时晋军
（晋能控股煤业集团华阳煤矿，山西 晋城 048000）
目前，在煤矿井下进行采矿的过程中，需通过掘进机进行隧道挖掘，掘进机随机电缆在掘进过程中需要不断移动，造成随机电缆管理难度大，常出现大煤块从皮带上掉落而冲砸电缆，电缆因潮湿、淋水而绝缘值降低，电缆因拖地摩擦、弯曲、挤压而漏电等现象，造成电缆易损坏，加大了检修时间，降低了掘进机掘进速度，影响了采矿效率，同时也给安全生产带来隐患。针对以上情况，部分掘进队组根据巷道实际情况制作并使用了各种掘进机随机电缆拖移装置，但多数装置在使用过程中存在以下问题：电缆在拖拽时会左右摆动，摆动的惯性带动吊挂电缆的滑轨摆动，使得与滑轨固定的支撑架易变形损坏，进而使得电缆下坠到皮带机上，影响相关设备正常工作，引发安全事故；
电缆回缩时，将滑轨上吊挂电缆的滑轮相互滑动靠近，两个滑轮之间的电缆下垂呈下垂端，下垂端过长会与下方的皮带机碰触，造成相关设备损坏，进而引发安全隐患[1-6]。
晋能控股煤业集团华阳煤矿15102 运输顺槽，布置在15 号煤层中，水平标高+657～+660 m，沿顶板破底掘进，15102 运输顺槽在井下位于一采区西部，北部为井田边界，南部为三条采区大巷，西部为15101 采煤工作面，东部为原常庄煤矿老巷旧巷。
15102 运输顺槽设计长度1 300 m，工程量19 110 m3，预计巷道平均坡度为-2°～0，服务年限1 年。采用综合机械化掘进工艺，预计2021 年3 月开工，2021年12 月竣工。15102 运输顺槽煤层走向NE，倾向NW，倾角0～7°，呈南高北低、西低东高趋势，煤层厚度2.25～3.25 m，平均2.78 m，煤层厚度变化不大，含0～5 层夹矸，属结构简单至复杂、稳定可采的中厚煤层。坚固性系数为2。15 号煤层位于太原组下部K2灰岩下，上距9 号煤层底板28 m，下距K1 砂岩顶5 m。15102 运输顺槽沿15 号煤层顶板破底掘进，顶板为K2 灰岩；
底板为粉砂岩、泥岩、铝土泥岩。
15102 运输顺槽采用EBZ260 型掘进机进行掘进，掘进机在掘进过程中距掘进机尾部30 m 处安装一个电缆框，为了保证掘进机可以在过渡轨道上自由前进后退，在电缆框与掘进机尾部之间吊挂一根拖缆装置，该拖缆装置可随着掘进机移动，但是由于传统拖缆装置主要采用铅丝进行吊挂，掘进机在前移、后退过程中电缆很容易被挤压、磨损，导致高压电缆损坏严重，严重威胁着巷道安全快速掘进。为了弥补传统拖缆装置不足，提高掘进效率，降低电缆磨损现象，决定对15102 运输顺槽掘进机拖缆装置进行优化改进。
2.1 优化后拖缆装置结构
1）优化改进的掘进机拖缆装置主要由皮带机尾载重架、支撑架、钢丝绳、调节装置、滑轮、电缆抱箍、测力油缸、调节弹簧、电缆防坠装置、电缆防坠抱箍、收缩弹簧、电缆等部分组成，如图1 所示。
图1 优化后掘进机拖缆装置结构示意图
2）支撑架共计两个，分别竖直安装在皮带机尾载重架的前后两端顶面，两个支撑架顶端之间设有钢丝绳，柔性的钢丝绳可减缓电缆左右摆动的惯性，减少支撑架2 变形和损坏的可能性，进而杜绝因支撑架变形、损坏而引发的安全隐患。钢丝绳一端与一个支撑架顶端固定连接，钢丝绳另一端通过调节装置与另一个支撑架顶端固定连接。
