煤礦掘進機電纜牽引裝置的改造及應用

宋志偉

（山西焦煤西山煤電屯蘭礦， 山西 古交 030206）

0 引言

在掘進面巷道掘進過程中，傳統(tǒng)電纜牽引裝置很容易出現(xiàn)電纜線盤圈堆積現(xiàn)象，而且吊掛過程中拖地現(xiàn)象嚴重，容易受到外界腐蝕回風造成電纜線路的老化短路，引發(fā)觸電、火災事故。而且傳統(tǒng)電纜移動過程中需人工操作，工作量大安全系數(shù)低，嚴重威脅到掘進工作面安全高效生產作業(yè)。結合現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)有自牽引式電纜裝置進行改造優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)掘進機電纜牽引裝置存在的各種弊端，實際應用效果顯著。

1 電纜牽引裝置的現(xiàn)有設計分析

1.1 現(xiàn)有設計方式及工作流程

現(xiàn)有電纜牽引裝置設計方式為，將掘進機自牽引電纜裝置在輸送帶尾部緩沖架上進行固定安裝，焊接2 m 長的鋼架作為底座進行固定，底部通過固定座以及法蘭螺絲進行固定。并在鋼管上端安裝固定吊環(huán)鏈，用于布設電纜線路，整體結構如圖1 所示[1]。

圖1 現(xiàn)有掘進機自牽引電纜裝置設計

由圖1 可以看出，現(xiàn)有的電纜牽引裝置設計方案中掘進機自牽引裝置固定在輸送機導軌鋼架上，其中下端依靠焊接工藝與法蘭螺絲進行焊接鉚接固定，上端通過安裝固定滑輪裝置承載電纜線路。通過將電纜線路吊掛在吊環(huán)鏈上，在自身電纜線路重力下以及掘進機的作用力下進行伸縮移動。

1.2 現(xiàn)有電纜牽引裝置缺陷

由電纜牽引裝置的工作流程及構造可以看出，現(xiàn)有設計方案雖然實現(xiàn)了電纜吊掛裝置的自牽引移動效果，同時降低了掘進面工作人員的勞動強度，無需進行打孔吊掛滑輪、搬運電纜線路等操作，提高了井下工作的安全性，但該設計方案仍存在以下兩個方面較為明顯的弊端：

1）通過焊接工藝及螺栓連接方式將鋼架在進行固定，固定效果較差，造成整體框架并不穩(wěn)定，容易在自牽引裝置運行過程中或電纜線路較長時出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象，仍需進行鋼管框架的整體加固處理，確保自牽引裝置運行過程中的穩(wěn)定性。同時后固定梁及固定座上會承受鋼絲繩全部重力，很容易出現(xiàn)偏載問題發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

2）懸掛電纜線路的吊環(huán)鏈固定方式是直接焊接上固定座，在整個自牽引狀置運行過程中，靈活性較差，造成電纜線路與滑輪之間的摩擦阻力較大，長期運行過程中加劇了電纜線路的磨損破壞，同時也增加了自牽引裝置運行過程中的摩擦阻力，不利于自牽引裝置的運行[2]。同時由于前固定梁在鋼架上的位置是確定的，很容易受到采掘巷道的制約，當出現(xiàn)采掘巷道頂板較低區(qū)域，自牽引電纜裝置無法通過時，必須通過拆卸前固定梁的方式進行處理，嚴重影響電纜牽引工作效率。

2 自牽引電纜牽引裝置改造方案

結合掘進工作面掘進機進行截割作業(yè)過程中，電纜裝置隨掘進機設備同步移動的現(xiàn)狀進行分析，對于自牽引電纜推移裝置的優(yōu)化設計可以將電纜吊掛裝置的鋼絲繩及固定梁進行可伸縮、張緊優(yōu)化設計，其中鋼絲繩張緊裝置如圖2 所示。確保牽引裝置可穩(wěn)定實現(xiàn)電纜線路跟隨掘進機輸送帶同步向前推移的效果，實現(xiàn)電纜牽引裝置的穩(wěn)定高效運行。

2.1 電纜自牽引裝置改造設計

結合初步設計方案，對掘進機電纜自牽引裝置進行優(yōu)化改造，整體裝置構造包括原有固定梁的可伸縮結構設計以及鋼絲繩的張緊裝置設計。

1）可伸縮固定梁設計方案。在自牽引裝置焊接過程中，首先將鋼板按同等間距焊接固定在膠帶緩沖架上，再將無縫鋼管在鋼板上進行固定，同時在連接部位焊接鋼條形成三角結構增強穩(wěn)定性，緩解初步設計方案中自牽引裝置因電纜布設長度大出現(xiàn)的整體裝置傾倒偏移現(xiàn)象；將原有固定梁改造為可伸縮式結構，通過螺栓進行固定，可依據(jù)實際采掘巷道的高度進行靈活調節(jié)[3]。

