煤矿巷道用自移式设备列车的研制*

宋涛

(1.中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006； 2.山西天地煤机装备有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

煤矿用设备列车是综合机械化采煤系统中的运输设备，是煤矿综采工作面的指挥中心，一般安装在采煤工作面的正巷或副巷。设备列车包括：控制刮板输送机、采煤机、转载机、破碎机等大型设备的开关和移动变电站、乳化液泵站、泵箱等大型设备。设备列车能在0°～18°巷道随着回采移动而移动。在上下坡度段，由于移动设备列车功效低、安全效益差、作业条件恶劣，设备列车难以移动已成为公认的难点[1]。随着机械化程度的不断提高，我国的移动设备列车正在从人工搬运,采用回柱绞车牵引或下放的模式,采用液压卡轨装置移设备列车和采用液压装置移动无轨设备列车的方向发展[2-5]。

1 问题描述与问题模型

在综采工作面顺槽巷中，通常是将锚杆或支护用工字钢吊挂在顺槽一侧的顶板上，所有与设备列车相配套的各种电缆和液压胶管都铺挂并固定在沿着轨道滑动的托架上。传统的电缆伸缩装置是悬挂于顶板的单轨吊轨道，随着综采工作面的前移，设备列车也要前移，需要频繁为设备列车铺设轨道和拆装顶板吊挂电缆。图1为铺设列车轨道和拆装顶板吊挂电缆的流程图。由图1可知，为满足设备列车前移的要求，需要人工频繁拆装设备列车轨道以及与设备列车相配套的各种电缆和液压胶管，这便存在着设备列车移动效率低、现有管缆拖挂装置对顶板条件要求高、安全稳定性差、工人劳动强度大、占用空间多、成本高和操作不灵活等问题。

图1 铺设列车轨道拆装顶板吊挂电缆流程

2 系统分析

利用TRIZ理论，对井下铺设设备列车轨道进行研究，主要从物理矛盾分析如下：

1) 物理矛盾1。在时间分离上，设备列车移动时需要人工铺设轨道，不移动时则不需要人工铺设轨道。在条件分离上，当设备列车前移需要铺设轨道时，不需要人工铺设，可通过其他牵引装置带动轨道前移。

2) 物理矛盾2。在时间分离上，电缆单轨吊随着时间的变化，既要固定在顶板上，又不要固定在顶板上。在空间分离上，电缆单轨吊随着空间的变化，既可以固定在顶板上，也可以固定在其他装置上。

3 实施方案

煤矿巷道用自移式设备列车如图2所示[6]，车头牵引装置设在牵引装置导轨上，平板车通过平板车摆杆装置架设在平板车导轨上，相邻两平板车通过万向十字连接头连接，平板车导轨的两端分别与牵引装置导轨铰接，牵引装置的前端设置有前推移千斤顶，前推移千斤顶与牵引装置导轨相连，牵引装置的后端通过后推移千斤顶与平板车相连，平板车后端通过连接杆与电缆存储系统相连。

1-拉移千斤顶；2-车头牵引装置；3-车头导轨；4-后推移千斤顶；5-摆杆装置；6-平板车；7-平板车导轨。图2 自移式设备列车结构示意图

自带轨道的平板车通过平板车摆杆装置架设在平板车导轨上，相邻两平板车通过万向十字连接头连接，当需要轨道移动时，采用提升机构将两侧轨道提升，平板车落地，车头牵引装置带动轨道前移；需要移动设备列车时，利用摆杆装置将轨道落地，同时又可将平板车提升并骑在轨道上，通过车头牵引装置的拉移油缸带动设备列车前进。

利用创新原理研究发明的自移设备列车的电缆存储系统[7]，如图3所示。包括若干组互相连接的承载车、伸缩套筒悬臂梁、轨道、撑顶立柱、管缆托架和步进自移装置，撑顶立柱和伸缩套筒悬臂梁布置于承载车上，伸缩套筒悬臂梁上吊挂有轨道，轨道上安装有步进自移装置和用于铺挂电缆的管缆托架，步进自移装置包括推移油缸和弹簧刹车装置。其工作过程为：将电缆单轨吊吊挂在承载车上，使电缆单轨吊及轨道跟随承载车及设备列车一起移动，实现电缆存储及伸展的功能。

1-撑顶立柱；2-伸缩套筒悬臂梁；3-轨道； 4-步进推移装置；5-电缆；6-承载车。图3 电缆存储系统

4 实施效果

利用组合原理[8]、中介物服务原理、增强动态性原理研究发明的煤矿巷道用自移式设备列车，不需要人工铺设轨道，可通过其他牵引装置带动轨道前移，可解决设备列车前移时频繁铺设轨道的问题，具有灵活、方便等特点，可提高设备列车移动的效率和安全性，避免作业人员频繁铺轨和牵引运输作业，降低了作业人员劳动强度。

利用组合原理、嵌套原理、机械系统替代原理硏究发明的自移设备列车的管缆伸缩承载系统，将电缆单轨吊吊挂在承载车上，使电缆单轨吊及轨道跟随承载车及设备列车一起移动，有效解决现有管缆拖挂装置对顶板条件要求高、安全稳定性差、工人劳动强度大、占用空间多、成本高和操作不灵活的技术问题，具有安装操作便捷，机动灵活，稳定性好。

5 结论

目前，利用创新原理研究发明的设备列车在多个矿井进行了应用，使用效果良好，解决了井下传统设备列车的铺设轨道问题。