第46屆等級(jí)獎(jiǎng)?wù)撐?--曉南礦拖拉電纜單軌吊車(chē)的研制與應(yīng)用
曉南礦???李 ?剛
? ? 摘 ?要 ?介紹了拖拉電纜單軌吊車(chē)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。實(shí)際應(yīng)用后，有效解決了采煤工作面變電列車(chē)與轉(zhuǎn)載機(jī)頭間的電纜、液壓管路隨設(shè)備移動(dòng)及吊掛的安全問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 ?單軌吊車(chē) ?電纜吊掛 ?隨設(shè)備移動(dòng) ?效率
1?引言
目前曉南礦采煤工作面順槽所有動(dòng)力電纜沒(méi)有專(zhuān)用的吊掛和拖運(yùn)設(shè)備，只是將動(dòng)力電纜外部包裹皮帶，用鐵線將電纜捆牢后外圈捆綁液壓管路放置在巷道底板上，動(dòng)力電纜及液壓管路的拖運(yùn)要靠人工或絞車(chē)，存在著動(dòng)力電纜易被巷道內(nèi)其它設(shè)備碾壓，拖運(yùn)阻力大，拖運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)不安全等缺點(diǎn)。
鑒于上述原因，為提高井下工作面回采效率，結(jié)合井下實(shí)際情況，研制了一套拖拉電纜單軌吊車(chē)，提高了井下工作面動(dòng)力電纜使用壽命，減小拖運(yùn)阻力，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，完善了電纜吊掛標(biāo)準(zhǔn)化水平。
2 無(wú)單軌吊的工況問(wèn)題分析
綜采工作面在回采過(guò)程中，隨著工作面回采，機(jī)械設(shè)備也將跟隨移動(dòng)。機(jī)械設(shè)備電纜也隨變電列車(chē)拖拉前移。在移動(dòng)設(shè)備電纜及液壓管路的作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)以下問(wèn)題：
(1)勞動(dòng)強(qiáng)度大。設(shè)備電纜及水管有扭結(jié)、套勁等情況時(shí)需要人工整理，給作業(yè)人員帶來(lái)不便，造成作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。
(2)工作效率低。綜采工作面每回采30m右，變電列車(chē)及設(shè)備電纜就會(huì)前移相同距離。綜采工作面圓班可割6刀煤，每天進(jìn)尺4.8m，每6天就要移動(dòng)一次變電列車(chē)，每次移動(dòng)距離短，移動(dòng)次數(shù)頻繁，前期準(zhǔn)備工作復(fù)雜，浪費(fèi)大量生產(chǎn)時(shí)間，影響工作效率。
(3)存在安全隱患。變電列車(chē)移動(dòng)及電纜拖拉需要使用絞車(chē)進(jìn)行牽引，牽引過(guò)程中電纜在地面拖拉，阻力增大，遇到刮卡易使設(shè)備電纜拉斷。絞車(chē)鋼絲繩也可能刮卡后受力拉斷，傷及作業(yè)人員，存在很大的安全隱患。
針對(duì)以上存在的問(wèn)題，曉南礦研制的拖拉電纜單軌吊車(chē)，使綜采工作面機(jī)械設(shè)備電纜吊掛、移動(dòng)的問(wèn)題可以得到有效的解決。
3 綜采工作面拖拉電纜單軌吊車(chē)的研制
拖拉電纜單軌吊車(chē)適用于煤礦井下綜采工作面各種電纜高壓膠管的吊掛、移動(dòng)及回收的專(zhuān)用設(shè)備（圖1）。該設(shè)備利用提前預(yù)打的起吊錨桿和15環(huán)18mm*64mm圓環(huán)鏈掛在綜采工作面運(yùn)順變電列車(chē)與轉(zhuǎn)載機(jī)頭之間巷道的頂板下，將井下工作面設(shè)備的動(dòng)力電纜和高壓膠管鋪掛在一系列帶滑輪及夾具的工作小車(chē)上，利用轉(zhuǎn)載機(jī)頭自帶的液壓推移裝置作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)電纜沿著順槽軌道同轉(zhuǎn)載機(jī)及變電列車(chē)移動(dòng)。
?圖1??電纜拖拉單軌吊車(chē)示意圖
