綜采工作面滑靴式自移設(shè)備列車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】本文探討了煤礦企業(yè)的一種無(wú)軌運(yùn)輸下的綜采工作面滑靴式自移設(shè)備列車(chē)及配套的滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)，分析了其工作原理和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，值得同行業(yè)企業(yè)推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無(wú)軌運(yùn)輸；滑靴式；自移；列車(chē)

1、研究背景

一直以來(lái)，全國(guó)大多數(shù)煤礦礦井輔助運(yùn)輸采用膠輪車(chē)運(yùn)輸，而綜采工作面順槽設(shè)備列車(chē)移動(dòng)采用的是在巷道鋪設(shè)軌道的運(yùn)輸方式，與我們提出的無(wú)軌化運(yùn)輸模式相沖突。同時(shí)，為了杜絕在順槽中軌道運(yùn)輸發(fā)生掉道、跑車(chē)事故，減輕職工強(qiáng)度，提供安全的作業(yè)場(chǎng)所，急需研制一種安全、高效、無(wú)軌式的設(shè)備列車(chē)。我們研制開(kāi)發(fā)了適合煤礦無(wú)軌運(yùn)輸下的綜采工作面滑靴式自移設(shè)備列車(chē)及配套的滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)，為實(shí)現(xiàn)綜采工作面順槽設(shè)備安全高效移動(dòng)提供保障。

2、滑靴式自移設(shè)備列車(chē)的工作原理

滑靴式自移設(shè)備列車(chē)主要由滑靴式平板車(chē)、導(dǎo)向推桿、推移缸和壓緊（抬底）缸、滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)等主要部分組成?；ナ狡桨遘?chē)與導(dǎo)向推桿分別水平置于綜采工作面巷道的底板上，推移缸斜置于滑靴式平板車(chē)的前上部和導(dǎo)向推桿的后端，用于驅(qū)動(dòng)滑靴式平板車(chē)和導(dǎo)向推桿的前移；壓緊（抬底）缸豎直置于滑靴式平板車(chē)和導(dǎo)向推桿之間，在平板車(chē)前移時(shí)，用于壓緊導(dǎo)向推桿，抬起平板車(chē)。

滑靴自移機(jī)構(gòu)的工作包括兩個(gè)步驟：1.初始狀態(tài)：此時(shí)（抬底）液缸，缸桿收縮，其前端脫離導(dǎo)向推桿，推移液缸進(jìn)行推移一個(gè)步距，使導(dǎo)向推桿前移一個(gè)步距；2.移動(dòng)狀態(tài)：然后壓緊（抬底）缸桿伸出，其前端壓緊導(dǎo)向推桿，推移液缸進(jìn)行收縮，推動(dòng)滑靴式平板車(chē)前移一個(gè)步距，恢復(fù)初始狀態(tài)，完成一個(gè)工作循環(huán)，如此反復(fù)進(jìn)行，使平板車(chē)逐步前移。該滑靴自移設(shè)備列車(chē)中，滑靴式平板車(chē)裝載有電纜、液壓泵、電氣設(shè)備及電纜運(yùn)輸槽等，其中電纜運(yùn)輸槽上端的橫梁高度可以通過(guò)液壓立柱調(diào)整。

3、滑靴式自移設(shè)備列車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要技術(shù)參數(shù)

3.1總體結(jié)構(gòu)

煤礦井下常用的設(shè)備列車(chē)有輪式設(shè)備列車(chē)、有軌絞車(chē)鋼絲繩牽引設(shè)備列車(chē)、膠輪平板車(chē)、滑靴自移設(shè)備列車(chē)等。我們研制開(kāi)發(fā)的滑靴自移設(shè)備列車(chē)主要由滑靴式平板車(chē)、導(dǎo)向推桿、推移（抬底）千斤頂、電纜槽、滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)等部分組成。圖1為該滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)圖。

3.2主要技術(shù)參數(shù)

3.2.1滑靴式平板車(chē)的基本參數(shù)

在滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)圖1中，滑靴式平板車(chē)作為該滑靴自移設(shè)備列車(chē)的承載部分，滑靴自移設(shè)備列車(chē)的其它電氣、機(jī)械部分及設(shè)備都安裝在平板車(chē)上。平板車(chē)由工字鋼以及厚鋼板焊接程的框架結(jié)構(gòu)，采用厚鋼板主要目的是為了增加機(jī)車(chē)的黏著質(zhì)量。

