转弯迈步式自移设备列车组在综采工作面的应用

文/屈耀龙 刘建浩 乔德龙

回采工作面设备列车的移动形式、牵引方式及末采期间设备列车布置对煤矿安全高效回采及提高资源回收率均具有重要意义。传统的顶板单轨吊及设备列车移动采用绞车牵引的方式，存在效率低、人工搬运轨道劳动强度大、安全性差等缺点。而新型的可转弯长距离自动化自移设备组，通过引入电液控制技术及协调控制系统，可有效提升设备列车自动化控制水平，实现锚固牵引装置带动整个设备列车的交替前移，同时，末采期间设备列车可转弯至相邻工作面巷道，提高资源回收率。

一、矿用电控液压移动列车组设计

1.矿用电控液压移动列车组的组成

矿用电控液压移动列车系统由多节液压移动单车和管缆存储装置组成，安装在煤矿综采（放）工作面顺槽，用于安装、固定、存储、牵移移动变压器、组合开关、乳化液泵站、液箱、综保、工具箱、备件箱及高低压电缆、液压胶管等，是一种替代传统的绞车钢丝绳牵引设备列车方式。工作面向前推进一段距离后，由电液控制或手动操控对列车组进行集中控制，通过列车的移动机构完成整套电站设备向前移动。

矿用电控液压移动列车组各列车之间采用刚性连接板连接，自移轨道间用铰接轨道连接段连接。主液压管路贯穿所有车辆，列车组动力源直接取自乳化液泵站。矿用电控液压移动列车组和与之配套的电缆支架轨道车为综采工作面供电、供液、辅助设备和电缆、管线承载、牵移提供一体化解决方案。矿用电控液压移动列车组以液压为动力，自带轨道，具有高度集成列车自移、行走调偏、末采拐弯、管缆随动、防掉道等功能。矿用电控液压移动列车组的设计与应用，可实现一个圆班移动一次设备列车，同时降低材料的投入和工人劳动强度，有效提高安全管理水平和工作效率。

2.KDYZ40-40/2000矿用电控液压移动列车组及单车的组成与结构

KDYZ40-40/2000矿用电控液压移动列车组主要由单车、连接板、轨道连接段、液压管路、操控装置及其他附件组成，列车数量及长度根据承载任务而定。列车组单车采用车轨一体结构，车体与轨道通过推移油缸、提轨器连成一体，主要由车体、自移轨道、辅助支撑油缸、辅助支撑滑靴、推拉油缸、纠偏装置、提轨器、液压管路、电缆桥架等组成，如图1所示。

