液壓自移滑靴式列車在綜采工作面的應用

翁海龍

(國家能源集團保德煤礦，山西 忻州 036600)

0 引言

國家能源集團保德煤礦共有4層煤可采，現開采最上一層(8#)煤，該煤層是井田內第一層厚度達標且穩定的可采煤層。該煤層頂板節理、層理較為發育，為破碎煤巖互層復合頂板；煤巖層總體近南北走向，呈向西傾斜的單斜構造，煤層傾角為3°～6°，平均為4°左右。礦井采掘現狀為1個采煤工作面和2個掘進工作面。81307綜放工作面沿煤層傾斜布置走向推進，采用走向長壁后退式，綜合機械化放頂煤方法開采，頂板管理為全部垮落法。

綜采工作面設備列車不論國外、國內大多采用道軌平板車，前后配套絞車鋼絲繩牽引方式進行移動，而設備列車至轉載機之間的電纜、管線采用單軌吊懸掛滑移小車的方式移動[1-3]。然而隨著綜采工作面大功率、重型化設備的更新換代，綜采工作面所需配套設備也越來越多。就保德煤礦大部分綜采工作面而言，設備列車需要45輛平板車首尾鏈接構成，總長超過180 m，總重達200 t左右。

1 傳統設備列車存在的問題

傳統設備列車的移動需多人參與，費時費力。綜采工作面日均推進8 m左右，正常狀況下，平均每7 d就要拉移一次設備。每次拉移設備都需不少于10名員工進行拆除駐車器、拆卸軌道、搬運軌道、鋪設軌道、掛單軌吊等耗時費力的工作。導致作業人員勞動強度大，效率低。

1.1 操作復雜，拉移較難同步

設備列車前移時，需在移動方向以外約50 m處打設固定戧柱，與前移側回柱絞車連接，同時尾側回柱絞車與工作面機尾側支架固定，前后回柱絞車相互配合，前緊后松，緩慢配合使設備列車穩步前移。

1.2 隱患高，安全難以保障

整個操作過程中機動性差，且存在列車移動時，平板車鋼輪與道軌發生自滑移現象；整體穩定性差，還易出現跑車、掉道等危險動作。而且在移動過程中存在信號傳遞失誤、鋼絲繩崩斷、平板車翻車等許多危險因素。

綜上，保德煤礦通過引進新型液壓自移滑靴式列車，以期從根本上解決該問題，不僅可以提高勞動效率，還能確保設備列車超前綜采工作面進行移動。

2 液壓自移滑靴式列車分析

由于液壓自移滑靴式列車在綜采工作面回采過程中，不僅能提供可靠的“搬運”設備的可靠服務，徹底杜絕了人工拆運裝道軌，降低了人員勞動強度[4-6]。最突出的是改寫了“搬運”期間操作工藝，通過遠程液控系統，一個人即可操作整個設備列車前移，為設備列車運行提供了安全可靠的保障。

2.1 液壓自移滑靴式列車

綜采工作面液壓自移滑靴式列車包括若干依次連接的滑靴式平板車，車的底部對應有依次連接的導向推移梁，車的前端和與其對應的導向推移梁后端之間設有推移千斤頂，且平板車的前端固定有豎直設置且支撐在與其對應導向推移梁上的抬底千斤頂，且推移千斤頂與抬底千斤頂的夾角小于84.2°，由乳化液泵站提供動力。

2.2 循環工作原理

首先抬底千斤頂活塞桿伸出，活塞桿壓緊導向推移梁，然后推移千斤頂活塞桿伸出，推動平板車向前移動一個行程[7-8]。然后抬底千斤頂活塞桿收回，活塞桿脫離導向推移梁。收縮推移千斤頂活塞桿，帶動導向推移梁向前移動，從而完成一個工作循環。具體運行方法及原理如圖1～圖5所示。

正常停放期間液壓自移滑靴式列車狀態為：抬底千斤頂活塞桿收回，導向推移千斤頂收回均不動作，使得滑靴式平板車與地面充分接觸。

圖1 正常停放期間的狀態

操作抬底油缸控制閥，使得抬底油缸活塞桿伸出，壓住導向推移梁前段，減少平板車與地面的摩擦力。平板車被抬起與地面形成約4°的夾角，使導向推移梁對地面產生較大的摩擦力，使f平≤f推。

