煤礦綜采工作面拉串車回繩裝置的設計要點

齊成成

（陽煤集團山西平舒煤業有限公司， 山西 壽陽 045400）

引言

由于煤礦開采環境惡劣，且對企業采煤工藝的要求非常高。綜采具有功率消耗低、安全性高、工作效率高、產量高等優勢，不僅減少了勞動強度，而且還為煤礦開采創造了良好環境，成為當前煤礦開采的主要發展方向[1]。雖然此開采工藝具有很多優勢，但是煤礦開采地質條件惡劣，且綜采工藝的發展速度較快，因此，急需對裝置進行改進[2]。本文主要對綜采工作面拉串車回繩裝置的設計進行研究。

1 回繩裝置的工作原理

將回繩裝置騎在工作面的兩個軌道上，并使用U型卡將其固定。利用乳化液泵站，在固定盤上完成液壓單體固定操作，使其頂放在裝置的固定盤上，同時在工作面上安裝頂板，進一步對其進行固定，從而達到提高裝置穩定性的目的。本文設計的回繩裝置依靠滑輪來改變方向，通過調度絞車將其轉移到與變電站相同的方向，啟動調度絞車完成串車的拖動操作。

2 回繩裝置結構設計

為了克服傳統液壓支架裝車裝置存在的不足，本文設計了一種新型綜采工作面拉串車回繩裝置。該裝置主要由千斤頂與支撐框架構成。其中，支撐框架沿著巷道長向兩組相間布置，并在巷道底部沿長向布置了軌道，在軌道的兩側設置千斤頂，其安裝方向為垂直向下。另外，在千斤頂下半部分活塞桿處設置了吊鉤，從而確保裝置操作的便利性，結構簡單合理，有效控制了成本，使后期的維護工作量較少[3]。如圖1所示為綜采工作面拉串車回繩裝置結構設計圖。

本裝置主要由兩部分構成，其中一部分是支撐框架，另一部分是千斤頂。其中，支撐框架有兩組，均沿著巷道長向布置，采取的布置方式為相間布置，在巷道的底板位置上沿著長向布置了軌道，在這個軌道的兩側安裝千斤頂，其安裝方向為垂直向下。在千斤頂的下方安裝活塞桿，并在其下方設置吊鉤。接下來，移動液壓支架，使其轉移到框架下方，起到控制活塞的作用。當活塞桿伸出以后，位于活塞桿下方的4個吊鉤會立即勾住液壓支架的兩側，以此控制千斤頂。如果千斤頂向上伸出，則液壓支架將立即被提升。采用同樣的方法將平板車移動到液壓支架下方，對千斤頂進行控制，當活塞桿向下伸出時，液壓支架將立即掉落，最終落在平板車上，使用平板車可將液壓之間快速轉移至指定位置。

圖1 綜采工作面拉串車回繩裝置結構設計圖

為了確保本文設計的回繩裝置運行效果良好，在支撐框架的設計上花費了大量時間，其主要由兩部分構成，一部分是對稱立桿，數量為2個；另外一部分是橫梁，將該組件沿著水平方向安裝在立桿上端。為了保證裝置的平衡，在橫梁上方安裝一對鏈條，采取對稱安裝方式進行安裝。利用連接件，在鏈條下方安裝千斤頂。為了保證裝置的安全性，本文設計的裝置添加了緩沖墊，并將其安裝到立柱上，此立柱位于支撐框架的兩側。在安裝時，測量非常精細，支撐架兩側的千斤頂與巷道中心之間的距離均相等。裝置中，橫梁主要由形梁并排安裝構成，并且所有形梁的下方均安裝立柱。另外，在鏈條下方安裝第一連接扣和第二連接扣，將兩個連接扣固定到一起，形成一種連接結構，應用在千斤頂與鏈條之間。在千斤頂的下方活塞桿出裝置第三連接件，利用圓形鏈條，將吊鉤安裝在第三連接件的下方，其中，吊鉤設計為S形，這樣就可以有效避免吊鉤與千斤頂在裝置運行期間發生晃動。

3 設計要點分析

本文設計的回繩裝置使用的材料主要有6個，分別是U型卡、銷子、回繩輪槽、梁、回繩輪與連接件。本文將從以下6個方面對裝置的設計要點進行分析。

1）對于回繩裝置中梁的設計，為了避免裝置在作業期間左右晃動，應采用型號為11號的工字鋼，并將其騎在兩個軌道上，使用U型卡槽固定。

2）對于裝置的連接件，為了避免裝置在作業期間上下晃動，必須依據實際作業情況，明確礦井軌道的實際寬度，選取鋼板進行加工，并在鋼板的上方打4個通孔，用于焊接連接件。接下來，使用U型卡將其固定，從而實現預期效果。

3）裝置的主要執行元件為回繩輪，本文的設計方案嚴格按照《機械設計》手冊中的所有條款進行設計，經過多次測試分析，獲取最佳滑動效果。該部分的設計需要注意加工滑輪的選取，必須依據調度絞車鋼絲繩型號的選取情況來完成，同時做好鋼絲繩回轉度與破斷力的計算工作。避免鋼絲繩過長，對其使用壽命造成影響。

4）對于裝置的加工，對裝置梁卡槽有一定的要求，如果設置過寬，則很有可能出現回升裝置左右移動的情況，導致裝置失去重心，無法穩定運行。所以，在加工裝置時，需要依據軌道的信號來設計卡槽的寬度。另外，裝置的高度也需要量身定做，不可以過高或過低，否則很容易導致鋼絲繩跑偏。目前，應用比較多的加工方式為焊接工藝，由于本文設計的裝置采用組裝連接方式，因此，必須加大焊接工藝的重視度，否則在拉串車的過程中，裝置很有可能散架，從而發生安全事故。

5）對于材料的選取，為了保證裝置的整體機械強度，必須考慮到各個器件的重量，使其組合起來不會太重。因此，在選取材料時，應結合施工的實際情況，挑選合適的材料進行組合，從而獲取最佳回繩裝置。

6）對于安裝的質量，為了保證裝置的質量，完成所有器件的安裝后，檢查是否穩固，如果發現有松動情況，立即用U型卡將其固定，并且將液壓單體支架打到足夠壓力，從而為裝置的安裝提供質量保障。

4 應用情況與經濟效益分析

本文設計的裝置于2017年5月完成，并在當月加工，成品在6月正式投入使用。在整個生產過程中，該裝置運行穩定，在短時間內完成了工作面搬家，解決了工作面接替緊張的問題，為工作面的順利推進提供保障。通過使用回繩裝置，液壓支架的運行效率、裝車、安全性不再存在問題。測試結果表明，裝置的工作效率至少提高了5倍。由于該裝置操作簡便，操作人員可以在短時間內掌握。預計加工一臺裝置的成本為1.5萬元，每年裝置問題減少的收益為200萬元，更換設備需要花費50萬元，因此，一臺裝置可以為煤礦開采公司節約248.5萬元。

參考文獻

[1]李向陽，馬晉民，劉高峰，等.大寧煤礦綜采工作面巷道布置優化設計[J].煤炭工程，2016，48（5）：4-7.

[2]杜巖，孟國營，張瀚文，等.煤礦綜采工作面輸送設備嵌入式監控平臺設計[J].工礦自動化，2014，40（7）：96-98.

[3]馬礦生，李厥高，李偉.大采高綜采工作面初采強制放頂方案優化設計與施工[J].煤礦開采，2013，18（3）：97-99.