图1 矿用电控液压移动列车组单车结构示意图

二、矿用电控液压移动列车组工作原理

设备列车静止状态：轨道着地，通过轮组、轨道支撑车体。设备列车的推进工作分为车体的向前推进、车体及自移轨道抬升、自移轨道的拉移跟进、车体及自移轨道落地四个步骤。

第1步，车体向前推进：推拉油缸换向阀动作，推拉油缸活塞杆伸出，推动车体沿自移轨道前进。

第2步，车体及自移轨道抬升：辅助支撑机构换向阀动作，辅助支撑机构伸出，辅助支撑滑靴对车体形成支撑；同时，带动车体及自移轨道上升脱离地面。

第3步，自移轨道的拉移跟进：推拉油缸换向阀反向动作，推拉油缸活塞杆收回，拉动自移轨道向前跟进。

第4步，车体及自移轨道落地：辅助支撑机构换向阀反向动作，辅助支撑机构缩回，带动辅助支撑滑靴上升脱离地面；同时，自移轨道与车体着地。

此为一个工作循环。每次要待上一步动作完成后才可操作下一个动作。

三、矿用电控液压移动列车组特点

1.结构简单，承载能力大，运行安全性高

（1）车体采用型材焊接成框架结构，两端碰头与车体框架为一整体，车体上面铺设高强度钢板，整体结构抗拉强度大，承载设备重量可达40t。

（2）牵移力大，单车推进力可达235kN，即使有煤泥也不会阻碍牵移。

（3）单车布置四颗支撑油缸，单车最大支撑力可达942kN；移动轨道与辅助支撑滑靴底部都焊有防滑筋，增大与巷道地面摩擦阻力，可有效杜绝在上下坡巷道中“跑车”事故。

（4）自移轨道采用30kg/m、38kg/m型轨道，轨道间用型材作为横梁，将轨道焊接成框架结构，轨道底部焊有防滑筋。

（5）行走轮材质为ZG400，经过热处理、粗车、精车等工艺完成，轴承内加注70%锂基酯润滑脂，行走轮两端设置密封，防止水分、灰尘进入，满足使用要求。

（6）所有车辆以连板、自移轨道通过连接段铰接为一整体，能适应巷道底板高低起伏的地质条件；车辆轮对在轨道内运行不受巷道地面情况影响，运行更平稳。

（7）每节列车都设有电缆存放架，将高压电缆、乳化液管、控制电缆及水管分类存放，与车辆整体同步前进，从而确保高压电缆、乳化液管、控制电缆及水管在运行时不受牵拉。

2.集中控制用人少，人力消耗小，材料设备投入少

（1）列车组以工作面泵站为动力源，以升降千斤顶和推移千斤顶为执行元件，车体与轨道互为行走支点，实现车体之间交替迈步行走；不需要配备绞车、电气设备及人工循环铺设轨道，减少材料消耗和人力消耗。

（2）列车组采用电液控或手动控制、集中控制，实现整个设备列车系统整体迁移，操作简单，减少了操作人员。

（3）每节列车都具有独立驱动单元设计，列车组单车可以自由组合，实现组列、分组、单车运行。

3.适用性高，实现自动纠偏及末采拐弯

（1）精确的车轨矢轨设计，有效限制了车体运行跑偏。

（2）独特的抱轨提轨器结构，有效限制了车体运行跑偏。

（3）设置调偏装置，能对列车组运行过程中跑偏进行有效纠偏，也可实现列车组末采时拐任意角度的弯，实现煤炭资源回收最大化。

四、工程实践

陕煤集团神木张家峁井田可采和局部可采煤层共有7层，分别为2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2、5-3号煤层，其中主采煤层为2-2、3-1、4-2、5-2号煤层，设计采高分别为7.5m、2.8m、3.7m、5.7m，各主采煤层工作面长度均为300m。

张家峁矿井各煤层回采工作面均采用单一长壁采煤法，综合机械化一次采全高回采工艺，后退式推进，全部垮落法管理顶板。工作面末采期间，如胶运顺槽采用传统的绞车牵引单轨吊及设备列车，为提高资源回收率，需提前将电缆、油脂、工具箱及阻化泵列车等回撤，设备列车由260m缩短至170m，工作面转载机长度为40m，因此，工作面停采线与胶运顺槽机头卸载点间距不得小于210m。而胶运顺槽采用KDYZ40-40/2000矿用电控液压移动列车组，设备列车可整体直接拐弯至相邻工作面辅助回撤通道，工作面停采线与胶运顺槽机头卸载点间距只需考虑带式输送机及工作面转载机布置，不受设备列车布置影响，间距不小于130m即可满足要求。

综上两种设备列车，矿用电控液压移动列车组的设计应用使矿井每个综采工作面增加煤柱回收80m。矿井2-2、3-1、4-2、5-2号煤层每个综采工作面分别增加资源回收量22万吨、9万吨、11.6万吨、17.6万吨。

五、结论

转弯迈步式自移设备列车组设计以工作面泵站为动力源，以升降千斤顶和推移千斤顶为执行元件，车体与轨道互为行走支点，实现了车体与车体交替迈步行走及组列、分组、单车运行。同时，列车组采用独特的抱轨提轨器结构，有效限制了车体运行跑偏。此外，列车组调偏装置的设计可实现列车组末采时转任意角度的弯，实现煤炭资源回收最大化，为煤矿安全高效生产提供了有力保证。