滑靴式平板車(chē)內(nèi)各部分的布置既要考慮結(jié)構(gòu)上的合理性，又要考慮各結(jié)構(gòu)件之間載荷分布的均勻性，該滑靴平板車(chē)中含有推移缸和壓緊缸，推移缸和壓緊缸所需的最大泵站壓力為31.5MPa，可滿(mǎn)足平板車(chē)的正常運(yùn)作。推移缸所作液壓推移控制為列車(chē)控制方式；滑靴平板車(chē)底部的導(dǎo)向推桿與推移缸相連，導(dǎo)向推桿隨推移缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。圖2為裝配有推移油缸的滑靴式平板車(chē)的三維實(shí)體圖。

3.2.2推移油缸（M126-TY160/105）的基本參數(shù)

在滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)圖中，推移油缸為下圖3中的②，圖10為該推移油缸的俯視圖。推移油缸是輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)式執(zhí)行元件，它的功能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。推移油缸包括普通形油缸的缸體、活塞桿、推進(jìn)油口及移進(jìn)油口，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在缸體的末端設(shè)有安全閥，安全閥進(jìn)油口可與推進(jìn)油口相連接，安全閥的出油口與移進(jìn)油口相連通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有節(jié)能效果顯著、受力合理及內(nèi)泄漏小的特點(diǎn)，很好地解決了減小推溜力增大移架力的問(wèn)題。

推移油缸的活塞桿外連推移桿，推移油缸和壓緊油缸均為國(guó)標(biāo)部件，在設(shè)計(jì)該滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)時(shí)可方便地進(jìn)行選用和調(diào)試。推移油缸的缸徑和桿徑分別為160mm和105mm；行程900mm；推力和拉力分別為633kn和360KN。

3.2.3壓緊（抬底）缸（M126-QTJ/125/90）的基本參數(shù)

在滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)圖中，壓緊（抬底）缸為下圖4中③。壓緊缸位于滑靴式平板車(chē)的上端，與滑靴式平板車(chē)的上部垂直；壓緊缸底部通過(guò)螺釘與滑靴式平板車(chē)聯(lián)接，是實(shí)現(xiàn)抬底座的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)為雙作用結(jié)構(gòu)，主要由缸體、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套及密封件等組成。推移缸和壓緊缸所需泵壓均來(lái)自于泵站。壓緊缸的缸徑與桿徑分別為125mm和90mm；行程240mm；推力386KN。

3.2.4滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)

在滑靴自移設(shè)備列車(chē)的總體結(jié)構(gòu)圖中，滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)為下圖5所示。該滑靴自移設(shè)備列車(chē)中設(shè)計(jì)的滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)可解決綜采工作面電纜、管路前移、懸掛時(shí)與工作面推進(jìn)度不能同步的問(wèn)題。

該滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)結(jié)構(gòu)部分可分為前段、中端、后段。在滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)上制造了柱窩用于放置液壓?jiǎn)误w立柱，主要是考慮到一些工況條件下可能會(huì)導(dǎo)致該滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)中電纜懸掛設(shè)備不能設(shè)計(jì)成同一高度的懸掛拖車(chē)?；?dǎo)軌式電纜拖車(chē)高度0.5米，寬1.2米，長(zhǎng)4.5米，對(duì)底板平均比壓1.0-1.5MPa；列車(chē)采用牽引控制，自重約1.5t，配套游動(dòng)滑車(chē)12個(gè)和固定滑車(chē)2個(gè)。該滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)的運(yùn)輸方式為由列車(chē)牽引滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)與其他列車(chē)采用銷(xiāo)軸連接，通過(guò)牽引架與滑靴平板車(chē)連接，這時(shí)只需給滑靴平板車(chē)上的推移缸和壓緊缸供壓，平板車(chē)便可實(shí)現(xiàn)行走，從而帶動(dòng)滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)同步運(yùn)行。配備的電纜運(yùn)輸車(chē)一套，其載重量為直徑60mm的電纜16根。同時(shí)，該滑靴導(dǎo)軌式電纜拖車(chē)上能存放27米電纜，可以根據(jù)礦井的實(shí)際條件敷設(shè)電纜和管路，27米的電纜在工作面完成9個(gè)循環(huán)以上后可集中移動(dòng)設(shè)備列車(chē)一次，并且電纜拖車(chē)也可以根據(jù)礦井敷設(shè)電纜、管路的距離增減。

