，工作面長度為240 m。綜采工作面膠運、輔運順槽為矩形斷面，南北方向俯采布置，順槽局部地段傾角可達0°～8°，膠運順槽尺寸5.8 m×3.8 m(寬×高)，輔運輸順槽尺寸5.2 m×3.6 m(寬×高)。兩順槽布置邁步自移超前液壓支架進行回采，膠順布置長度為27 m，輔順布置36 m。目前礦井已回采完113101、113102工作面，這2個工作面一直使用傳統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個工作面回采過程中使用單軌吊，發現了很多弊端，需投入大量人員拆裝起吊軌道及打吊掛錨桿，在拖動電纜、膠管時需要3～4個人配合協調用慢絞拉移才能完成，勞動強度大。在較大斜度段的巷道中，用慢絞拉移單軌吊時，存在膠管電纜自動下放滑動，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113106綜采工作面開始使用新型的自移式管纜拖車裝置。

2 設備特點

1) 電纜、膠管只需工作面設備安裝時，一次性鋪設在管纜拖車上，生產過程中，不需要再用人工進行任何的拆裝設備，避免了原有單軌吊每班登高作業，拆裝單軌吊軌道的環節，減輕工人勞動強度。

2) 設備使用綜采工作面的乳化液泵站為動力源，不需另配備液壓系統。操作簡單、安全，在回采過程中，自移裝置前后移動由端頭工統一負責操作，只需一個人操作閥柄即可完成，操作靈活方便。

3) 設備體積小、質量輕。安裝方便，各部件均可獨立拆裝，運輸方便。

4) 動力車采用懸浮式液壓制動器，對軌道精度及強度要求一般，可適應起伏變化大的巷道。制動器采用彈簧、液壓雙保險設計，具備高可靠性。正常工作時采用液壓、彈簧聯合制動，制動力大，具有失效制動保護。

3 設備構成

與傳統的單軌吊結構不同,如圖1所示，自移式管纜拖車裝置主要由電纜小車、動力車、管纜托架、支架、連接裝置、液壓系統等部分組成。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，升降桿可在支腿內上下滑動，行程約為700 mm，可實現電纜高度的調整(本套裝置調定高度支架最上端到地面的高度為2 600 mm)。調整好電纜高度后用卡套鎖緊，同時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鏈連接，動力車之間通過油缸連接,如圖2、3所示。電纜小車和動力車外觀及內部結構如圖4、5所示。

圖1 傳統的單軌吊

圖2 電纜小車及管纜托架

圖3 動力車

圖4 電纜小車示意圖

圖5 動力車示意圖

本套裝置由20輛平板車組成，分成4組，每組5輛車(其中2輛為動力車，3輛為電纜小車)，每組車可存儲距離10 m的推移量，每組動力車可單獨移動，也可同時移動。延展后長度為106 m。實現120 m管纜存儲，所有電纜小車收縮至極限位置總長為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布置

圖7 自移式管纜拖車裝置收縮布置

4 主要技術參數

適用巷道傾角： 0°～16°

工作介質： 乳化液

工作壓力： 10～31.5 MPa

單組動力車最大牽引力： 228 kN

推移行程： 2 000 mm

最大運行速度： 20 m/h

鋼軌型號： 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

推移千斤頂長度： 2 300 mm

推移千斤頂(缸徑/活塞桿直徑)： Ф125 mm/Ф80 mm

制動千斤頂(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備列車直接相連，后端有兩種連接方式。

方式一:動力車通過鉸接連桿與輔順超前架連接(開關列和膠帶機分巷布置時)，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-動力電纜車；7-電纜小車；8-圓環鏈條。

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，隨著采煤面的推進電纜小車與超前液壓支架一起移動，通過自身的動力電纜車向前移動，配備20個電纜小車(含4組動力電纜車)，實現100 m電纜存儲自移，100 m電纜小車自移時設備列車不需移動，待電纜小車收縮至極限位置時移動設備列車。電纜小車和超前液壓支架之間的距離不小于3 m(標準軌道長度)，電纜小車每往前移動3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長度為5 500 mm,最小收縮長度為1 500 mm。(4組動力電纜車可單獨移動,也可同時移動。)

