一种用于快速掘进系统的无动力拖缆装置的设计_王兵胜.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-03 作者简介 王兵胜 （1976-） ， 男 （汉族） ， 山西沁水人， 工程师， 现从事采煤技术工作。 一种用于快速掘进系统的无动力拖缆装置的设计 王兵胜* （山西煤炭运销集团七一煤业有限公司， 山西 晋城 048400） 摘要 为有效解决掘进机快速掘进作业中， 设备间电缆易出现挤断压断的问题， 基于巷道地质条件、 掘进施工工艺及快速掘进设备的主要特点， 设计了一套适用于快速掘进系统的无动力拖缆装置， 具体 介绍了该装置的具体设计要求与总体结构， 分析了该装置各部件的特点与拖缆功能的实现， 实际应用 结果表明， 在掘进工作面应用该无动力拖缆装置后， 取得了较好的经济效应与社会效益， 矿井掘进系 统中设备间供电电缆挤断与压断问题得到了很好的解决， 有效降低了掘进成本， 提高了掘进效率。 关键词 掘进系统； 拖缆装置； 设计要求； 结构； 效益 中图分类号 TD632.22 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0160-03 在矿井生产建设的过程中， 采掘关系是其最根本 的矛盾之一。掘进的效率较低、 掘采的比例失衡、 安全 隐患较多， 而且时间及资金的消耗量会持续增加， 因此 在大型矿井的集约化生产中， 如何使煤巷迅速高效的 掘进已成为一个关键的共性问题。通过对采掘比例失 衡的问题进行分析， 人们设计出了一种快速掘进系统， 该系统可以同时开展掘、 支、 运三项作业， 其整体构成 主要有电缆小车、 装运锚护机、 双锚掘进机等。 该掘进系统内部移变到双锚掘进机及电缆小车的 电缆都要设置在巷道行人侧的侧帮。在开展掘进作业 的过程中， 双锚掘进机与运输锚护机之间的搭接电缆 将会受到锚护机料斗的影响， 极易产生断裂问题； 在冲 击低压作业面的时候， 由于受到冲击低压的影响， 依据 矿井掘进工作的作业规程要求， 当掘进作业结束之后， 如果需要人员进入开展锚护作业时， 必须将设备退后 15m以上， 且留有充足的逃生距离； 因而挂设在巷道帮 部与电缆小车之间的电缆应当保持15m以上的长度， 这段电缆应当安排专人来监管， 并且要随着设备的移 动而移动， 可有效避免电缆出线拉断及压断的问题。 根据 煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法 （试行） 中的规定， 移动电缆应当配置相应的吊挂、 拖 拽、 收放、 防拔脱装置， 并且完好。为了有效的管理电 缆， 增强掘进的效率， 缩短设备的维护时间， 降低人员 的作业强度， 加强人员的安全性， 必须设计出一种有效 的无动力拖揽装置以更好的应用于该掘进系统中。 1拖缆装置总体结构设计 （1） 拖缆装置设计要求。根据巷道的地质条件、 作 业面的设置及快速掘进系统的运行过程， 该拖揽装置 必须具备下列几项功能 ①不需要外加动力， 就可以完成收、 拖电缆的操作； ②拖缆装置应当可以储存15m以上的电缆长度； ③移变到电缆小车间电缆、 双锚掘进机供电电缆 所采用的拖揽装置应当具备互换作用， 以降低配件的 数量及成本； ④拖缆装置必须可以进行无人作业及无人看护； ⑤拖缆装置应当具备相应的吊挂高度， 以避免电 缆出现压断问题； ⑥拖缆装置应当满足双锚掘进设备在巷道中的摆 动。 （2） 拖缆装置总体结构设计。