综采工作面滑靴式自移列车技术应用

李民族

(山西霍宝干河煤矿有限公司，山西 洪洞 041600)

1 研究使用滑靴式自移列车技术的必要性

随着综采工作面机械化程度不断提高和采煤工艺的不断更新，综采工作面上的设备也越来越多。对于这些设备的运输，矿井目前大多使用传统有轨绞车钢丝绳牵引的设备列车运输技术，这种运输方法存在投入设备量大、易跑车、掉道，浪费大量人力、物力，在移动过程中存在严重的安全隐患;特别是在目前综采工作面正副顺槽巷均采用无轨运输的情况下，这种传统的运输方法暴露了诸多弊端。针对该问题，不少高校、厂家及科研院所进行了相关的研究、设计及试验工作。

在国内，研究人员和研究单位提出了采用下列运输装置：自移式综采配电设备车，综采工作面移动变电站自移装置，无轨胶轮车单通道快速安装综采工作面技术，综采工作面供电电气列车，综采工作面电缆滑移装置，移动设备列车液压(自移式)拉放车装置等。

但这些产品或设备，是针对某个问题的改进，相互之间缺乏协调性，均没有从整体上或根本上解决综采工作面所面临的诸多问题，这样将不利于矿井的安全生产。

山西霍宝干河煤矿在这些方面进行了大胆的研究和探索，在无轨运输技术研究及应用方面得到了较快发展，并取得了较大成绩。但随着无轨运输技术应用的不断深入，相关的一些技术问题也越发明显，主要有：1)综采工作面使用传统有轨绞车钢丝绳牵引的设备列车运输，这种运输方法存在投入设备量大、易跑车、掉道，浪费大量人力、物力，且在移动过程中存在严重的安全隐患。2)有轨运输过程中，作业人员频繁铺轨和牵引运输作业，增加了作业人员劳动强度，降低了作业人员的安全系数。3)通常设备列车靠回柱绞车牵引，易引起跑车并且机动性差，不可以随时进行移动，并且移动速度慢，在7°以上的坡道上行走存在列车自滑移现象，整体稳定性差，带来了相应运输难题，给生产安全造成困难。

针对上述问题，山西霍宝干河煤矿与厂家合作进行了滑靴式自移设备列车技术的研究与试验工作，研制出综采工作面滑靴式自移设备列车系统。该系统借鉴掩护式支架行走原理，有效地应用国内外现有的综采巷道无轨运输技术，科学合理地选择运输设备的形式和参数，克服了易跑车、掉道等缺陷，从根本上解决了有轨运输所带来的一系列问题;既节省了材料成本，又提高了运行效率，具有广阔的应用前景。

本项目研究成果对于推动山西霍宝干河有限公司乃至煤炭行业综采工作面设备列车运行技术改革的进程有着重要的理论与实践意义。

2 工业概况

1)综采巷道地质条件。干河煤矿综采巷道断面形状为矩形，支护形式为锚、网、梁 、锚索支护，巷道净宽4．8 m，净高3．7 m，净断面17．76 m2，长度1 850 m。巷道直接底为泥岩，厚度为2～3．5 m，岩性特征为深灰、灰黑色，局部相变为薄层细砂岩，水平、脉状层理，致密较硬f=4．0。老底为中砂岩(K7)，厚度为2～11 m，岩性特征灰白色，石英为主，含少量暗色矿物及少量泥质包体，次圆状，钙质胶结较坚硬。

2)设备列车使用的状况。干河煤矿原2－101综采工作面使用传统的回柱绞车钢丝绳牵引的有轨式设备列车，列车上承载着大量的重型设备(如负荷中心、乳化液泵站)及辅助材料，运行时极不方便，需要经常进行道轨的拆装铺设，消耗大量的人力、物力，效率低，并且绞车运输易发生严重跑车事故，安全管理难度较大。为了解决这个问题，2010、2011年先后在2－106、2－100综采工作面借鉴掩护式支架行走原理，提出了使用滑靴式设备列车，采用自移装置，增设抬底油缸和推移千斤顶，实现无轨自移运输，取消了轨道运输，节约人力，提高工效，并且提高了安全系数。

