第46届等级奖论文---晓南矿拖拉电缆单轨吊车的研制与应用

晓南矿   李  刚

    摘  要  介绍了拖拉电缆单轨吊车设备的结构。实际应用后,有效解决了采煤工作面变电列车与转载机头间的电缆、液压管路随设备移动及吊挂的安全问题。

关键词  单轨吊车  电缆吊挂  随设备移动  效率

目前晓南矿采煤工作面顺槽所有动力电缆没有专用的吊挂和拖运设备,只是将动力电缆外部包裹皮带,用铁线将电缆捆牢后外圈捆绑液压管路放置在巷道底板上,动力电缆及液压管路的拖运要靠人工或绞车,存在着动力电缆易被巷道内其它设备碾压,拖运阻力大,拖运劳动强度大,作业不安全等缺点。

鉴于上述原因,为提高井下工作面回采效率,结合井下实际情况,研制了一套拖拉电缆单轨吊车,提高了井下工作面动力电缆使用寿命,减小拖运阻力,降低工人劳动强度,完善了电缆吊挂标准化水平。

2 无单轨吊的工况问题分析

综采工作面在回采过程中,随着工作面回采,机械设备也将跟随移动。机械设备电缆也随变电列车拖拉前移。在移动设备电缆及液压管路的作业过程中出现以下问题:

(1)劳动强度大。设备电缆及水管有扭结、套劲等情况时需要人工整理,给作业人员带来不便,造成作业人员劳动强度大。

(2)工作效率低。综采工作面每回采30m右,变电列车及设备电缆就会前移相同距离。综采工作面圆班可割6刀煤,每天进尺4.8m,每6天就要移动一次变电列车,每次移动距离短,移动次数频繁,前期准备工作复杂,浪费大量生产时间,影响工作效率。

(3)存在安全隐患。变电列车移动及电缆拖拉需要使用绞车进行牵引,牵引过程中电缆在地面拖拉,阻力增大,遇到刮卡易使设备电缆拉断。绞车钢丝绳也可能刮卡后受力拉断,伤及作业人员,存在很大的安全隐患。

针对以上存在的问题,晓南矿研制的拖拉电缆单轨吊车,使综采工作面机械设备电缆吊挂、移动的问题可以得到有效的解决。

3 综采工作面拖拉电缆单轨吊车的研制

拖拉电缆单轨吊车适用于煤矿井下综采工作面各种电缆高压胶管的吊挂、移动及回收的专用设备(图1)。该设备利用提前预打的起吊锚杆和15环18mm*64mm圆环链挂在综采工作面运顺变电列车与转载机头之间巷道的顶板下,将井下工作面设备的动力电缆和高压胶管铺挂在一系列带滑轮及夹具的工作小车上,利用转载机头自带的液压推移装置作为动力,实现电缆沿着顺槽轨道同转载机及变电列车移动。

 图1  电缆拖拉单轨吊车示意图

根据综采工作面现场实际情况,晓南矿研制的电缆拖拉单轨吊车如图2所示,该单轨吊车全长105m,轨道距离工作面底板高度为2300mm,从结构上看单轨吊车主要包括单轨吊轨道、行走小车、电缆夹具和吊挂装置4个部分。

 图2 拖拉电缆单轨吊示意图

3.1  单轨吊车轨道结构

单轨吊车轨道示意图如图3所示,轨道由工字钢、连接耳板、中心吊挂板、辅助吊挂板、防错位固定块5部分,都是由12mm厚铁板加工而成。轨道设计尺寸为每节3000mm,两端连接耳板将多节轨道首尾相连,耳板孔径Φ22mm,用于配合M20螺栓,在配合4T卸扣使用时也可用做起吊点。中心吊挂板孔径Φ22mm,用于配合4T卸扣起吊轨道。辅助吊挂板用于在井下实际使用中,如果起吊锚杆位置不合适无法与中心吊挂板连接时,做辅助起吊轨道的作用。底端防错位固定块孔径Φ12mm,用于配合M10螺栓,上紧后可保证在使用过程中,行走小车不会因轨道接头错位卡死或掉道。

     图3 单轨吊车轨道示意图

3.2  行走小车

行走小车主要的作用是通过夹持在轨道上的行走轮,使吊挂电缆可以在轨道上滑行,前进或后退。行走小车每1m置一个,小车间的推拉杆长度1m,用1寸镀锌管制成,其作用是当行走小车由高到低安装时,挡住行走小车向前下滑,当行走小车由低到高安装时同样能保证行走小车向后下滑。每件行走小车可起吊重量1t,满足起吊需要。行走小车示意图如图4所示。

