无极绳在采煤机拖缆中的应用

尹朝阳

(四川华蓥山广能(集团)有限责任公司， 四川 广安 638600)

0 引言

四川华蓥山广能(集团)有限责任公司主要开采大倾角煤层和薄煤层，采煤方法为综采[1-2]。在多年采煤机械化的实践中，大倾角煤层条件下的采煤机拖缆很难顺畅，薄煤层综采的采煤机拖缆也存在问题。通过分析研究，设计了一种无极绳原理的辅助拖缆装置，并经反复改进逐渐完善了该装置，取得了较好的效果。

1 大倾角煤层工作面采煤机拖缆存在的主要问题

大倾角煤层工作面采煤机拖缆存在的主要问题是，采煤机下行时电缆夹大多会自动下滑，但在工作面煤层倾角不均匀和煤矸卡阻时又不能自动下滑[3]。大倾角煤层工作面采煤机拖缆正常状态如图1所示，电缆夹最多叠两层。而当采煤机下行中遇电缆夹不能自动下滑时，采煤机继续下行时电缆夹就自动叠三层，如图2所示。当叠三层到一定程度时，其二、三层电缆夹却突然自动下滑，这就可能导致电缆夹被甩出电缆槽，会拉断电缆夹或电缆，且下方的看缆工或其他人员也会受到伤害。

2 薄煤层工作面采煤机拖缆存在的问题

1) 采煤机在工作面调头时管缆翻转不便。如图3所示，薄煤层综采面平均采高约1 m，电缆槽深只有320 mm，电缆槽上又横着采煤机拖缆臂，故采煤机调头时，电缆、水管、拖缆绳(链)的翻转都很费力。特别是电缆，采煤机的主电缆外径较大，一般为70 mm左右，弯曲内半径应大于150 mm。采煤机调头时电缆就首先要在采煤机拖缆臂附近弯曲成180°，主电缆弯曲180°后的总高应为70×2+150×2=440 mm，而电缆槽没有那么深，有时电缆槽底还存放有一层管缆。因此，每次采煤机调头时为了翻转管缆都需要用力压弯主电缆，既费力，又无法保证主电缆的合格弯曲半径。

1-来自顺槽的电缆水管; 2-工作面输送机尾; 3-电缆槽; 4-电缆夹固定卡; 5-采煤机; 6-采煤机拖缆臂; 7-电缆夹; 8-工作面输送机头。图1 大倾角煤层工作面采煤机拖缆正常状态

1-来自顺槽的电缆水管; 2-工作面输送机尾; 3-电缆槽; 4-电缆夹固定卡; 5-采煤机; 6-采煤机拖缆臂; 7-电缆夹; 8-工作面输送机头。图2 采煤机下行中电缆夹不下滑时自动叠三层的状态

1-采煤机滚筒; 2-液压支架顶梁; 3-采煤机电缆和水管; 4-采煤机拖缆臂; 5-电缆槽。图3 薄煤层采煤机配套断面

2) 管缆不能用电缆夹保护。薄煤层综采面煤层倾角一般在10°左右，其采煤机电缆和水管由机巷进入工作面后到电缆槽[4]。如图4所示，采煤机从工作面上口开到工作面下口时，管缆在工作面中部留下第一个转弯。采煤机再从工作面下口往工作面上口开时，管缆又转一次弯。当采煤机快开到工作面上口开时，这两个弯就要先经重叠然后拉直。由此可见，管缆重叠最大高度在两个弯重叠处。如果管缆设了电缆夹保护，电缆夹厚150 mm左右，电缆夹所需的内弯曲半径R≈150 mm。因此，电缆夹重叠最大高度为150×3+150×4=1 050 mm。然而，从电缆槽底到液压支架顶梁下的实际空间高却只有约660 mm，显然无法用电缆夹。不用电缆夹时，又存在管缆在转弯处实际弯曲半径小、转弯处的管缆长期斜靠在电缆槽的一帮上拖动磨损快、转弯处的管缆容易挂电缆槽接头等弊端。

1-电缆槽底； 2-电缆夹第一弯； 3-电缆夹第二弯； 4-电缆夹； 5-电缆； 6-采煤机。图4 薄煤层采煤机拖缆状况

3 解决方案

解决方案如图5所示。该方案是在原有拖缆做法的基础上，根据无极绳原理增加了一套拖缆辅助装置[5]。该装置由1根钢丝绳(钢丝绳直径约12 mm，长度约为2倍工作面长)、3个钢丝绳转向滑轮、1个电缆夹转向滑轮、多个(最好每节电缆槽底设1个)钢丝绳导向滑轮、1根小直径千斤顶组成。由图5可见，钢丝绳的一端固定在采煤机上，另一端先穿过连接在千斤顶上的转向滑轮1，再到电缆槽下方，经电缆槽下方的各导向滑轮到工作面输送机头(尾)转向滑轮3，绕过转向滑轮3后到转向滑轮2，绕过转向滑轮2后到机头(尾)固定桩固定。千斤顶用工作面的乳化液。

4 使用效果分析

设置该套拖缆辅助装置后，各种工作面都能实现3个目标：一是电缆夹在电缆槽内最多两层，不出现叠三层；二是采煤机管缆都能用电缆夹保护；三是采煤机在工作面调头时，不必翻管缆和拖缆绳。这套拖缆辅助装置中，其小直径千斤顶比较重要。由于钢丝绳使用中存在拉长，当工作面倾角不是很大时，如果没有该千斤顶，采煤机调头往电缆夹转向滑轮方向运行时，采煤机处的拖缆绳(链)就会出现松弛，采煤机处的电缆和水管就不能与采煤机同向同步行进，拖缆绳(链)松驰较多时就会影响采煤机正常运行。在初试时并未注意到此问题，问题出现后先增设弹簧来张紧钢丝绳，弹簧张紧效果不理想，后改用了有1～2个拉力的千斤顶来张紧。为保证使用效果，使用中当千斤顶活塞杆伸出量≤50 mm时要及时收紧钢丝绳。每次收紧钢丝绳时，要注意不能将千斤顶活塞杆完全拉出，因为当完全拉出时钢丝绳所受拉力就会超过设计值。当采煤工作面倾角全部≥350°时，电缆夹会自动下滑，因此可不用拖缆辅助装置。

1-工作面输送机尾; 2-千斤顶; 3-钢丝绳转向滑轮1; 4-钢丝 绳; 5-电缆槽; 6-采煤机; 7-拖缆臂; 8-电缆夹; 9-电缆夹转 向滑轮; 10-两滑轮间连接件; 11-钢丝绳转向滑轮2; 12-绳头 固定桩; 13-钢丝绳转向滑轮3; 14-工作面输送机头; 15-钢丝 绳导向滑轮; 16-电缆夹固定卡; 17-来自顺槽的电缆水管。图5 拖缆辅助装置

5 结论

四川华蓥山广能(集团)有限责任公司在多年的综采实践中，根据无极绳的原理设计了一套拖缆辅助装置，并逐渐完善了该装置。采用该装置后，在各种工作面电缆夹都不会叠3层，使电缆槽内的采煤机管缆都能用电缆夹保护，且采煤机在工作面调头时管缆和拖缆绳(链)不需翻转，采煤机拖缆顺畅，管缆故障率低，寿命长,其做法可供类似条件的煤矿借鉴。