一種新型采煤機托纜裝置的設計與應用

張星宇 趙東升 張磊

（1.山西天地煤機裝備有限公司，山西太原 030024；2.中煤華晉集團有限責任公司，山西河津 043300）

0.引言

滾筒式電牽引采煤機作為煤礦的主要裝備，隨著現代化智能化礦山建設工作的大力推進，國內煤機裝備制造企業引進5G通信技術、物聯網平臺、云端平臺等新技術致力于智能煤機研究，滾筒式電牽引采煤機也逐步由原來的自動化機械裝備向著智能化方向發展。托纜裝置作為智能采煤機的主要部件，為采煤機電氣系統提供安全、可靠的動力電源，其性能直接影響著整個采煤機電氣系統的可靠性。純機械結構的托纜裝置僅僅是通過連接部件對電纜履帶內的電纜和液管進行拖拽，在電纜受力過大、彎曲半徑過小導致電纜受損時，不能很好切斷電源起到保護作用。為解決上述問題，更好地適用智能化采煤機，經過反復論證試驗，設計一種新型具有電氣保護功能的采煤機托纜裝置，可以有效防止采煤機運行過程中出現履帶憋卡、電纜受力過大、電纜彎曲半徑過小強行拖拽等問題[1]。

1.采煤工作面托纜裝置的使用現狀

目前，回采工作面均采用走向長臂后退式采煤方法，采煤機在工作面往復割煤，采煤機配套的托纜裝置拖拽著電纜履帶及液管往復運動，經常出現如下問題：

（1）采煤機的動力電纜、內外噴霧液管共同布置在電纜履帶內，電纜履帶與托纜裝置連接，通過托纜裝置固定后，電纜和液管與采煤機接口對接，電纜易出現絕緣下降，漏電等故障[2]。

（2）純機械機構的托纜裝置在采煤機進刀過程中，機械拖拽電纜履帶及履帶內的電纜、液管，當與刮板輸送機出現刮卡時，強行拖拽容易導致電纜履帶及履帶內的電纜、水管局部受力過大，導致電纜夾板、電纜、水管損壞[3]。

（3）當采煤機在工作面機頭段往復運行割煤時，容易出現電纜履帶層疊的現象，不及時處理電纜履帶及履帶內的電纜、水管，易從工作面前部刮板輸送機的電纜槽內掉出，發生刮卡現象；當電纜履帶疊加時，采用人工拖拽，勞動強度大，危險系數極高，影響工作的安全高效生產，存在極大安全隱患[4]。

2.新型托纜裝置的結構設計

本文介紹的新型托纜裝置主要由拖纜架、電纜夾板塊、感應棒固定塊、磁鐵固定塊、磁鐵、感應棒、卡瓦壓蓋、卡瓦滑塊、前擋板等部件組成，如圖1所示。

圖1 新型托纜裝置結構部件圖

3.新型托纜裝置的工作原理

3.1 與采煤機固定方法

新型托纜裝置通過拖纜架側面的固定架利用4條M24×80的高強度螺栓與采煤機機身連接，鎖緊固定在電控箱上方的采煤機機身上，距離采煤機配套的刮板輸送機銷排不低于1300mm，如圖2所示。

圖2 托纜裝置的安裝尺寸圖

將給采煤機供電的橡套電纜、內外噴霧水管、冷卻水管裝入電纜履帶內，采用牽引鏈將電纜履帶與托纜裝置的相連接；采煤機電纜通過托纜裝置的卡瓦壓蓋和滑塊固定，再引入電控箱，同時確保煤機電纜在該處的彎曲半徑要滿足電纜所允許的最小曲率半徑；水管直接接入采煤機機身供水管路。

3.2 工作原理

目前機械化綜采工作面的電纜履帶均布置在前部刮板輸送機的電纜槽體內，工作面回采過程中，采煤機拖動電纜履帶往復運動。采煤機正常運行時，由托纜裝置的電纜夾板塊通過牽引鏈與電纜履帶連接，牽引電纜履帶，受力部件主要為電纜夾板塊、牽引鏈、履帶與牽引鏈連接部；當運行過程中電纜履帶夾出現卡死、夾板局部應力過大，超過牽引鏈的抗拉極限和電纜履帶的屈服極限后，牽引鏈斷裂，電纜拖動卡瓦滑塊動作，滑塊沿著托纜裝置上蓋軌道運動，帶動磁鐵固定塊和磁鐵移動，當接近感應棒時，輸出開關量信號控制采煤機停止運行，同時切斷采煤機上級負荷中心電源，起到有效的保護作用。電氣控制原理圖，如圖3所示。

圖3 電氣控制原理圖

新型托纜裝置與傳統的托纜裝置相比，增加了電氣保護功能，在滿足正常生產使用的條件下，對機械部件進行優化，結構設計簡單，系統零部件較少，動作靈敏，響應速度較快。

4.使用效果

新型托纜裝置已配套國內某煤機公司生產的交流電牽引采煤機（MG620/1540-WD型、MG650/1605-WD型）投入使用，在采煤機正常往復進刀割煤過程中，發生電纜夾板局部受力過大、履帶堆疊、電纜受力等工況時，當托纜裝置內置磁鐵接近感應棒時，感應棒工作輸出開關量停止信號給煤機控制中心，煤機停止運轉，防止電纜擠壓、管路擠破的等生產事故的發生，無需專人值守看護和拖拽電纜履帶，較低工人勞動強度，同時提高生產效率。

5.結語

新型采煤機托纜裝置結構原理簡單，投入使用后效果良好，有效防止采煤機運行過程中出現履帶憋卡、電纜受力過大、電纜彎曲半徑過小強行拖拽等問題，同時延長煤機電纜的使用壽命，在一定程度提高了采煤工作面安全生產和管理水平，具有推廣價值，為采煤機的設計提供參考和依據。