图4 行走小车示意图

3.3  电缆夹具

电缆夹具如图5所示。电缆夹具可以将电缆整齐的固定在单轨吊上。电缆夹具由12mm厚铁板加工而成,分为吊挂夹板及两侧的锁紧夹板,吊挂夹板的作用是与行走小车连接将电缆夹具与小车连接成一体。锁紧夹板的作用是通过拧紧两端锚杆螺帽,将内部电缆夹紧固定,防止电缆发生窜动。电缆夹具的间隔锚杆为Φ22×400mm,间隔锚杆的长度可以根据所夹持电缆数量的多少增加或缩短。使用时锚杆外侧套橡胶管,夹板内侧垫皮带防止锚杆及金属夹板直接与电缆外皮接触导致磨损。铺设时将电缆铺设在上层,液压管路铺设在下层,一是防止液压管路泄露后导致电缆淋水,二是便于检修液压管路窜液等故障。

5 电缆夹具示意图

3.4  吊挂装置

吊挂装置如图6所示。吊挂装置由15环18*64mm圆环链及4T卸扣组成。4T卸扣方便与单轨吊轨道快速连接,圆环链与工作面顶板专用起吊锚杆连接,用锚杆螺帽锁紧。当工作面顶板高低不平时,可以通过调整圆环链长短保证轨道平直,使单轨吊顺利通过。

图6 吊挂装置示意图

 

3.5  转载机机头推移装置

转载机机头推移装置由20mm厚的铁板焊接制造,全长1.8m方体结构,与转载机机头用M16螺栓通过法兰盘连接,前段直接与单轨吊车行走小车车体连接。如图7所示。主要作用是随着工作面回采转载机向前移动,推动行走小车前移,是单轨吊车的主要动力源。

图7 转载机机头推移装置

3.6  变电列车尾牵引装置

变电列车尾牵引装置安装在变电列车工具车上,由2根1m长12#工字钢作为支撑杆与牵引臂用M16螺栓法兰连接,20mm厚铁板焊接制作的长方体牵引臂通过连接板与行走小车连接。如图8所示。主要作用是小车整体前移时起到制动作用,变电列车前移时起到牵引作用。

                           8 变电列车尾牵引装置示意图

4安装使用方法

在工作面运顺动力电缆安装之前安装好单轨吊轨道及行走小滑车等组件。要保证拖拉电缆单轨吊车正常运行,必须保证吊车轨道平直。安装前在巷道顶板上打一排Φ22×2000mm专用起吊锚杆,要求锚杆外露长度300mm,锚杆吊点左右偏差±50mm。待电缆铺设完毕后,将电缆夹具及推拉杆每隔1m逐一上好,手拉葫芦依次将引入电缆的电缆夹具安装在行走小滑车上。

工作面开采初期单轨吊车不需要储存电缆,应该将所有的行走小滑车及小滑车推拉杆上好连接牢固。此时转载机与变电列车尾车的距离为100m,单轨吊车总长度105m,单轨吊车段可存储电缆长度100m。如图9所示。

9 电缆吊挂示意图

当工作面转载机开始推进前,将单轨吊车上的电缆夹具每间隔两个拆掉两个,使电缆及液压管自然向底板弯曲。转载机向前推进50m,变电列车位置不动,转载机与变电列车尾车的距离为50M。单轨吊长度为55m,可存储电缆及液压胶管100m。如图10所示。随着转载机向前推进,将转载机侧单轨吊车轨道逐一拆下,依次安装在变电列车尾。轨道向回采方向拆、安循环,使单轨吊车电缆随工作面回采移动。

图10 电缆弯曲吊挂示意图

 

5  运行效果

工作面的动力电缆及液压管路只需一次铺设,巷道内空中布置,减少了因地面拖拉带来的电缆磨损及管路断裂等现象。

减少了电缆的移动次数,减轻了工人的劳动强度,提高了生产效率。

单轨吊车直接使用工作面转载机及变电列车的移动作为动力源,既节能又减少了设备空间。

设计新颖,操作简单、维护方便。

6  结  语

通过对拖拉电缆单轨吊的研制,保证了工作面设备电缆拖拉安全可靠。

 

作者简介:  1987-),工程师,2012年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业,现在晓南矿机电科从事机械技术管理工作。联系电话:15841069216。