EBZ150A掘進(jìn)機(jī)隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置分析及應(yīng)用

劉戰(zhàn)新

（晉煤集團(tuán)晉圣公司億欣煤業(yè)有限公司，山西 沁水 048200）

煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)過程中，EBZ150A掘進(jìn)機(jī)隨機(jī)所用9mm2電纜只能部分固定于轉(zhuǎn)載機(jī)上，仍需預(yù)留一部分電纜放在底板上，方便EBZ150A掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)在SJ-80皮帶機(jī)尾承載部的前進(jìn)和后退。轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)后退過程中，一方面會(huì)經(jīng)常擠傷電纜，需派專人看護(hù)和移動(dòng)電纜避免轉(zhuǎn)載機(jī)損傷電纜，另一方面電纜拖在巷道底板的煤泥和水中，電纜外套一旦被掛傷、擠傷，容易造成采掘供電系統(tǒng)頂閘，延誤生產(chǎn)進(jìn)度，由于存在漏電隱患，也會(huì)對(duì)人身安全帶來威脅。為了解決150掘進(jìn)機(jī)隨機(jī)電纜維護(hù)困難的問題，探索和研究一種電纜自動(dòng)拖移裝置。

1 電纜拖移裝置方案的比較和選擇

在井下生產(chǎn)過程中，根據(jù)老工人豐富的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，初步選定了三套電纜拖移裝置方案，如下所示：

1.1 電纜拖移裝置方案一

圖1 方案一所使用的電纜拖移裝置示意圖

（1）電纜拖移裝置的安裝

如圖1所示，在轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行區(qū)段人行側(cè)頂板上，間隔30m在頂錨桿上安裝兩個(gè)起吊環(huán)，在30m長的4分鋼絲繩穿上5組吊環(huán)，然后用繩卡配合花籃螺絲將鋼絲繩固定在兩個(gè)起吊環(huán)上，再將電纜用電纜卡固定在5組吊環(huán)上，完成電纜拖移裝置的安裝。5組吊環(huán)之間留夠合適長度的電纜，電纜長度滿足轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離最小時(shí)，電纜不拖地，轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離達(dá)到最大時(shí)，電纜完全展開的長度滿足要求。

（2）電纜拖移裝置的使用

方案一所示的電纜拖移裝置，150掘進(jìn)機(jī)割煤過程中，轉(zhuǎn)載機(jī)隨之在皮帶機(jī)尾承載部上前后移動(dòng)，拖動(dòng)電纜在鋼絲繩上前后滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拖移電纜的功能。當(dāng)皮帶機(jī)尾承載部剩余長度不能滿足150掘進(jìn)機(jī)帶著轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)時(shí)，就需要向工作面方向托皮帶機(jī)尾，使其能滿足掘進(jìn)需要。但電纜拖移裝置是固定在巷道頂板上的，隨著皮帶機(jī)尾的不斷向前拖動(dòng)，鋼絲繩的位置不滿足現(xiàn)場需要時(shí)，就需要人工拆卸此裝置向前移動(dòng)，在合適的位置再次安裝以滿足拖移電纜懸掛的需要。

（3）電纜拖移裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

方案一所示的電纜拖移裝置優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單便于設(shè)計(jì)安裝，在現(xiàn)場使用過程中能基本滿足要求。在試驗(yàn)過程中體現(xiàn)出如下缺點(diǎn)：①需要頻繁拆卸和安裝，并需要使用吊鏈拉緊鋼絲繩，耗費(fèi)工人大量體力。②吊環(huán)在鋼絲繩上前后移動(dòng)時(shí)，易磨損鋼絲繩。③外界因素影響會(huì)造成拖移電纜移動(dòng)不便，如巷道頂板起伏不平，拖移電纜會(huì)集中在鋼絲繩較低的一端；使用30m長的鋼絲繩在懸掛電纜時(shí)，受拖移電纜自身重量影響，鋼絲繩中部會(huì)自然下垂，固定電纜的5個(gè)吊環(huán)就會(huì)向鋼絲繩中部滑動(dòng)。

1.2 電纜拖移裝置方案二

圖2 方案二所示電纜拖移裝置示意圖

（1）電纜拖移裝置的安裝

如圖2所示，第一步安裝單軌吊：在SJ-80皮帶機(jī)尾緩沖架人行側(cè)上部巷道頂板懸掛七節(jié)單軌吊，并將各節(jié)單軌吊相互連接成一條直線。第二步安裝滑動(dòng)裝置：在單軌吊軌道上安裝五組滑動(dòng)裝置，再將拖移電纜用電纜卡固定在五組滑動(dòng)裝置上，完成電纜拖移裝置的安裝。五組滑動(dòng)裝置之間留夠合適長度的電纜，電纜長度滿足轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離最小時(shí)，電纜不拖地，轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離達(dá)到最大時(shí)，電纜完全展開的長度滿足要求。