2）在鋼絲繩上附加張緊裝置。通過附加張緊裝置來對電纜牽引裝置的偏移現(xiàn)象進行緩解，其中原有電纜牽引裝置由于極易出現(xiàn)彎曲或偏離導軌現(xiàn)象，造成受力過大引發(fā)鋼絲繩的斷裂現(xiàn)象。通過設計張緊裝置，為鋼絲繩提供一定的預緊力，從而極大地緩解了原有電纜牽引裝置的偏移現(xiàn)象，確保了電纜線路的穩(wěn)定高效運行。最后將電纜線路固定在單軌吊環(huán)鏈上，電纜線路跟隨掘進機輸送帶進行同步運行，實現(xiàn)整體掘進機電纜自牽引裝置隨輸送機進行同步運行的效果，完成上述步驟，如圖3 所示完成電纜自牽引裝置改造優(yōu)化設計[4]。

圖3 電纜自牽引裝置結構設計

2.2 新型電纜牽引裝置的改造特點

與初步設計方案相比，電纜自牽引裝置優(yōu)化設計方案從整體結構強度以及張緊裝置兩方面進行了改進，通過在底座上安裝鋼板以及三角支撐架，并且在鋼管上端安裝工字鋼三角支架以及可伸縮固定梁結構，較好地緩解了現(xiàn)有電纜牽引裝置容易受頂板高度影響，頻繁拆卸影響掘進效率的問題；同時通過在鋼絲繩上設計張緊裝置，又增強了自牽引裝置的穩(wěn)定性，提高了電纜線路在單軌吊環(huán)鏈上的滑移效率，主要包括以下優(yōu)點：

1）掘進機電纜自牽引裝置在底座設計上，通過安裝鋼板以及三角支撐鋼條結構，增大了鋼管與輸送帶緩沖架之間的接觸面積，大幅提高了掘進機自牽引裝置的結構強度，初步設計方案中自牽引裝置易于傾倒的現(xiàn)象得到有效緩解，提高了整體裝置運行過程中的穩(wěn)定性。

2）通過在鋼絲繩上設計張緊裝置，原有鋼絲繩懸掛電纜線路受重力向中心聚集的現(xiàn)象得到大幅緩解，避免了電纜線路之間的相互干擾，減少了電纜線路的纏繞打結現(xiàn)象。同時使得初步設計方案中因輸送機導軌偏移現(xiàn)象造成的電纜線路磨損摩擦現(xiàn)象以及對電纜自牽引裝置帶來的摩擦阻力問題得到大幅緩解，提高了掘進機電纜自牽引裝置的運行效率，延長了電纜線路的使用壽命。

3）設計完成的新型電纜自牽引裝置僅需1 人僅需裝置啟?？醋o即可，無需人工推移電纜線路，安全性較高，解決了傳統(tǒng)原有電纜推移裝置需人工操作的難題，勞動強度得到大幅降低，掘進工作面工作人員的安全性得到有效保障。

3 現(xiàn)場應用效果

將設計完成的煤礦掘進機電纜牽引裝置在某礦回風巷進行現(xiàn)場測試應用，應用效果較好。原有電纜牽引裝置受頂板高度影響，需多次拆卸手動搬運電纜線路，在長期托運過程中電纜線路磨損程度較大，而且線路纏繞打結現(xiàn)象嚴重，井下工人勞動量大勞動效率低；通過對掘進機自牽引裝置進行優(yōu)化改造并進行現(xiàn)場測試應用，僅需1 人即可完成電纜線路的牽引運移工作，工作效率得到明顯提高。整體掘進機電牽引裝置在使用過程中穩(wěn)定性較高，沒有出現(xiàn)傾倒偏移現(xiàn)象，電纜線路也沒有出現(xiàn)打結纏繞以及掉落現(xiàn)象，裝置運行效果良好。自牽引裝置的設計，極大減輕了掘進面工作人員的勞動強度，提高了掘進面工作人員的安全系數(shù)。同時通過設計掘進機電纜線路自牽引裝置，提高了煤礦企業(yè)的采掘設備機械化水平，促進了煤礦企業(yè)的智能化、無人化發(fā)展，對煤礦企業(yè)的安全高效生產開采有著重大意義。

4 結語

通過對掘進機現(xiàn)有電纜線路牽引裝置進行分析，并結合采掘巷道的實際情況，從固定梁的可伸縮結構設計以及鋼絲繩的張緊裝置設計兩方面，進行電纜牽引裝置的結構優(yōu)化改造。使得掘進機電纜牽引裝置的結構更加穩(wěn)定，摩擦阻力更低，適用性也更為廣泛。通過現(xiàn)場實際應用發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性較高，使用效果較好。