煤礦采煤機(jī)拖纜裝置優(yōu)化及應(yīng)用

劉浩森

（潞安化工集團(tuán)余吾煤業(yè)公司，山西 長治 046000）

引言

拖纜裝置是采煤機(jī)重要配套裝置，拖纜裝置安裝在刮板輸送機(jī)拖纜槽內(nèi)與采煤機(jī)供電電纜連接，采煤機(jī)割煤移動(dòng)時(shí)通過拖纜裝置帶動(dòng)電纜隨機(jī)移動(dòng)，所以拖纜裝置的結(jié)構(gòu)性能直接影響著采煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；但是當(dāng)前煤礦采煤機(jī)拖纜裝置在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在很多缺點(diǎn)，如拖纜時(shí)電纜夾板易出現(xiàn)偏移、損壞，從而很容易破壞采煤機(jī)電纜，不僅影響著采煤機(jī)正常采煤，而且增加了設(shè)備維修費(fèi)用[1-6]。對此，余吾煤礦通過技術(shù)研究，決定對N1206工作面采煤機(jī)原拖纜裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)后的拖纜裝置在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不僅降低了拖纜故障率，提高了采煤機(jī)運(yùn)行效率，而且減少了設(shè)備維修費(fèi)用。

1 N1206工作面概況

潞安化工集團(tuán)余吾煤業(yè)公司N1206工作面北接膠帶大巷，南側(cè)為實(shí)體煤，東側(cè)為N1206回風(fēng)大巷，西側(cè)為N1205膠帶順槽。

N1206工作面設(shè)計(jì)走向長度為1 470 m、傾向長度為240 m，工作面回采煤層為3號煤層，平均厚度為6.34 m，平均傾角為4°，3號煤層呈黑色、塊狀，局部夾粉末狀，光亮型，見鏡煤條帶，具垂直裂隙，內(nèi)生裂隙較發(fā)育。

N1206工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，選用ZFQ13000/25/38型低位放頂煤液壓支架，支架支撐高度為2.5～3.8 m。采用SL500AC型采煤機(jī)落煤、裝煤，采用前部刮板運(yùn)輸機(jī)SGZ1000/2100和后部刮板運(yùn)輸機(jī)SGZ1250/2100運(yùn)煤，截至2020年2月17日工作面已回采450 m。

N1206工作面在前期回采過程中，由于受采煤機(jī)拖纜裝置影響，工作面回采效率低，且多次停產(chǎn)，通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，采煤機(jī)原拖纜裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題主要表現(xiàn)在拖纜效率低、電纜夾板錯(cuò)位、磨損嚴(yán)重等，不僅增加了設(shè)備故障率，而且嚴(yán)重威脅著工作面安全高效回采。

2 原采煤機(jī)拖纜裝置結(jié)構(gòu)及主要存在的問題

2.1 原拖纜裝置結(jié)構(gòu)

采煤機(jī)傳統(tǒng)拖纜裝置主要由拖纜鏈、電纜夾板、轉(zhuǎn)接板、回轉(zhuǎn)裝置、拖纜架、定位銷等部分組成，定位銷主要對采煤機(jī)牽引部上的拖纜架與轉(zhuǎn)軸進(jìn)行固定，在回采過程中一旦拖纜架出現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)及時(shí)采用開口銷將轉(zhuǎn)軸進(jìn)行固定，電纜夾板與拖纜鏈連接，從而實(shí)現(xiàn)拖纜的目的。

2.2 原拖纜裝置主要存在的問題

1）原拖纜裝置在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在拖纜過程中電纜夾板經(jīng)常出現(xiàn)移動(dòng)跑偏，導(dǎo)致電纜夾板與電纜之間出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)D壓、磨損現(xiàn)象，很容易造成電纜破損等；由于電纜夾板數(shù)量多、間隙小，人工更換電纜夾板時(shí)勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大、更換難度大且效率低。為了防止在拖拉電纜時(shí)出現(xiàn)電纜夾板跑偏現(xiàn)象，采煤機(jī)回采時(shí)需安排3名人員隨機(jī)移動(dòng)，利用撬棍矯正電纜夾板跑偏，但是采用該方式糾偏時(shí)，效率低、危險(xiǎn)系數(shù)高，很容易擠傷人員，而且一旦施工人員未及時(shí)進(jìn)行矯正很容易出現(xiàn)電纜拉斷事故。

2）原拖纜裝置中電纜夾板在長期磨損、應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，原拖纜伸縮臂導(dǎo)軌強(qiáng)度低，在拖拽電纜時(shí)強(qiáng)度不足，很容易出現(xiàn)斷裂；原拖纜裝置中的轉(zhuǎn)動(dòng)臂采用的雙蝸桿液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大，一旦出現(xiàn)故障維修難度大；原拖纜裝置無保護(hù)結(jié)構(gòu)，電纜夾板在應(yīng)力作用下很容易出現(xiàn)破斷現(xiàn)象。