4、滑靴式自移設(shè)備列車(chē)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

滑靴式自移設(shè)備列車(chē)主要以工作面乳化液介質(zhì)作為動(dòng)力源，采用液壓邁步自移原理和滑靴式底盤(pán)，使設(shè)備列車(chē)的底盤(pán)和導(dǎo)向梁互為支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)（整體）自動(dòng)前移，成功解決了跑車(chē)、掉道等弊病，省去了頻繁鋪軌和頻繁牽引的運(yùn)輸作業(yè)等難題；并形成了一套關(guān)于滑靴式自移設(shè)備列車(chē)系統(tǒng)的理論與技術(shù)體系。主要在以下幾方面取得了創(chuàng)新性研究成果：

⑴采用液壓邁步自移原理，使設(shè)備列車(chē)底盤(pán)和導(dǎo)向梁互為支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)（整體）自動(dòng)前移。

⑵采用工作面乳化液介質(zhì)作為動(dòng)力源，簡(jiǎn)化了設(shè)備列車(chē)構(gòu)成系統(tǒng)，提高設(shè)備的可靠性。

⑶采用滑靴式底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備列車(chē)無(wú)軌自動(dòng)前移，解決了通常有軌式設(shè)備列車(chē)靠回柱絞車(chē)牽引所引起的跑車(chē)、掉道弊病，使設(shè)備列車(chē)運(yùn)行更加安全可靠，最大可滿(mǎn)足12度的坡道上應(yīng)用，不存在設(shè)備列車(chē)自滑移問(wèn)題。

⑷配套研究的滑靴導(dǎo)軌電纜拖車(chē)，在其拖車(chē)上制造了柱窩用于放置液壓?jiǎn)误w支柱，并將電纜輸送機(jī)懸掛在單體柱橫梁上，可存放電纜27m，即至少保證工作面完成9個(gè)循環(huán)后集中移動(dòng)一次設(shè)備列車(chē)，且電纜拖車(chē)可根據(jù)電纜、管理的距離增減。

⑸滑靴式自移設(shè)備列車(chē)運(yùn)行時(shí)機(jī)動(dòng)性、整體性強(qiáng)，可隨時(shí)移動(dòng)，縮短了設(shè)備列車(chē)移動(dòng)時(shí)間。

⑹可根據(jù)工作巷道的生產(chǎn)條件設(shè)計(jì)制作不同規(guī)格、不同尺寸的滑靴式自移設(shè)備列車(chē)。

5、成果的效益與推廣價(jià)值分析

5.1經(jīng)濟(jì)效益分析

該成果應(yīng)用于霍州煤電集團(tuán)公司下屬礦井后，原煤?jiǎn)萎a(chǎn)提高了10%，操作人員降低了50%，材料投入節(jié)約20%，設(shè)備投入降低25%，設(shè)備移動(dòng)速度提高65%。累計(jì)新增產(chǎn)值49767.72萬(wàn)元，新增利稅12441.93萬(wàn)元，節(jié)約費(fèi)用1235.6萬(wàn)元，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)13677.53萬(wàn)元。

5.2成果的推廣價(jià)值

該研究成果通過(guò)實(shí)際運(yùn)用后，降低了綜采工作面回采巷道設(shè)備列車(chē)運(yùn)行的工程綜合成本，取消了巷道內(nèi)的道軌及設(shè)備維修等工程量，增加了設(shè)備列車(chē)運(yùn)行的可靠性，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于綜采工作面安全、高產(chǎn)、高效開(kāi)采。開(kāi)發(fā)的該套設(shè)備解決了綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備的移動(dòng)難題，對(duì)于推動(dòng)全國(guó)煤炭企業(yè)綜采工作面設(shè)備列車(chē)技術(shù)改革的進(jìn)程有著重要的實(shí)踐價(jià)值。