（2）電纜拖移裝置的使用

方案二所示的電纜拖移裝置，150掘進(jìn)機(jī)割煤過程中，轉(zhuǎn)載機(jī)隨之在皮帶機(jī)尾承載部上前后移動(dòng)，拖動(dòng)電纜前后移動(dòng)帶動(dòng)滑動(dòng)裝置在單軌吊上前后滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拖移電纜的功能。當(dāng)皮帶機(jī)尾承載部剩余長度不能滿足150掘進(jìn)機(jī)帶著轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)時(shí)，就需要向工作面方向托皮帶機(jī)尾，使其能滿足掘進(jìn)需要。由于電纜拖移裝置是固定在巷道頂板上的，隨著皮帶機(jī)尾的不斷向前拖動(dòng)，單軌吊的總體位置不滿足現(xiàn)場需要時(shí)，就需要人工拆卸兩節(jié)單軌吊，續(xù)接在保留的五節(jié)單軌吊裝置前方，以滿足拖移電纜來回移動(dòng)的需要。

（3）電纜拖移裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

方案二所示的電纜拖移裝置優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，單軌吊由七節(jié)組成，各節(jié)之間相互獨(dú)立，作業(yè)現(xiàn)場拆裝單節(jié)單軌吊不需要放下滑動(dòng)裝置和托移電纜，節(jié)省工人體力，方便拆卸和安裝，在井下現(xiàn)場使用過程中能基本滿足要求。在試驗(yàn)過程中體現(xiàn)出如下缺點(diǎn)：①當(dāng)巷道上下山坡度較大時(shí)，單軌吊的五組滑動(dòng)裝置會(huì)集中在單軌吊較低的位置，造成拖移電纜移動(dòng)不便，需要人工輔助移動(dòng)。②每節(jié)單軌吊需要通過吊鉤懸掛在巷道頂板的金屬網(wǎng)上，受單軌吊自重和拖移電纜重量的作用的影響，頂板金屬網(wǎng)變形嚴(yán)重，影響巷道支護(hù)質(zhì)量。

1.3 電纜拖移裝置方案三

圖3 方案三所示電纜拖移裝置示意圖

（1）電纜拖移裝置的安裝

如圖3所示，第一步安裝電纜固定架：在SJ-80皮帶機(jī)尾緩沖架人行側(cè)安裝電纜固定架1，并且在轉(zhuǎn)載機(jī)人行側(cè)小跑車橫梁上安裝電纜固定架2，在皮帶機(jī)尾緩沖架靠近機(jī)尾滾筒的人行側(cè)安裝電纜固定架3。第二步安裝定滑輪：在電纜固定架1頂端安裝定滑輪1，在電纜固定架2頂端安裝定滑輪2，在電纜固定架3上安裝定滑輪3，在轉(zhuǎn)載機(jī)小跑車靠工作面一側(cè)的輪上方安裝定滑輪4。第三步安裝鋼絲繩：鋼絲繩一端固定在皮帶機(jī)尾緩沖架尾部，如圖2所示依次通過定滑輪3、定滑輪4、定滑輪2，然后穿上五組動(dòng)滑輪，再通過定滑輪1，加上花籃螺絲固定在皮帶機(jī)尾緩沖架上。在五組動(dòng)滑輪下方懸掛的電纜卡上固定上電纜，五組動(dòng)滑輪之間留夠合適長度的電纜，電纜長度滿足轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離最小時(shí)，電纜不拖地，轉(zhuǎn)載機(jī)和電纜車之間距離達(dá)到最大時(shí)，電纜完全展開的長度滿足要求。

（2）電纜拖移裝置的使用

割煤過程中轉(zhuǎn)載機(jī)隨著150掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)時(shí)，電纜固定架1和電纜固定架3保持不動(dòng)，其上安裝的定滑輪起到鋼絲繩的導(dǎo)向作用，定滑輪4和電纜固定架2及上面安裝的定滑輪2隨著轉(zhuǎn)載機(jī)向前移動(dòng)，鋼絲繩通過兩個(gè)定滑輪移動(dòng)，鋼絲繩懸掛電纜部分的長度變長，動(dòng)滑輪在鋼絲繩上向前滑動(dòng)，電纜同時(shí)被拖長。割煤過程中轉(zhuǎn)載機(jī)隨著150掘進(jìn)機(jī)后退時(shí)，電纜固定架1和電纜固定架3保持不動(dòng)，其上安裝的定滑輪起到鋼絲繩的導(dǎo)向作用，定滑輪4和電纜固定架2及上面安裝的定滑輪2隨著轉(zhuǎn)載機(jī)向后移動(dòng)，鋼絲繩通過兩個(gè)定滑輪移動(dòng)，鋼絲繩懸掛電纜部分的長度變短，動(dòng)滑輪在鋼絲繩上向后滑動(dòng)，電纜合攏水平間距變短。當(dāng)皮帶機(jī)尾承載部剩余長度不能滿足150掘進(jìn)機(jī)帶著轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)時(shí)，就需要向工作面方向拖皮帶機(jī)尾，使其能滿足掘進(jìn)需要。由于此電纜拖移裝置是固定在皮帶機(jī)尾緩沖部和轉(zhuǎn)載機(jī)上的，不需要拆卸即可滿足要求。