圖2 抬底準備滑移期間狀態

操作推移油缸控制閥，使得推移油缸活塞桿伸出推動平板車，完成列車前行。

圖3 移動期間狀態

操作抬底油缸控制閥，使得油缸活塞桿收回，使滑靴式平板車與地面接觸，增大平板車與地面的摩擦力。此時，由于平板車的重量大于導向推移桿的重量，所以f平≥f推。

操作推移油缸控制閥，使得油缸活塞桿收回，完成導向推移梁前行，液壓自移滑靴式列車恢復為圖1的狀態，完成一個工作循環，同時進入下一個循環的初始狀態。

圖4 移動后狀態

圖5 準備下個循環動作狀態

2.3 列車使用時存在的問題及處理措施

底板要求較高：對使用巷道底板平整度、抗壓強度和坡度要求較高，如果底板泥化，僅用碎石墊路是不可取的[9-10]。需要對底板坡度大、坑洼、泥化段路面進行施工砼底板并調坡處理。

操作使用的協調性：安裝初期因多個滑移式平板車與導向推移梁直接連接在一起，個別安裝步距有差距，初期行走易跑偏、動作不一致，損壞設備零件。加之液壓結構件較多，管路復雜等問題。因此初期使用，操作人員要認真學習操作技能和故障排除方法，從而提高使用效率。同時要多次進行滑移調整，對變形連接件及時更換即可。

安設巷道斷面的設計：根據該液壓自移滑靴式列車寬度，要結合布置巷道的選擇，進行合理設計巷道斷面，防止在使用過程中發生偏移，將巷道內其他設備刮卡。

3 使用效果對比

3.1 設備投入

有軌絞車牽引設備列車需在列車兩側設置4臺絞車(4個平板車)，實現打戧柱、拉移列車、移動列車與工作面之間的單軌吊電纜，還需配套4臺開關(2個平板車)；而液壓自移滑靴式列車不需增加為移動的平板車，是在每個平板車上增加滑移動作的油缸；整體資金費用相差不大。

3.2 運行期間人員勞動強度

有軌絞車牽引設備列車移動，需提前進行鋪軌、拆軌、運軌、掛單軌吊等工作，每次移動需至少10人配合；還需2人頻繁操作首尾回柱絞車做牽引運輸作業，增加了作業人員勞動強度；而液壓自移滑靴式列車僅需1人在操作臺操作液控閥；人員勞動強度顯而易見。

3.3 設備運行可靠性

有軌絞車牽引設備列車移動靠首尾回柱絞車牽引，配合較難，如果配合不當還易引起列車跑車、掉道且機動性差，不能隨時進行移動，移動速度慢，在7°以上的坡道拉移時會出現列車打滑現象；而液壓自移滑靴式列車解決了通常有軌式絞車牽引設備列車靠回柱絞車牽引所引起的跑車弊病，使設備列車運行更加安全可靠；并且可以在10°的坡道上行走自如，不存在設備列車自滑移現象。

3.4 安全可靠性

通過以上對比，使用液壓自移滑靴式列車不需再鋪、拆、運道軌；運行期間不用多人配合操作絞車；列車運行過程穩定可靠；改寫了設備列車前行的方式，杜絕了以往有軌絞車牽引設備列車的跑車、掉道嚴重的安全隱患。

4 結論

(1)經現場實際使用，通過2款不同運行列車的對比，該綜采工作面液壓自移滑靴式列車運行情況安全可靠，解決了原來拉設備列車運行中存在的問題，達到了預期要求。

(2)杜絕了通常有軌絞車牽引設備列車靠回柱絞車牽引所引起的跑車弊病，使設備列車運行更加安全可靠，并且在10°的坡道上行走自如，不存在設備列車自滑移現象。

(3)運行時機動性、整體性強，可以隨時進行及移動，呈現單獨、整體前移，并且速度快，效果好。縮短了每次設備列車移動時間，提高了工作效率。

(4)省去了頻繁鋪設、運輸、拆除軌道的繁重工作，采用工作面乳化液介質作為動力液，簡化了列車構成系統，具有很高的可靠性。工作面推進循環更加合理完善，減輕了工人的工作強度，更加安全可靠；同時大大提高了移動設備列車的安全運行能力；有利于綜采工作面安全高效開采。