綜采工作面滑靴式自移列車技術(shù)應(yīng)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(shù)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(shè)備也越來越多。對于這些設(shè)備的運輸，礦井目前大多使用傳統(tǒng)有軌絞車鋼絲繩牽引的設(shè)備列車運輸技術(shù)，這種運輸方法存在投入設(shè)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?shù)那闆r下，這種傳統(tǒng)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(guān)的研究、設(shè)計及試驗工作。

在國內(nèi)，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(shè)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(shù)，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(shè)備列車液壓(自移式)拉放車裝置等。

但這些產(chǎn)品或設(shè)備，是針對某個問題的改進，相互之間缺乏協(xié)調(diào)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(chǎn)。

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(shù)研究及應(yīng)用方面得到了較快發(fā)展，并取得了較大成績。但隨著無軌運輸技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，相關(guān)的一些技術(shù)問題也越發(fā)明顯，主要有：1)綜采工作面使用傳統(tǒng)有軌絞車鋼絲繩牽引的設(shè)備列車運輸，這種運輸方法存在投入設(shè)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(yè)人員頻繁鋪軌和牽引運輸作業(yè)，增加了作業(yè)人員勞動強度，降低了作業(yè)人員的安全系數(shù)。3)通常設(shè)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(xiàn)象，整體穩(wěn)定性差，帶來了相應(yīng)運輸難題，給生產(chǎn)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(shè)備列車技術(shù)的研究與試驗工作，研制出綜采工作面滑靴式自移設(shè)備列車系統(tǒng)。該系統(tǒng)借鑒掩護式支架行走原理，有效地應(yīng)用國內(nèi)外現(xiàn)有的綜采巷道無軌運輸技術(shù)，科學(xué)合理地選擇運輸設(shè)備的形式和參數(shù)，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(jié)省了材料成本，又提高了運行效率，具有廣闊的應(yīng)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(yè)綜采工作面設(shè)備列車運行技術(shù)改革的進程有著重要的理論與實踐意義。

2 工業(yè)概況

1)綜采巷道地質(zhì)條件。干河煤礦綜采巷道斷面形狀為矩形，支護形式為錨、網(wǎng)、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?yōu)楸蛹毶皫r，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(zhì)包體，次圓狀，鈣質(zhì)膠結(jié)較堅硬。

2)設(shè)備列車使用的狀況。干河煤礦原2－101綜采工作面使用傳統(tǒng)的回柱絞車鋼絲繩牽引的有軌式設(shè)備列車，列車上承載著大量的重型設(shè)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(jīng)常進行道軌的拆裝鋪設(shè)，消耗大量的人力、物力，效率低，并且絞車運輸易發(fā)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(shè)備列車，采用自移裝置，增設(shè)抬底油缸和推移千斤頂，實現(xiàn)無軌自移運輸，取消了軌道運輸，節(jié)約人力，提高工效，并且提高了安全系數(shù)。

3 工作原理和結(jié)構(gòu)

3．1 設(shè)備列車工作原理

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

該設(shè)備列車主要由滑靴式平板車、導(dǎo)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(shè)備的車輛，與設(shè)備連接，固定方式按不同設(shè)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(dǎo)向推桿。導(dǎo)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(dǎo)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(shè)備列車前行時由推移千斤頂活塞桿伸出推動導(dǎo)向推桿，而導(dǎo)向推桿前端由抬底千斤頂壓住，導(dǎo)向推桿對地面產(chǎn)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(shè)備列車工作原理示意圖

4)連接梁。連接梁是設(shè)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(shè)備質(zhì)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(shè)置在設(shè)備列車的一側(cè)，所有電纜管路存放于內(nèi)，平板車之間電纜為拖懸設(shè)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(chǔ)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?？筛鶕?jù)敷設(shè)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(shè)了液壓單體支柱以及電纜單軌吊，能夠根據(jù)巷道的高低調(diào)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(huán)以上后可集中移動設(shè)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(huán)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(jié)構(gòu)示意圖

3．2 設(shè)備列車液壓推力計算

設(shè)備列車液壓推力計算見表1。

表1 設(shè)備列車液壓推力計算

3．3 設(shè)備列車液壓控制原理圖

設(shè)備列車液壓控制原理示意圖見圖3。

4 工業(yè)性試驗效果

1)滑靴式自移列車解決了通常設(shè)備列車靠回柱絞車牽引易跑車等弊病，使設(shè)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(xiàn)象。

2)靴式自移列車縮短了設(shè)備列車移動時間，降低材料成本的投入。

圖3 設(shè)備列車液壓控制原理示意圖

3)避免了作業(yè)人員使用有軌運輸時頻繁鋪軌和頻繁牽引運輸作業(yè)，降低了作業(yè)人員勞動強度，保障了作業(yè)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(jù)工作巷道的生產(chǎn)條件設(shè)計定制不同規(guī)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(chǎn)需要。

6)纜運輸車與傳統(tǒng)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(huán)更加合理完善，減輕了工人的勞動強度，更加安全可靠。

5 結(jié)語

為適應(yīng)礦井生產(chǎn)的快速發(fā)展要求，達到安全、高產(chǎn)高效進行煤炭開采，對礦井機械化的應(yīng)用，提出了更高的要求。隨著礦井無軌化運輸?shù)奶嵘?，逐步減少小絞車的應(yīng)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(fā)揮了該設(shè)備效能，取得了良好的效果。使得綜采工作面的安全生產(chǎn)得到了保障，極大地提高了生產(chǎn)效率。