3 工作原理和结构

3．1 设备列车工作原理

滑靴式自移设备列车是根据综采工作面正巷或副巷无轨道时专门设计的自移式设备列车，该列车运行为迈步自移式，解决了通常设备列车靠绞车牵引的弊病，使设备列车行走更加安全可靠。

该设备列车主要由滑靴式平板车、导向推杆、推移千斤顶、抬底千斤顶、连接梁、电缆槽、电缆车等件组成。

1)滑靴式平板车。滑靴式平板车是乘载各类设备的车辆，与设备连接，固定方式按不同设备配置。该平板车承载能力20 t以上，外形尺寸4 500 mm×1 500 mm×500 mm。

2)导向推杆。导向推杆分为前后推杆，前推杆一端与推移千斤顶连接，一端上平面与抬底千斤顶接着;后推杆前端与前推杆后端连接，后推杆后端与前推杆前端连接形成一道导向轨道，使滑靴式平板车运行时能沿轨道运行，以防止列车跑偏。

3)推移、抬底千斤顶。设备列车前行时由推移千斤顶活塞杆伸出推动导向推杆，而导向推杆前端由抬底千斤顶压住，导向推杆对地面产生较大的摩擦阻力，致使平板车向前移动，见图1。

图1 滑靴式自移设备列车工作原理示意图

4)连接梁。连接梁是设备列车相互间的连接件，使用时可以将所有列车连接，也可按设备质量大小分组进行连接，也可不连接单个车辆单独运行(建议按分组连接方式)。

5)电缆槽。电缆槽设置在设备列车的一侧，所有电缆管路存放于内，平板车之间电缆为拖悬设置，如平板车需相对运行时拖悬弧度加大，以保证列车运行时电缆不被损伤。

6)电缆车。电缆车是在滑靴式平板车的基础上利用液压支柱的升降原理，采用单轨吊形式进行悬挂电缆。可根据敷设电缆距离增减。电缆车由销轴横向连接，并由牵引架与平板车连接，在平板车行走时拖动电缆车同步运行。由于列车行走与回采工作面往往不能同步，在滑靴式平板车增设了液压单体支柱以及电缆单轨吊，能够根据巷道的高低调整电缆悬挂高度，并且可以存放电缆45～60 m，也就是在工作面完成15个循环以上后可集中移动设备列车一次;同时与单独的电缆单轨吊相比，省去了移动单梁的工作，使工作面工作循环更加合理完善，减轻了工人的 劳动强度，更加安全可靠，见图2。

图2 电缆车结构示意图

3．2 设备列车液压推力计算

设备列车液压推力计算见表1。

表1 设备列车液压推力计算

3．3 设备列车液压控制原理图

设备列车液压控制原理示意图见图3。

4 工业性试验效果

1)滑靴式自移列车解决了通常设备列车靠回柱绞车牵引易跑车等弊病，使设备列车运行更加安全可靠，在0°～10°度的坡道上行走自如，不存在列车自滑移现象。

2)靴式自移列车缩短了设备列车移动时间，降低材料成本的投入。

图3 设备列车液压控制原理示意图

3)避免了作业人员使用有轨运输时频繁铺轨和频繁牵引运输作业，降低了作业人员劳动强度，保障了作业人员的安全。

4)整体性强，可以随时进行及移动并且速度快，效果好。

5)根据工作巷道的生产条件设计定制不同规格、不同尺寸的滑靴式自移列车，以便于井下运输，满足实际生产需要。

6)缆运输车与传统的电缆单轨吊相比，省去了移动单梁的工作，使工作面工作循环更加合理完善，减轻了工人的劳动强度，更加安全可靠。

5 结语

为适应矿井生产的快速发展要求，达到安全、高产高效进行煤炭开采，对矿井机械化的应用，提出了更高的要求。随着矿井无轨化运输的提升，逐步减少小绞车的应用，干河煤矿首次在106回采工作面正巷对滑靴式自移列车进行了试运行，充分发挥了该设备效能，取得了良好的效果。使得综采工作面的安全生产得到了保障，极大地提高了生产效率。