井巷電纜吊掛裝置設計

高建博

(晉能控股煤業集團, 山西 大同 037003)

煤礦井下開采普遍使用電纜供電。為了保證有限的井巷空間得到充分利用，同時為了在生產過程中保護電纜外護層不受損害,《煤礦安全規程》要求：在水平巷道或傾角在30°以下的井巷中，電纜應用吊鉤懸掛。為保證井下運料車輛安全通過，電纜的實際吊掛高度一般為3 m.

1 傳統的井巷電纜吊掛方法

目前，礦井巷道內懸掛電纜一般采用人工手動懸掛的方法。根據被懸掛電纜的截面積不同，施工人員的數量不同，一般為4～10人。實際施工過程中，電纜吊掛高度一般為3 m,超過工人正常直立伸臂高度,需要使用鋼梯輔助，施工困難，而且有一定的作業危險性。以井下常用的95 mm2芯電纜計算，電纜質量大約4 kg/m,吊掛1 000 m電纜，需托舉4 t的電纜,勞動強度大。

2 設計思路

設計一種可以連續作業的頂升設備，將電纜由地面頂升至吊掛高度。設備應同時滿足以下要求：

1) 巷道內空間狹窄，設備整體外形尺寸應滿足巷道施工條件。

2) 在作業過程中，設備應有保護電纜外護層不受損傷的技術措施。

3) 設備應有符合煤炭安全標準的獨立動力源，為作業提供可靠動力。

3 設計原理

電纜懸掛過程中，工作人員需要對電纜做功，使電纜產生豎直位移。設計一斜面用于克服垂直提升重力。利用斜面將物體提升到一定高度時，力的作用距離和大小都取決于斜面的傾角。物體與斜面間摩擦力f很小時，可達到很高的效率。在吊掛設備內引入滾動摩擦代替滑動摩擦，以提高設備的機械效率，同時減少電纜外護層的磨損。

4 設計方案

電纜吊掛裝置主要由運動底座、托輥架、托輥、伸縮式液壓缸、頂桿、導向輪等部分組成，見圖1.

1—運動底座；2—托輥架；3—托輥；4—千斤頂；5—頂桿；6—導向輪圖1 電纜吊掛裝置示意圖

1) 托輥架由12#槽鋼焊接而成，長度為5 500 mm，安裝在運動底座上，并且與頂桿相連。托輥架上依次安裝9支托輥。

2) 頂桿一端與托輥架鉸接，另一端嵌入滑軌，并與液壓油缸鉸接。滑軌兩端通過螺栓固定在運動底座側面，對活塞桿與頂桿形成的鉸連接進行約束，使鉸接點只能水平前后運動。

3) 液壓油缸供液裝置安裝在運動底座上，液壓系統原理圖見圖2，由柴油發動機提供動力。當啟動閥開啟時，高壓油進入活塞腔，推動活塞桿伸長，頂桿運動到豎直位置，裝置進入舉升狀態，見圖3.

圖2 液壓系統原理圖

1—運動底座；2—托輥架；3—托輥；4—千斤頂；5—頂桿；6—導向輪圖3 電纜吊掛裝置舉升示意圖

4) 托輥架上部焊接電纜導向輪。導向輪沿托輥架兩邊對稱分布,在裝置運行過程中，起到防止電纜跑偏掉落的作用。

5 電纜吊掛裝置工作過程

1) 需要吊掛電纜時，由人工將電纜端頭抬起，保持托輥架水平，將吊掛裝置托輥架移動至電纜下。將電纜端頭綁扎在托輥架上，防止舉升過程中電纜滑落。

2) 操作液壓油缸伸長，頂桿由水平位置進入豎直位置,電纜亦隨之起升。用“U”型卡扣將電纜端頭錨固在井巷壁幫上，并將托輥架綁扎點松開。

3) 電纜吊掛裝置沿井巷移動。移動過程中，裝置將電纜中間區段依次頂升至吊掛高度。同時，工作人員間隔1～3 m在壁幫上設置吊掛鉤，并配合車速，將掛鉤提起，鉤在電纜下側，完成電纜吊掛工作。

6 實際應用效果分析

某礦8119巷道進行電纜吊掛作業時采用電纜吊掛裝置，與5119巷道電纜吊掛作業過程進行對比：

1) 電纜吊掛效率得到提高。5119巷道電纜吊掛作業時，8名工作人員，11個工作班次(每班次6小時)，完成1 100 m電纜吊掛任務。8119巷道應用電纜吊掛設備作業時，只需3名工作人員(1人負責駕駛，2人負責設置掛鉤同時吊掛電纜)，2個工作班次(每班次6小時)，完成1 300 m電纜吊掛任務。

2) 工人勞動強度降低。未采用電纜吊掛裝置時，一次吊掛任務中，工作人員需要將4 t左右的電纜舉升3 m左右高度，勞動量大。采用電纜吊掛裝置后，電纜舉升工作由裝置完成,工作人員主要設置吊掛鉤，并將電纜推入電纜鉤內。

3) 電纜外皮得到有效保護。未采用電纜吊掛裝置時，工作人員吊掛電纜過程中，電纜沿井巷底拖動。電纜外皮容易受到尖銳物體損傷。采用電纜吊掛裝置后，電纜外皮僅與托輥發生滾動摩擦，最大程度保護電纜外皮不受損傷。

4) 保障工作人員在工作過程中的人身安全。未采用電纜吊掛裝置時，工作人員吊掛電纜過程中，需要用鋼梯進行登高作業，井巷內空間狹小，工作環境復雜，曾多次發生鋼梯滑倒，工作人員摔傷的事故。采用電纜吊掛裝置后，工作人員可以配戴安全帶站在電纜吊掛裝置上作業。

7 結 語

設計的電纜吊掛裝置可以提高電纜吊掛效率、降低勞動強度、有效保護電纜外皮，在工作過程中保障工作人員的人身安全。該裝置的應用有效解決了井巷電纜吊掛困難問題，尤其對質量大的電纜吊掛適用，具有一定的推廣價值。