矿用液压移动列车组在综采工作面的应用

文/孙志勇 蔡道涛

呼图壁县东沟煤炭有限责任公司东沟煤矿是新疆自治区“十一五”规划建设项目。东沟煤矿综采工作面的设备列车牵移方式大多是将供电及供液设备固定在普通平板车上，底板铺设轨道，以慢速绞车为动力，以切柱或地锚为生根点牵移设备列车组沿轨道行走。这种列车牵移方式存在诸多缺点：易发生钢丝绳断绳或生根点失效，从而造成跑车或掉道；对顺槽底板要求较高，特别是在顺槽底板上下坡或起伏变化剧烈的地质条件下，有较大的安全隐患；频繁设置生根点和迁移绞车，操作工作量大，浪费人力、物力。

为实现安全、高效、节能的生产目标，东沟煤矿1402工作面首次使用了更为先进的迈步式矿用液压移动列车组及其配套的伸缩式管缆储运车，该列车组与传统绞车钢丝绳牵引方式相比有着明显的优势，在实际使用中取得了良好的效果，具有重要的推广应用价值。

一、结构组成及功能

矿用液压移动列车组主要由迈步式液压自移设备列车及伸缩式管缆储运车组成。其中，迈步式液压自移设备列车用于井下综采工作面随回采作业移动的供电供液设备及工具、材料的运输；伸缩式管缆储运车则用于迈步式液压自移设备列车与转载机间的液管和电缆的缓存，以实现矿用液压移动列车组与割煤工作的同步作业，减轻生产班的工作负担，提高生产效率。

1．迈步式液压自移设备列车

迈步式液压自移设备列车主要由平板车、自移轨道、推移缸、辅助支撑、电缆桥架等组成，如图1所示。迈步式液压自移设备列车单个迈步步距为800mm。

图1 迈步式液压自移设备列车示意图

2．伸缩式管缆储运车

伸缩式管缆储运车主要由管缆托车、管缆支撑架、柔性电缆托架等组成，如图2所示。两管缆托车间可缓存的管缆长度为2500mm。

图2 伸缩式管缆储运车示意图

3．列车组列计算

一般情况下，迈步式液压自移设备列车与伸缩式管缆储运车配合使用，即迈步式液压自移设备列车与伸缩式管缆储运车组成列车组，该过程称为组列。组列时，由迈步式液压自移设备列车组成的列车组在前，由伸缩式管缆储运车组成的列车组在后，且与迈步式液压自移设备列车组的尾车相连。其中，迈步式液压自移设备列车组属于动力车组，伸缩式管缆储运车组为无动力车组，伸缩式管缆储运车组需在迈步式液压自移设备列车组的牵引下移动。故在组列时，需要对迈步式液压自移设备列车组的牵引力进行核算，以确认其牵引力是否满足需要。

设迈步式液压自移设备列车组的液压缸总拉力为F拉，迈步式液压自移设备列车组的对地摩擦力为F摩，伸缩式管缆储运车组移动所需的最小拉力为F阻，则在组列合理的情况下，须满足：

首先，校核公式（1）。

计算迈步式液压自移设备列车组的对地摩擦力F摩。

其中，μ1为迈步式液压自移设备列车组与地面的摩擦系数，取μ1=0.12；M1为迈步式液压自移设备列车组及其负载的总质量，g为重力加速度，取g=10m/s2。

经测量，M1=17500kg，计算得F摩=21000N。

计算迈步式液压自移设备列车组液压缸的总拉力F拉。

其中，n为液压缸的个数，n=5；P为液压系统的工作压力，P=31.5Mpa；D为液压缸的缸径，D=100mm；d为液压缸的杆径，d=70mm。

计算得出F拉=803250N。故，公式（1）成立。

然后，校核公式（2）。

计算伸缩式管缆储运车组的最小拉力F阻。

其中，μ2为伸缩式管缆储运车组与地面的摩擦系数；M2为伸缩式管缆储运车组及其负载的总质量，g为重力加速度，取g=10m/s2。

由于μ1和μ2均为钢与同一地面的摩擦系数，故μ1=μ2

因此，组列后，只要满足公式（7），即表示迈步式液压自移设备列车与伸缩式管缆储运车组列合理。

经实际测量，M1=17500kg，M2=12100kg，明显地，满足公式（7）的条件，即公式（2）成立。

二、操作方法

1．操作前的准备工作

（1）检查各设备列车间的连接是否可靠，推移缸和辅助支撑是否处于复位状态，如发现不符合安全要求的因素，须及时处理，否则禁止对设备列车进行操作。

（2）检查液压系统阀组是否完好，管路及接头是否有漏液情况，发现问题及时处理，否则禁止对设备列车进行操作。

（3）操作设备列车前，确认列车组周围无无关人员及障碍。

2．自移操作

首先，操作推移缸控制阀，使推移缸完全伸出，列车组向前移动一个步距；然后操作辅助支撑控制阀，使辅助支撑动作，自移轨道随车体抬升；接下来，再次操作推移缸控制阀使推移缸复位，此时，自移轨道被拉移一个步距；最后，操作辅助支撑控制阀，使车体回落。至此，一个自移操作循环完成。

3．调偏操作

若列车组行进过程中，头车跑偏，应及时进行调偏操作，使其回正。调偏操作前，应先检查调偏缸控制阀是否完好，调偏缸是否为完全复位状态。调偏时，首先操作调偏缸控制阀使调偏缸伸出，车体在调偏缸的斜向支撑下，滑移一个步距角。重复对调偏缸进行操作，直至车体回正。

三、现场应用

东沟煤矿1402工作面总长约1000米。该工作面的矿用液 压移动列车组于2020年12月初完成安装调试并运行。整套列车组含迈步式液压自移设备列车单车5辆，伸缩式管缆储运车11辆，液管和电缆的最大缓存长度为25米。工作面割煤作业日均进尺10米，列车组每天拉移1次，设备列车操作人员1人。

经实际应用，矿用液压移动列车组应用于综采工作面，有着明显的优势：无需铺设钢轨，大大节省了设备使用前的准备工作；矿用液压移动列车组各单车自带动力部件，无需绞车牵引即可实现自移；矿用液压移动列车组对地面的适应能力强，最大适应坡度可达±20°，且无需对底板进行硬化，大大降低了巷道底板的施工成本；列车组采用集中控制，操作仅需1人，而且可通过电液控实现遥控，操作简单，易学易用；列车组的操控为就近操作，操作人员可随时观察列车组的运行状态，增加了操控过程中的安全性；各迈步式液压自移设备列车单车的自移轨道均通过液压缸与车体相连，当出现动力故障时，不会溜车，更不会出现跑车现象；矿用液压移动列车组采用液压驱动，液压介质为乳化液，与各种矿用支架保持一致，因此设备的维护更加方便；列车组的使用更为灵活，当进行工作面切换时，可根据实际需求，对列车组各单车的顺序进行调整。

四、结语

矿用液压移动列车组是一种先进的煤矿井下辅助运输产品，近年来，该产品以安全性高、适应能力强、安装方便、操作简单等特点，在全国多个大型煤矿企业得到了应用。该产品的应用符合智能矿山、绿色矿山的发展方向，还具有很大的升级潜力，值得大力发展和推广。