基于该装置的设计 要求， 同时对迈步式自移机尾及运输锚护机的整体构 造与设置特征加以考虑， 所研发的无动力拖揽装置的 整体构造如图1所示。 通过运用固定座及螺栓组来将拖缆固定架固定到 运输锚护机输送槽的上方； 通过焊接的形式将钢丝绳 固定环固定到双锚掘进机输送槽的尾端， 拖揽装置的 部位详见图2， 钢丝绳另一侧在经过导向动滑轮箱及静 滑轮箱之后可以与拖揽固定架上端的挂钩相连接。通 过运用电缆吊挂滑轮， 双锚掘进机供电电缆可以完成 储揽作用， 为了避免供电电缆因掘进机移动而出现挤 160 2020年第10期西部探矿工程 压问题， 可在下轮箱组两端设置电缆导向环及导向轮， 如图3为导向动滑轮箱。在开展掘进作业时， 双锚掘进 机尾端所安装的钢丝绳固定环可以推动钢丝绳向前移 动， 在电缆吊挂滑轮之间储存的电缆将会伸展， 完成拖 揽的功能； 当完成掘进作业之后， 双锚掘进机将会开展 锚护作业， 通过运用拖揽装置中安装的两个导向动滑 轮所具有的重力， 促使供电电缆完成收揽作用。 如果要调整储揽的长度， 则可以通过将静、 动滑轮 箱及电缆上设置的滑轮数量进行增加或减小来实现。 拖揽装置原始的有效储揽长度为7.8m， 每添加1组静、 动滑轮箱， 其长度将会增加7.8m， 为了实现设计的要 求， 该装置可以分别设置2组动、 静滑轮箱， 其有效储揽 长度可以达到15.6m， 符合设计的要求。 当拖揽装置进行自动收揽操作时， 为了降低其阻 力， 导向动滑轮箱内必须安装前、 后导向轴承， 这两个 轴承之间的距离可以随着导向板及导向架的调整而改 变， 从而保证在储揽长度不一致的状况下可以有效调 节前、 后导向轴承与拖揽固定架之间的夹紧力。 图4所表示的为巷道供电移变到电缆小车间电缆 拖缆装置所处的部位。通过运用固定座及螺栓组， 可 将拖揽装置固定在迈步式自移机尾架体的上端， 通过 焊接的形式将钢丝绳固定在电缆小车的尾端。当电缆 小车及转载机随着双锚掘进机、 运输锚护机向作业面 前移时， 钢丝绳固定环将会带动拖揽钢丝绳及供电电 缆不断延伸， 完成无动力拖揽； 当转载机及电缆小车向 后退时， 由于导向滑轮组受到自身重力的影响， 其将会 与钢丝绳不断降低， 完成储揽作业。这种拖揽装置在 固定架后方加设了电缆导向， 以确保巷道侧帮维持有 效的储揽装置高度， 避免人员因电缆高度不足而受伤。 2经济效益分析 拖缆装置中所安装的电缆导向轮、 导向轴承及滑 轮组需要从外部采购， 其他部件如钢丝绳等都可以利 用矿井中旧设备的改良， 以确保废旧设备得到有效利 用。对于无动力拖揽装置而言， 单组成本大约为2500 元， 而一整套快速掘进系统中应当安装2套拖揽装置， 其成本大约为5000元。 在没有应用该拖揽装置之前， 每个掘进班组都需 要安排2名人员对电缆进行专门的管理及拖移。在运 用该拖揽装置之后， 可有效降低人工成本， 每个掘进作 业面至少可节省27万元的人工费。 通过运用该拖揽装置可以极大避免供电电缆出现 折断问题， 保障了设备的开机率， 降低了人员的作业强 度及成本， 增强了人员的安全性及掘进的效率， 为掘进 系统开展稳定有效的掘进作业提供了可靠的技术支 撑。 161 2020年第10期西部探矿工程 3应用效果 该掘进系统已成功应用于山西煤炭运销集团七一 煤业有限公司中， 大约掘进了1200m的巷道距离。在 没有使用这个托揽装置之前， 移变至电缆小车之间电 缆、 双锚掘进机供电电缆时常被折断， 极大制约了设备 的开机率， 增加了人员的作业强度， 导致该掘进系统的 作用无法得到充分发挥。