礦用掘進機新型拖攬裝置應用分析

張 路

（晉能控股煤業集團北辛窯煤業有限公司，山西 忻州 036702）

0 引言

掘進機設備的應用不僅提高了掘進速率，也降低了井下工作人員勞動強度，同時基于礦用掘進機設備先進的截割工藝、便于維護的特點，已在各煤礦巷道掘進過程中得到了廣泛的應用。但是掘進機設備在運行過程中，電纜線路如若不能同步沿伸移動，出現電纜線路的擠壓、纏繞甚至拖地等現象，就很容易出現漏電短路事故，嚴重影響到掘進機設備的正常運行。

1 工程背景

某礦高抽巷道長度1600 m，巷道斷面尺寸設計為高×寬=3.2 m×4.0 m，巷道在掘進施工過程中沿輔助運輸巷道呈5°仰角，當掘進長度達到350 m 左右時將進入煤層，此時將沿煤層頂板水平掘進。在進行高抽巷道掘進施工時采用EBZ200 型號掘進機，該型號掘進機具備結構設計簡單、易于維護、工作振動小的特點，廣泛應用于煤層以及半煤巖巷的掘進作業，EBZ200 型掘進機的具體技術參數如表1 所示。

表1 EBZ200 掘進機主要技術參數

掘進機在巷道掘進過程中要求每班掘進6～8 m，因此就要求掘進機電纜線路具有跟隨掘進機前后移動的能力。常見的巷道電纜線路吊掛工藝是將電纜架通過鋼絲繩懸掛于頂板上，在掘進機向前推進的過程中，間隔一段距離就需停工移動一次電纜線路，多次移動電纜不光損耗大量人力物力，容易引發觸電或電纜拉張打傷工作人員等各類安全事故[1]。

2 新型自移式拖攬裝置設計

2.1 拖攬裝置整體設計方案

為了解決掘進機運行過程中拖攬裝置無法快速前移帶來的電纜吊掛、拉張傷人問題，對現有掘進巷道吊掛工藝進行改進優化，設計出一套自移式拖攬裝置，通過將拖攬裝置固定在EBZ200 型號掘進機的二運輸送機上，實現無需人工移動電纜線路，跟隨掘進機運行自動前移電纜的效果。自移式拖攬裝置主要包括鋼絲繩固定支架、滑輪組、吊鉤、鋼絲繩以及松緊彈簧，EBZ200 型號掘進機的電纜線路可以在鋼絲繩上的滑輪吊鉤中進行自由移動，如圖1 所示[2]。

圖1 新型自移式拖攬裝置結構設計

新型拖攬裝置的鋼絲繩固定支架通過兩部分構成，其中左側部分固定架將通過焊接方式與EBZ200型掘進機的二運進行連接固定，而鋼絲繩固定支架的另一側將拖起整個電纜線路，并在跑道上進行固定，通過導向滑輪組來移動鋼絲繩，使得電纜線路跟隨固定在鋼絲繩上的滑輪吊鉤同步移動。為了確保鋼絲繩具備一定的拉張能力，防止受到較大沖擊力拉斷鋼絲繩，在鋼絲繩末端加裝了松緊彈簧進行緩沖。在進行巷道掘進作業時，提前在EBZ200 型掘進機上安裝好新型自移式拖攬裝置，將電纜線路繞過滑輪吊鉤進行固定；線路安裝完畢后調節松緊彈簧，開始掘進機巷道掘進作業，掘進機向前運行過程中，自移式拖攬裝置將同步通過鋼絲繩上的滑輪吊環帶動電纜線路前移，實現電纜線路跟隨掘進機同步前移的效果。在新型自移式拖攬裝置的測試過程中發現，鋼絲繩固定支架極易出現傾倒現象，而且電纜線路固定在滑輪吊環上時，也很容易使得滑輪吊環整體集中下墜，經過初步分析主要包括以下兩方面原因：固定支架材質較重，在掘進機上進行焊接固定時由于高度較高，容易發生傾倒現象；彈簧拉力不夠，在電纜線路自重影響下造成集中下墜現象，因此基于上述問題進行拖攬裝置的穩定性改進。

