大傾角綜放工作面煤機自動拖纜裝置的技術(shù)創(chuàng)新

文/江學(xué)權(quán)

大傾角綜放（一般指傾角35°～55°的煤層）工作面煤機電纜管理一直是煤礦安全生產(chǎn)管理的難題。工作面生產(chǎn)過程中，煤機電纜需設(shè)專人看管，看管電纜人員易被工作面滾矸（煤）傷害，電纜容易放大滑造成人員傷亡，同時造成煤機運行效率低。為有效解決大傾角綜放工作面煤機電纜管理難題，徐礦集團秦源煤業(yè)公司研制出煤機自動拖纜裝置，在使用過程中解決了拖移鋼絲繩易拉斷問題，提高了大傾角綜采（放）工作面開采的安全可靠性和生產(chǎn)效率，具有較高的應(yīng)用和推廣價值。

一、煤機自動拖纜裝置研制方案

針對工作面煤機電纜管理問題，要實現(xiàn)電纜運行無人值守自動拖移，首先要解決動力源問題，其次要確定煤機滑動電纜管理方式，再次要通過可靠的滑輪組件將動力源和煤機滑動電纜連接。

1.動力源確定

由于煤機電纜是同煤機運行緊密聯(lián)系在一起的，考慮到外加動力源難以將煤機和電纜運行兼顧，最終確定將煤機作為動力源，通過滑輪組件將煤機運行和電纜移動銜接起來。

2.煤機滑動電纜管理方式

煤機滑動電纜分煤機上下兩種管理方式。煤機滑動電纜在煤機上方時，一旦出現(xiàn)牽引鋼絲繩拉斷，易造成電纜放大滑；煤機滑動電纜在煤機下方時，由于不需要人工看管電纜，不必考慮工作面滾矸（煤）對人員造成傷害，同時若牽引鋼絲繩拉斷，煤機及時停止運行，不會造成電纜放大滑。因此，確定煤機電纜在煤機下方滑動牽引的方式。

3.滑輪組件連接方式

（1）煤機焊接外掛點。煤機在下井前，根據(jù)工作面推進方向，確定在煤機機身左側(cè)或右側(cè)焊接外掛點，外掛點鋼板焊接在煤機面板適當(dāng)位置（不影響電纜拖移），鋼板要有足夠強度，厚度應(yīng)大于20mm，寬度不低于150mm，伸出煤機面板長度與煤機電纜拖線架平齊，中間鉆一φ20mm圓孔，便于牽引鋼絲繩生根。

（2）運輸機頭和尾部大殼外側(cè)焊接外掛點。在運輸機頭和尾部大殼外側(cè)φ30mm運輸機鏈環(huán)焊接外掛裝置，便于滑輪生根固定，外掛點要避開機頭與減速機連接處，方便滑輪運行調(diào)整。

（3）牽引鋼絲繩長度及規(guī)格確定。煤機自動拖纜裝置通過滑輪組件將電纜和煤機運行連接在一起，煤機在工作面上下作往復(fù)運動，牽引鋼絲繩牽引電纜在電纜槽內(nèi)滑動。牽引鋼絲繩長度應(yīng)為工作面兩倍長度減去煤機機身長度，長度不足易造成斷繩，長度過長則造成材料浪費。電纜牽引力主要是克服上下層電纜之間摩擦力和電纜夾對電纜槽的阻力，選用φ12.5mm鋼絲繩強度能滿足要求。

4.固定煤機電纜和冷卻水管

為克服H型和U型電纜夾對牽引架卡阻，根據(jù)不同型號運輸機和電纜及冷卻水管規(guī)格，選用相應(yīng)型號“O”型全封閉電纜夾。一般選用OA-4的規(guī)格125×150×137mm（孔距×寬度×高度）型號電纜夾，小巧方便，能滿足現(xiàn)場使用要求。