根據(jù)綜采工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，曉南礦研制的電纜拖拉單軌吊車(chē)如圖2所示，該單軌吊車(chē)全長(zhǎng)105m，軌道距離工作面底板高度為2300mm，從結(jié)構(gòu)上看單軌吊車(chē)主要包括單軌吊軌道、行走小車(chē)、電纜夾具和吊掛裝置4個(gè)部分。
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圖2 拖拉電纜單軌吊示意圖
3.1 ?單軌吊車(chē)軌道結(jié)構(gòu)
單軌吊車(chē)軌道示意圖如圖3所示，軌道由工字鋼、連接耳板、中心吊掛板、輔助吊掛板、防錯(cuò)位固定塊5部分，都是由12mm厚鐵板加工而成。軌道設(shè)計(jì)尺寸為每節(jié)3000mm，兩端連接耳板將多節(jié)軌道首尾相連，耳板孔徑Φ22mm，用于配合M20螺栓，在配合4T卸扣使用時(shí)也可用做起吊點(diǎn)。中心吊掛板孔徑Φ22mm，用于配合4T卸扣起吊軌道。輔助吊掛板用于在井下實(shí)際使用中，如果起吊錨桿位置不合適無(wú)法與中心吊掛板連接時(shí)，做輔助起吊軌道的作用。底端防錯(cuò)位固定塊孔徑Φ12mm，用于配合M10螺栓，上緊后可保證在使用過(guò)程中，行走小車(chē)不會(huì)因軌道接頭錯(cuò)位卡死或掉道。
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圖3 單軌吊車(chē)軌道示意圖
3.2 ?行走小車(chē)
行走小車(chē)主要的作用是通過(guò)夾持在軌道上的行走輪，使吊掛電纜可以在軌道上滑行，前進(jìn)或后退。行走小車(chē)每1m置一個(gè)，小車(chē)間的推拉桿長(zhǎng)度1m，用1寸鍍鋅管制成，其作用是當(dāng)行走小車(chē)由高到低安裝時(shí)，擋住行走小車(chē)向前下滑，當(dāng)行走小車(chē)由低到高安裝時(shí)同樣能保證行走小車(chē)向后下滑。每件行走小車(chē)可起吊重量1t，滿足起吊需要。行走小車(chē)示意圖如圖4所示。
圖4 行走小車(chē)示意圖
3.3 ?電纜夾具
電纜夾具如圖5所示。電纜夾具可以將電纜整齊的固定在單軌吊上。電纜夾具由12mm厚鐵板加工而成，分為吊掛夾板及兩側(cè)的鎖緊夾板，吊掛夾板的作用是與行走小車(chē)連接將電纜夾具與小車(chē)連接成一體。鎖緊夾板的作用是通過(guò)擰緊兩端錨桿螺帽，將內(nèi)部電纜夾緊固定，防止電纜發(fā)生竄動(dòng)。電纜夾具的間隔錨桿為Φ22×400mm，間隔錨桿的長(zhǎng)度可以根據(jù)所夾持電纜數(shù)量的多少增加或縮短。使用時(shí)錨桿外側(cè)套橡膠管，夾板內(nèi)側(cè)墊皮帶防止錨桿及金屬夾板直接與電纜外皮接觸導(dǎo)致磨損。鋪設(shè)時(shí)將電纜鋪設(shè)在上層，液壓管路鋪設(shè)在下層，一是防止液壓管路泄露后導(dǎo)致電纜淋水，二是便于檢修液壓管路竄液等故障。
圖5 電纜夾具示意圖
3.4 ?吊掛裝置
吊掛裝置如圖6所示。吊掛裝置由15環(huán)18*64mm圓環(huán)鏈及4T卸扣組成。4T卸扣方便與單軌吊軌道快速連接，圓環(huán)鏈與工作面頂板專(zhuān)用起吊錨桿連接，用錨桿螺帽鎖緊。當(dāng)工作面頂板高低不平時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整圓環(huán)鏈長(zhǎng)短保證軌道平直，使單軌吊順利通過(guò)。
圖6 吊掛裝置示意圖
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3.5 ?轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭推移裝置
轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭推移裝置由20mm厚的鐵板焊接制造，全長(zhǎng)1.8m方體結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭用M16螺栓通過(guò)法蘭盤(pán)連接，前段直接與單軌吊車(chē)行走小車(chē)車(chē)體連接。如圖7所示。主要作用是隨著工作面回采轉(zhuǎn)載機(jī)向前移動(dòng)，推動(dòng)行走小車(chē)前移，是單軌吊車(chē)的主要?jiǎng)恿υ础?/span>
