一种新型采煤机托缆装置的设计与应用

张星宇 赵东升 张磊

（1.山西天地煤机装备有限公司，山西太原 030024；2.中煤华晋集团有限责任公司，山西河津 043300）

0.引言

滚筒式电牵引采煤机作为煤矿的主要装备，随着现代化智能化矿山建设工作的大力推进，国内煤机装备制造企业引进5G通信技术、物联网平台、云端平台等新技术致力于智能煤机研究，滚筒式电牵引采煤机也逐步由原来的自动化机械装备向着智能化方向发展。托缆装置作为智能采煤机的主要部件，为采煤机电气系统提供安全、可靠的动力电源，其性能直接影响着整个采煤机电气系统的可靠性。纯机械结构的托缆装置仅仅是通过连接部件对电缆履带内的电缆和液管进行拖拽，在电缆受力过大、弯曲半径过小导致电缆受损时，不能很好切断电源起到保护作用。为解决上述问题，更好地适用智能化采煤机，经过反复论证试验，设计一种新型具有电气保护功能的采煤机托缆装置，可以有效防止采煤机运行过程中出现履带憋卡、电缆受力过大、电缆弯曲半径过小强行拖拽等问题[1]。

1.采煤工作面托缆装置的使用现状

目前，回采工作面均采用走向长臂后退式采煤方法，采煤机在工作面往复割煤，采煤机配套的托缆装置拖拽着电缆履带及液管往复运动，经常出现如下问题：

（1）采煤机的动力电缆、内外喷雾液管共同布置在电缆履带内，电缆履带与托缆装置连接，通过托缆装置固定后，电缆和液管与采煤机接口对接，电缆易出现绝缘下降，漏电等故障[2]。

（2）纯机械机构的托缆装置在采煤机进刀过程中，机械拖拽电缆履带及履带内的电缆、液管，当与刮板输送机出现刮卡时，强行拖拽容易导致电缆履带及履带内的电缆、水管局部受力过大，导致电缆夹板、电缆、水管损坏[3]。

（3）当采煤机在工作面机头段往复运行割煤时，容易出现电缆履带层叠的现象，不及时处理电缆履带及履带内的电缆、水管，易从工作面前部刮板输送机的电缆槽内掉出，发生刮卡现象；当电缆履带叠加时，采用人工拖拽，劳动强度大，危险系数极高，影响工作的安全高效生产，存在极大安全隐患[4]。

2.新型托缆装置的结构设计

本文介绍的新型托缆装置主要由拖缆架、电缆夹板块、感应棒固定块、磁铁固定块、磁铁、感应棒、卡瓦压盖、卡瓦滑块、前挡板等部件组成，如图1所示。

图1 新型托缆装置结构部件图

3.新型托缆装置的工作原理

3.1 与采煤机固定方法

新型托缆装置通过拖缆架侧面的固定架利用4条M24×80的高强度螺栓与采煤机机身连接，锁紧固定在电控箱上方的采煤机机身上，距离采煤机配套的刮板输送机销排不低于1300mm，如图2所示。

图2 托缆装置的安装尺寸图

将给采煤机供电的橡套电缆、内外喷雾水管、冷却水管装入电缆履带内，采用牵引链将电缆履带与托缆装置的相连接；采煤机电缆通过托缆装置的卡瓦压盖和滑块固定，再引入电控箱，同时确保煤机电缆在该处的弯曲半径要满足电缆所允许的最小曲率半径；水管直接接入采煤机机身供水管路。

3.2 工作原理

目前机械化综采工作面的电缆履带均布置在前部刮板输送机的电缆槽体内，工作面回采过程中，采煤机拖动电缆履带往复运动。采煤机正常运行时，由托缆装置的电缆夹板块通过牵引链与电缆履带连接，牵引电缆履带，受力部件主要为电缆夹板块、牵引链、履带与牵引链连接部；当运行过程中电缆履带夹出现卡死、夹板局部应力过大，超过牵引链的抗拉极限和电缆履带的屈服极限后，牵引链断裂，电缆拖动卡瓦滑块动作，滑块沿着托缆装置上盖轨道运动，带动磁铁固定块和磁铁移动，当接近感应棒时，输出开关量信号控制采煤机停止运行，同时切断采煤机上级负荷中心电源，起到有效的保护作用。电气控制原理图，如图3所示。

图3 电气控制原理图

新型托缆装置与传统的托缆装置相比，增加了电气保护功能，在满足正常生产使用的条件下，对机械部件进行优化，结构设计简单，系统零部件较少，动作灵敏，响应速度较快。

4.使用效果

新型托缆装置已配套国内某煤机公司生产的交流电牵引采煤机（MG620/1540-WD型、MG650/1605-WD型）投入使用，在采煤机正常往复进刀割煤过程中，发生电缆夹板局部受力过大、履带堆叠、电缆受力等工况时，当托缆装置内置磁铁接近感应棒时，感应棒工作输出开关量停止信号给煤机控制中心，煤机停止运转，防止电缆挤压、管路挤破的等生产事故的发生，无需专人值守看护和拖拽电缆履带，较低工人劳动强度，同时提高生产效率。

5.结语

新型采煤机托缆装置结构原理简单，投入使用后效果良好，有效防止采煤机运行过程中出现履带憋卡、电缆受力过大、电缆弯曲半径过小强行拖拽等问题，同时延长煤机电缆的使用寿命，在一定程度提高了采煤工作面安全生产和管理水平，具有推广价值，为采煤机的设计提供参考和依据。