在应用该拖揽装置之后， 设 备从未出现供电电缆折断或压断的问题， 极大保障了 掘进工作的高效性及稳定性。 4结语 针对设备之间的电缆在快速掘进系统中极易折断 的问题， 基于巷道的地质条件、 作业面的设置、 设备的 特点等， 研发出一种不需人员看护及操作的无动力拖 揽装置。该装置具备较多的优势， 如拖揽及储揽功能， 不需要外在动力， 且拖揽的长度可适当调整等。有效 改善了该掘进系统中供电电缆折断及压断的问题， 极 大提升了设备的开机率， 降低了人员的作业强度， 增强 了人员的安全性； 可极大节约人工成本， 增强掘进的效 率， 促使掘进工作更加高效稳定。 总之， 该无动力拖缆装置具有很多优点， 通过在矿 井掘进工作面装设该无动力拖缆装置， 一方面可有效 减轻工人作业强度， 提高掘进机开机率， 提高掘进效 率， 另一方面可有效减少供电电缆被挤断、 压断事故的 发生， 有助于更好的保障矿井安全生产， 该无动力拖缆 装置具有一定的推广应用价值。 参考文献 [1]王进辉.电缆拖挂装置的改进设计[J].煤矿机械，20191033- 35. [2]徐向东.井工采煤机动力电缆拖拽装置控制系统的研究[J]. 煤炭与化工，2018690-92. [3]王英.掘进面装煤机跟机伸缩电缆吊挂装置的研制及应用 [J].煤矿机械，20161160-161. [4]苏海.掘进机随机电缆自移装置的研究与应用[J].科技情报 开 发与经济，201721227-228. （上接第156页） 应用正则化低通滤波的前提是要能够准确地获取 要消除的异常场的尺度； 当尺度过小， 则不能完全消除 干扰异常； 当尺度过大， 则会损失大量有用信息。当干 扰异常尺度一致， 且其频谱都集中于某一高频段时， 滤 波效果更好。 参考文献 [1]管志宁，安玉林.区域磁异常定量解释[M].北京地质出版社， 199122-35. [2]邢怡.重磁异常分离方法技术研究[D].中国地质大学北京， 200840-43，50-52. [3]刘天佑.应用地球物理数据采集与处理[M].武汉中国地质大 学出版社，2004116-117. [4]严文婕，周喜军，李富.正则化带通滤波在构造带反映中的应 用[J].西部探矿工程，20117121-122. [5]李树文，李少雄，刘伏昌.复杂干扰条件下地面磁测数据处理 与磁异常解释研究[J].有色金属 （矿山部分） ，2010，62122- 29. [6]张垒，盛勇，黄博，等.安徽省蒙城县西贾庄铁金多金属矿普查 报告[R].2015. （上接第159页） 参考文献 [1]谢光辉.井下综掘机的维护管理研究[J].能源与节能，20162 30-32. [2]王焱金，季清华，白雪峰，廉自生.掘进机截割部液压系统分析 [J].机床与液压，2016179-81. [3]张文伟.EBZ260型掘进机内喷雾装置的改进[J].机械管理开 发，2019788-90. [4]王辉.掘进机截割主轴用机械密封可靠性分析[J].煤矿机械， 2017256-58. [5]许崇.综掘机液压系统的污染及控制[J].煤炭技术，20134 32-35. [6]董荣宝.全断面掘进机冷却、 喷雾系统的设计与分析[J].煤矿 机械，2019890-92. [7]李焕彬.基于系统分析的综掘机故障应对措施[J].内蒙古煤 炭经济，20172255-58. [8]吴保军.液压油污染对设备的影响[J].中小企业管理与科技 （上旬刊） ，20151120-22. 162