5.制作電纜牽引架

電纜牽引架是將滑動電纜和牽引鋼絲繩連接起來的關(guān)鍵裝置，電纜牽引架有2個傳動輪，上傳動輪便于電纜夾滑動，下傳動輪實現(xiàn)鋼絲繩往復(fù)運動。電纜牽引架內(nèi)寬應(yīng)大于電纜夾寬度，外寬必須小于電纜槽寬度，均留設(shè)不小于10mm的間隙，方便電纜夾滾動和牽引架在電纜槽內(nèi)運行。電纜牽引架示意圖如圖1所示。

圖1 電纜牽引架示意圖

6.煤機自動拖纜

煤機自動拖纜示意圖如圖2所示。

二、存在的問題與改進措施

1.存在的問題

煤機自動拖纜裝置投入使用后，由于電纜槽外側(cè)不封閉，連接電纜槽擋煤板方夾板突出，易造成對電纜牽引夾卡阻，一旦發(fā)現(xiàn)不及時易造成牽引鋼絲繩拉斷，重新更換牽引繩一方面延誤時間，另一方面造成材料的浪費。

2.改進措施

（1）設(shè)計鋼絲繩過載保護。將MG700/300煤機內(nèi)部控制回路XQA15和XQA16兩觸點連接線斷開，引出一控制線接入行程開關(guān)，將行程開關(guān)拉線和拉簧連接，拉簧一端固定在煤機焊接的外掛點上，另一端和牽引鋼絲繩連接。當(dāng)牽引鋼絲繩卡阻受力拉伸拉簧伸長，行程開關(guān)動作斷開煤機控制回路，煤機停止?fàn)恳?，保護鋼絲繩不拉斷，及時排查問題后恢復(fù)煤機運行。

（2）拉簧剛度選擇。為避免拉簧選擇不當(dāng)造成行程開關(guān)頻繁動作，或因拉簧拉力過大行程開關(guān)不動作，失去對鋼絲繩的保護作用，須選擇相應(yīng)剛度的拉簧。設(shè)定拉簧達到相應(yīng)拉力，拉簧伸長量達到100mm時，行程開關(guān)動作斷開控制回路。φ12.5mm鋼絲繩破斷拉力約為8200kg，取4～6倍安全系數(shù)，拉簧拉力回應(yīng)為2050～1533kg。拉簧剛度按下式計算：

K=F/X

K——拉簧剛度，kg/mm；

F——拉簧拉力，2050～1533kg；

X————設(shè)定拉簧拉伸量，100mm；

則，K=F/X=20.5～15.33kg/mm。

依據(jù)上述計算結(jié)果，選擇滿足條件的相應(yīng)拉簧。

圖2 煤機自動拖纜示意圖

三、煤機拖纜裝置的實施效果

1.實現(xiàn)了減人提效和安全生產(chǎn)

煤機自動拖纜裝置在N102、M 302工作面進行了推廣使用，項目實施前綜采工區(qū)生產(chǎn)班安排4個人專門看管電纜線。項目實施后節(jié)省了專人拖拉看管電纜，節(jié)省用工折合10工/天，做到了減人提效。同時，杜絕了煤機電纜線放大滑事故以及滾矸傷人事故，安全效果顯著。

2.提高了煤機運行效率

項目實施前，煤機在運行過程中受人工拖拉看管電纜的影響，大大降低了煤機運行速度，正常情況下平均每天割煤6刀（除去片幫，冒頂?shù)扔绊懀豁椖繉嵤┖竺簷C運行速度得到了有效提升，正常情況下每天割煤9刀，加快了工作面推進速度，緩解了易自燃煤層發(fā)火壓力。

3.降低了材料消耗

項目實施前，電纜線、管路磨損嚴(yán)重，來回反復(fù)折線造成每個月都要對煤機進線口電纜重新做頭，大約截去電纜2m左右，并且每月都需要更換水管30m左右。安裝自動拖纜裝置后，電纜、管路得到有效保護，電纜線不再需要重新做頭，也不需要更換水管。

4.經(jīng)濟效益明顯

項目實施后，每年節(jié)省人工費109.5萬元、電纜線費用4.248萬元、電纜夾板費用8.16萬元，合計創(chuàng)效121.81萬元。