（3）電纜拖移裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

方案三所示的電纜拖移裝置優(yōu)點(diǎn)是一次安裝成功后即能滿足要求，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)拖移電纜的功能，只需要經(jīng)常加強(qiáng)各個(gè)滑輪的潤滑和鋼絲繩松緊度的調(diào)整即可。但在試驗(yàn)過程中也出現(xiàn)如下缺點(diǎn)：此裝置設(shè)計(jì)難度大，安裝比較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)合理，固定牢固才能正常使用。

2 三種方案的綜合比較和選擇

方案一中的電纜拖移裝置結(jié)構(gòu)簡單，但是使用和維護(hù)不便，并受外界條件影響很大。方案二中的電纜拖移裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，使用和維護(hù)比較方便，但是受巷道起伏影響很大，同時(shí)破壞頂板金屬網(wǎng)。方案三中的電纜拖移裝置使用和維護(hù)很方便，但是設(shè)計(jì)安裝復(fù)雜。通過三種方案在井下試驗(yàn)中的初步比較，發(fā)現(xiàn)電纜拖移裝置的日常使用和維護(hù)非常重要，同時(shí)拖移裝置必須降低對(duì)外界條件的依賴，故我們選擇第三套電纜拖移裝置作為井下掘進(jìn)作業(yè)中使用的150機(jī)組隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置。

3 電纜自動(dòng)拖移裝置的試驗(yàn)和改進(jìn)

選定電纜自動(dòng)拖移裝置的方案后，王臺(tái)綜掘二隊(duì)在王臺(tái)鋪煤礦機(jī)電科和王臺(tái)更新廠的支持下，對(duì)電纜拖移裝置進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和改進(jìn)。

3.1 隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置設(shè)計(jì)

（1）為保證電纜能跟隨轉(zhuǎn)載機(jī)自由前進(jìn)后退，而且下垂后不會(huì)接觸底板，不會(huì)扯掛皮帶機(jī)尾上的馬鞍架，不會(huì)被轉(zhuǎn)載機(jī)小跑車擠傷，確定使用5組動(dòng)滑輪，并確定了電纜固定架1的高度為1200mm。為確保電纜伸長后能滿足要求，我們?cè)谘b置上懸掛18m長的電纜。

（2）對(duì)18m長的95mm2電纜重量進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)電纜的重量對(duì)鋼絲繩進(jìn)行了選取，選取為16×9（13.5mm）4分鋼絲繩。根據(jù)鋼絲繩的直徑對(duì)滑輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要確定繩槽深度和寬度。

（3）為確保裝置經(jīng)濟(jì)適用，使用周期長，設(shè)計(jì)三個(gè)電纜固定架（高度，強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)）。設(shè)計(jì)定滑輪的安裝位置。

3.2 隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置的井下試驗(yàn)

根據(jù)圖2所示加工的電纜拖移裝置，在井下初步試驗(yàn)運(yùn)行良好，基本達(dá)到自動(dòng)拖移電纜的目的。但試驗(yàn)過程中依然發(fā)現(xiàn)存在問題：

（1）電纜固定架1和電纜固定架2的強(qiáng)度不夠，需改換材料；

（2）各組滑輪的繩槽寬度過大，易造成鋼絲繩的左右移動(dòng)；

（3）各組定滑輪不在一個(gè)平面上，導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)小跑車易傾斜；

（4）鋼絲繩固定時(shí)需注意長度問題，方便在特殊情況自動(dòng)調(diào)節(jié)鋼絲繩長度，降低鋼絲繩對(duì)電纜固定架的壓迫。

3.3 隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置的改進(jìn)

根據(jù)電纜拖移裝置試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。

（1）電纜固定架抗彎強(qiáng)度不夠，須增加抗彎強(qiáng)度。將材質(zhì)由鋼板更換為槽鋼，增加支撐點(diǎn)。

（2）定滑輪繩槽過寬，鋼絲繩易偏移。定滑輪繩槽由20mm改為10mm。

（3）在電纜固定架上固定定滑輪的眼位預(yù)留左右活動(dòng)的空間，使幾組定滑輪固定后，能在一個(gè)平面上，不影響正常使用。

（4）鋼絲繩的長度已通過花籃螺絲固定牢固，在此基礎(chǔ)上需加裝強(qiáng)力彈簧，以便于特殊情況下保護(hù)鋼絲繩不受過大的力拉伸而損壞。

4 結(jié)語

綜上所述，150EBZ150A機(jī)組隨機(jī)電纜自動(dòng)拖移裝置經(jīng)過試驗(yàn)和改進(jìn)，在井下掘進(jìn)作業(yè)的使用過程中表現(xiàn)良好，一方面降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度提高了生產(chǎn)力，另一方面從此避免了拖移電纜維護(hù)困難，經(jīng)常被擠破的難題。這個(gè)裝置的試驗(yàn)成功，給掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造便利條件，提高了機(jī)電安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平。