圖7 轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭推移裝置
3.6 ?變電列車(chē)尾牽引裝置
變電列車(chē)尾牽引裝置安裝在變電列車(chē)工具車(chē)上，由2根1m長(zhǎng)12#工字鋼作為支撐桿與牽引臂用M16螺栓法蘭連接，20mm厚鐵板焊接制作的長(zhǎng)方體牽引臂通過(guò)連接板與行走小車(chē)連接。如圖8所示。主要作用是小車(chē)整體前移時(shí)起到制動(dòng)作用，變電列車(chē)前移時(shí)起到牽引作用。
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圖8 變電列車(chē)尾牽引裝置示意圖
4安裝使用方法
在工作面運(yùn)順動(dòng)力電纜安裝之前安裝好單軌吊軌道及行走小滑車(chē)等組件。要保證拖拉電纜單軌吊車(chē)正常運(yùn)行，必須保證吊車(chē)軌道平直。安裝前在巷道頂板上打一排Φ22×2000mm專(zhuān)用起吊錨桿,要求錨桿外露長(zhǎng)度300mm，錨桿吊點(diǎn)左右偏差±50mm。待電纜鋪設(shè)完畢后，將電纜夾具及推拉桿每隔1m逐一上好，手拉葫蘆依次將引入電纜的電纜夾具安裝在行走小滑車(chē)上。
工作面開(kāi)采初期，單軌吊車(chē)不需要儲(chǔ)存電纜，應(yīng)該將所有的行走小滑車(chē)及小滑車(chē)推拉桿上好連接牢固。此時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)與變電列車(chē)尾車(chē)的距離為100m，單軌吊車(chē)總長(zhǎng)度105m，單軌吊車(chē)段可存儲(chǔ)電纜長(zhǎng)度100m。如圖9所示。
圖9 電纜吊掛示意圖
當(dāng)工作面轉(zhuǎn)載機(jī)開(kāi)始推進(jìn)前，將單軌吊車(chē)上的電纜夾具每間隔兩個(gè)拆掉兩個(gè)，使電纜及液壓管自然向底板彎曲。轉(zhuǎn)載機(jī)向前推進(jìn)50m，變電列車(chē)位置不動(dòng)，轉(zhuǎn)載機(jī)與變電列車(chē)尾車(chē)的距離為50M。單軌吊長(zhǎng)度為55m，可存儲(chǔ)電纜及液壓膠管100m。如圖10所示。隨著轉(zhuǎn)載機(jī)向前推進(jìn)，將轉(zhuǎn)載機(jī)側(cè)單軌吊車(chē)軌道逐一拆下，依次安裝在變電列車(chē)尾。軌道向回采方向拆、安循環(huán)，使單軌吊車(chē)電纜隨工作面回采移動(dòng)。
圖10 電纜彎曲吊掛示意圖
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5 ?運(yùn)行效果
工作面的動(dòng)力電纜及液壓管路只需一次鋪設(shè)，巷道內(nèi)空中布置，減少了因地面拖拉帶來(lái)的電纜磨損及管路斷裂等現(xiàn)象。
減少了電纜的移動(dòng)次數(shù)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
單軌吊車(chē)直接使用工作面轉(zhuǎn)載機(jī)及變電列車(chē)的移動(dòng)作為動(dòng)力源，既節(jié)能又減少了設(shè)備空間。
設(shè)計(jì)新穎，操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。
6 ?結(jié) ?語(yǔ)
通過(guò)對(duì)拖拉電纜單軌吊的研制，保證了工作面設(shè)備電纜拖拉安全可靠。
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作者簡(jiǎn)介：李 ?剛（1987-），工程師，2012年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在曉南礦機(jī)電科從事機(jī)械技術(shù)管理工作。聯(lián)系電話：15841069216。
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