3 拖纜裝置優(yōu)化改進(jìn)

3.1 伸縮臂優(yōu)化改進(jìn)

1）伸縮臂是拖纜裝置中重要結(jié)構(gòu)，主要對電纜進(jìn)行拖拽，而原拖纜裝置中伸縮臂導(dǎo)軌材質(zhì)差、強(qiáng)度低，在拖拽電纜時(shí)很容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，所以為了提高伸縮臂拖拉電纜強(qiáng)度，防止導(dǎo)軌斷裂現(xiàn)象，決定對伸縮臂導(dǎo)軌安裝一副T型鋼板對導(dǎo)軌進(jìn)行固定，T型鋼板取材容易、價(jià)格低、強(qiáng)度高，從而能夠有效防止導(dǎo)軌變形、斷裂現(xiàn)象。

2）在實(shí)際拖纜過程中經(jīng)常出現(xiàn)拖纜架與導(dǎo)軌出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，通過研究決定將拖纜架與導(dǎo)軌直接焊接，通過增加加強(qiáng)筋進(jìn)行加固。

3）由于工作面條件復(fù)雜，采煤機(jī)在回采過程中受粉塵及積水影響，伸縮臂油缸受污染嚴(yán)重，若不及時(shí)進(jìn)行清理更換很容易損壞油缸，一旦監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)故障很容易導(dǎo)致伸縮臂無法運(yùn)動(dòng)等故障，所以決定將伸縮臂監(jiān)測傳感器更換為磁質(zhì)傳感器，從而提高傳感器靈敏度。

3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)臂優(yōu)化改進(jìn)

1）傳統(tǒng)傳動(dòng)臂主要由搖臂、拖纜架及驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，主要實(shí)現(xiàn)在拖纜時(shí)可對電纜高低進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中拖纜過程中的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力主要來源于雙蝸桿液壓回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該裝置結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在應(yīng)用時(shí)故障率高，維護(hù)難度大；所以為了提高驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，決定將原雙蝸桿液壓回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)為單蝸桿驅(qū)動(dòng)器，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、故障率低且便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

2）由于拖纜裝置連接方式很容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)臂損壞，通過研究決定將搖臂與拖纜架連接方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用鉸接連接方式，將原拖纜滾輪與轉(zhuǎn)動(dòng)臂之間采用軸承連接，具體如圖1所示，同時(shí)將原轉(zhuǎn)動(dòng)臂鋼絲材質(zhì)纜繩更換為尼龍材質(zhì)纜繩，不僅降低了成本，而且尼龍材質(zhì)的纜繩具備質(zhì)輕且抗靜電性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能滿足井下回采需求。

3.3 過載保護(hù)裝置優(yōu)化改進(jìn)

由于采煤機(jī)傳統(tǒng)拖纜裝置不具有過載保護(hù)裝置，當(dāng)采煤機(jī)在回采時(shí)一旦出現(xiàn)斷電時(shí)電纜夾板將卡在電纜槽內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力大于夾板抗載荷能力，夾板很容易出現(xiàn)破斷現(xiàn)象。所以為了解決這一技術(shù)難題，決定對拖纜裝置安裝一套過載保護(hù)裝置，該裝置主要由拖纜架、定位銷、滑板等部分組成，電纜固定在滑板上，當(dāng)采煤機(jī)斷電時(shí)，過載保護(hù)裝置通過限位作用，控制電纜滑移，防止外應(yīng)力作用導(dǎo)致電纜損壞。

圖1 優(yōu)化改進(jìn)后拖纜裝置轉(zhuǎn)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 電纜夾板優(yōu)化改進(jìn)

目前煤礦井下使用的采煤機(jī)型號種類較多，采煤機(jī)夾板形態(tài)各異，導(dǎo)致不同采煤機(jī)之間夾板互通性較差，不能互換使用。對此通過技術(shù)研究，決定對原采煤機(jī)夾板井下優(yōu)化改進(jìn)，采用以高錳鋼為主體骨架的夾板，該夾板抗壓強(qiáng)度高、在外力作用下不易變形及能提高各采煤機(jī)之間夾板互換性。

4 應(yīng)用效果分析

2020年3月14日N1206工作面SL500AC型采煤機(jī)拖纜裝置優(yōu)化改進(jìn)完成，截止2020年10月工作面已回采結(jié)束，拖纜裝置優(yōu)化改進(jìn)后通過7個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，在后期回采過程中未發(fā)生一起因拖纜裝置拖纜強(qiáng)度不足、夾板卡死等導(dǎo)致電纜損壞的現(xiàn)象，在拖纜過程中無須專人隨機(jī)檢查，降低了拖纜裝置維修成本費(fèi)用達(dá)8萬元，提高了采煤機(jī)運(yùn)行效率，保證了工作面安全高效回采。