方式二：動力車通過鉸接連桿與安裝轉載機機頭上部的剛性結構相連,如圖9所示，開關列和轉載機同巷布置時，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載機頭現場配合

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備列車直接相連，后端與轉載機通過電纜托架相連，隨著采煤面的推進電纜小車與轉載機一起移動，通過自身的動力電纜車向前移動，配備20個電纜小車(含4組動力電纜車)，實現100 m電纜存儲自移，100 m電纜小車自移時設備列車不需移動，待電纜小車收縮至極限位置時移動設備列車。電纜小車和轉載機之間的距離不小于3 m(標準軌道長度)，電纜小車每往前移動3 m即可撤掉一截軌道。電纜小車之間最大展開長度為5 500 mm,最小收縮長度為1 500 mm(4組動力電纜車可單獨移動,也可同時移動)。

1-電纜；2-電纜架;3-電纜托架；4-軌道；5-推移油缸；6-動力電纜車；7-電纜小車；8-圓環鏈條。

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力車往復移動，帶動電纜小車、鉸接連桿的動作，最終將電纜及膠管自動折疊并暫存于小車之間。動力車移動方法如圖11所示，動作一：前動力車制動器松開狀態，后動力車制動器剎車狀態，推移缸準備伸出。動作二：首先推移缸伸出，后動力車不動，前動力車前移。然后前動力車剎車，后動力車松開，推移缸準備收回。動作三：推移缸收回，前動力車不動，后動力車前移。此時完成一個步距。依次循環小車可連續前移。

圖11 動力車操作方式

當設備列車與帶式輸送機分開布置時,如圖8所示，即自移管纜拖車裝置布置在輔順時，綜采工作面采煤機每割一刀，截深865 mm，輔順超前液支架向前移動約900 mm，超前液壓支架與第一輛動力車相連的上部鋪設膠管電纜的鉸接連桿彎曲，人員通過操作液壓閥組，按照動力車操作方式進行操作，先讓前部動力車前移900 mm左右，同時帶動無動力電纜小車也前移，鉸接連桿彎曲存儲管纜，然后前動力車剎車，后動力車松開剎車前移，將超前液壓支架與后動力車之間的彎曲的管纜拉直，依次循環，完成下一個步距。當超前液壓支架前移3次，拆除3 m軌道移到巷道邊。當這組5輛車積存距離達到10 m時，再用上述方法移動相鄰動力組車，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，才開始移動設備列車，將管纜拖車拉至最長狀態，依此循環到下一次移動設備列車。

當開關列車與帶式輸送機同巷布置時,如圖10所示，即自移管纜拖車裝置布置在膠順時，推移方式是綜采工作面采煤機每割一刀，轉載機向前移動約900 mm，然后其他與上述動力車移動方式相同。

自移式電纜存儲裝置最復雜是在巷道為起伏狀態運行，運行過程如圖12所示，下坡時所有動力電纜小車為剎車狀態，坡上電纜小車順坡往下自行滑移。在動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時，會受制動影響停止滑行，不會發生溜車，沖車現象，最大地降低了溜車沖車所造成的安全隱患。上坡時在坡頂連接鋼絲繩會出現拖低現象，坡下小車失去動力，后動力車為剎車，前動力車松開剎車，推移油缸往前伸出，前部電纜小車前移。前動力車為剎車，后動力車松開剎車，推移油缸收回，后部電纜小車前移。依次循環，完成一個步距的移動。

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

6 現場使用效果及經濟效益

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，按照該礦一個工作面從回采開始到結束，計算需投入人工費及錨桿材料費約44.94萬元左右。運用此新型裝置，可以節省這些人工及材料投入費用。

從勞動強度方面看，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工序，安全可靠，操作簡單，只需一個人即可完成，減輕了工人的勞動強度。

從安全生產方面看，節省了很多施工環節，避免了單軌吊錨桿銹蝕斷裂設備下墜、施工人員登高作業及轉運重物傷人等安全隱患，安全性得到很大提高。