3）调节装置为测力油缸或调节弹簧，若电缆摆动的惯性增加，导致钢丝绳拉伸长度过大时，测力油缸的伸缩杆伸出，或调节弹簧伸长可对钢丝绳的长度进行一定补偿，进一步减缓摆动引起的变形、晃动问题，待稳定后，测力油缸的伸缩杆或调节弹簧可自行回缩，使钢丝绳复位。
4）在钢丝绳上滑动设有多个滑轮，滑轮底端固定设有电缆抱箍，电缆通过与电缆抱箍的固定吊挂在上钢丝绳上；
相邻的两个滑轮之间固定有电缆防坠装置，电缆防坠装置为收缩弹簧，收缩弹簧两端分别与两个滑轮固定连接，在收缩弹簧上设有电缆防坠抱箍，当电缆回缩，两个滑轮之间的电缆下垂呈下垂端，当电缆过长时，下垂端过低，为防止下垂端与下方的皮带机碰触，减少安全隐患的发生。
5）利用电缆防坠抱箍将电缆下垂端固定，通过收缩弹簧将电缆下垂端吊起，避免下垂端与皮带机碰触；
当电缆随掘进机二运拖拽而伸展时，电缆拖拽滑轮在钢丝绳上滑动，收缩弹簧随滑轮伸展，不影响电缆正常拖拽；
当掘进机回退时，收缩弹簧收缩可使滑轮相互靠近，还起到助于电缆回缩的作用。
2.2 拖缆装置工作原理
掘进机向前移动时，掘进机二运拖拽电缆移动，电缆拖拽滑轮在钢丝绳上滑动，待掘进机向前方掘进几米后，电缆拉伸平直，收缩弹簧随滑轮伸展，不影响电缆正常拖拽；
掘进机回退，需将皮带机及皮带机尾载重架牵至前方工作面时，收缩弹簧收缩可使滑轮相互靠近，还起到助于电缆回缩的作用，多个滑轮相互靠近滑动，电缆回缩，两个滑轮之间的电缆下垂呈下垂端，为下一次开采作准备；
当电缆过长时，下垂端过低，为防止下垂端与下方的皮带机碰触，减少安全隐患的发生，利用电缆防坠抱箍将电缆下垂端固定，通过收缩弹簧将电缆下垂端吊起，避免下垂端与皮带机碰触。
3.1 装置优点
1）电缆吊挂在钢丝绳上，柔性的钢丝绳可减缓电缆左右摆动的惯性，减少支撑架变形和损坏的可能性，进而杜绝因支撑架变形、损坏而引发的安全隐患，提升掘进机工作效率，进而提高后续的采矿效率；
当电缆摆动的惯性增加，导致钢丝绳拉伸长度过大时，调节装置可对钢丝绳的长度进行一定补偿，进一步缓减摆动引起的变形、晃动问题。
2）电缆防坠装置可防止电缆回缩后，其下垂端与下方的皮带机碰触，减少安全隐患的发生。
3）电缆回缩时，收缩弹簧收缩可使滑轮相互靠近，还起到助于电缆回缩的作用。
3.2 实际应用效果
2021 年5 月对15102 运输顺槽掘进机拖缆装置进行优化改进，截止2021 年11 月13 日巷道已掘进完成，通过6 个月实际应用效果来看，掘进机拖缆装置结构优化后，巷道在后期掘进过程中未发生一起电缆磨损、挤压、断裂现象，弥补了原钢丝绳吊挂拖缆装置存在的不足，提高了拖缆效果，预计可减少电缆修复费用达24.5 万元。
掘进机拖缆装置是机械化掘进系统中重要设备之一，其拖缆效果直接影响着掘进机高压电缆使用寿命，华阳煤矿针对15102 运输顺槽前期掘进期间EBZ260 型掘进机拖缆装置主要存在的问题，根据掘进现状进行合理优化，通过实际效果来看，优化后的拖缆装置拖缆效果好、故障率低，避免了电缆磨损、断裂事故，保证了掘进机安全快速掘进，取得了显著应用成效。
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