2.2 結構穩定性改進

由于在進行掘進作業時，EBZ200 型號掘進機總處于動態運行過程，導致固定在掘進機二運上的自移式拖攬裝置鋼絲繩固定支架極易出現傾倒現象；而且由于電纜線路重力的影響，鋼絲繩強度不夠，造成滑輪吊鉤向中部集中下墜的現象，部分電纜線路仍需要人工進行拖拉前移。基于上述實際測試過程中出現的問題，決定采用下列方式進行自移式拖攬裝置結構穩定性改進設計：

1）對于鋼絲繩強度不夠，松緊度無法實現統一調節的現象，決定對鋼絲繩及彈簧機構進行改進。但基于鋼絲繩固定支架易于傾倒的現狀，選用更高強度鋼絲繩會加劇整體裝置質量，因此決定使用張力更大的彈簧來對鋼絲繩的拉張現象進行緩解，減緩鋼絲繩上滑輪吊鉤的集中下墜現象。

2）為提高鋼絲繩固定支架的穩定性，減緩固定支架的傾倒現象，將鋼絲繩上支架套更換為10 號槽鋼，固定在12 號槽鋼的下支架套中，減輕上支架的質量，在確保整體固定支架強度的前提下提高固定支架的穩定性。同時可通過在鋼絲繩固定支架上安裝三角架的形式，來進一步提高固定支架的穩定性。

3）為了減少電纜線路移動過程中在鋼絲繩滑輪吊鉤上的摩擦力，可以通過在電纜上包裝光滑材料，提高電纜線路移動的潤滑性能，降低電纜線路在長期摩擦搬運過程中的線路磨損。

3 新型拖攬裝置應用效果分析

3.1 現場測試應用

在該礦高抽巷掘進過程中，在EBZ200 型號掘進機上安裝自移式拖攬裝置進行現場測試應用，通過長達半年的現場應用效果發現，電纜線路沒有出現脫鉤、漏電現象，電纜磨損現象較輕，拖攬裝置沒有出現較大故障，巷道掘進過程中僅節省移動電纜線路的時間就長達160 h，效率十分可觀。

3.2 新型拖攬裝置應用優勢

1）拖攬裝置結構設計簡單。新型自移式拖攬裝置與現有鋼絲繩吊掛式拖攬裝置相比，沒有應用更為復雜的設計工藝，僅需主要固定支架及滑輪吊鉤等部件即可實現電纜線路的自移過程，結構設計簡單、易于安裝維護、環境適應性強，可廣泛應用于各巷道的掘進作業當中。

2）降低了勞動強度。新型拖攬裝置與現有拖攬裝置相比大幅度降低了工作人員的勞動強度，現有拖攬裝置僅移動電纜線路就需2～4 人配合搬運前移，而自移式拖攬裝置僅需1 人輔助操作即可，大幅降低了工作人員勞動強度，也避免了工人拉動電纜線路過程中造成的不必要人員傷亡，確保了掘進面的安全采掘生產。

3）降低了勞動成本。按照傳統拖攬裝置配置3 人進行電纜線路拖移，每人300 元勞動成本進行計算，使用新型拖攬裝置一個月將節省生產成本1.8 萬元，按該礦8 個掘進工作面進行計算，每月將節省勞力成本14.4 萬元，經濟效益十分可觀。

4）提升了拖攬效率。使用傳統拖攬裝置進行人工拖攬作業，在掘進巷道每前移1 m 電纜線路，損耗時長約6 min，而每天按電纜線路前移12 m 進行計算，預計將損耗72 min。其中還未考慮掘進面復雜工作環境等因素對搬運工作造成的影響；而應用新型自移式拖攬裝置，每前移1 m 電纜線路僅用時3 min，每天拖攬作業可節省近1 h，拖攬效率得到顯著提高。

4 結語

將礦用掘進機新型拖攬裝置在該礦高抽巷巷道掘進過程中進行應用，拖攬效率低、電纜脫鉤或拉張傷人事故得到很好的解決，電纜線路的磨損、短路現象也大幅降低，提高了巷道的掘進作業效率；同時，新型拖攬裝置的使用實現了電纜線路的自移式輸送，大幅降低了工作人員的勞動強度，降低了用人成本，為煤礦企業帶來巨大經濟效益。同時自移式拖攬裝置結構設計簡單、適用性強、易于維護的特點，值得在各煤礦企業巷道掘進過程中進行推廣應用。