皖北煤电集团恒源煤电有限股份公司卧龙湖煤矿安徽淮北235000
摘要:本文就某矿12125工作面存在的电缆下滑问题,剖析了大倾角综采工作面电缆下滑的危害,自行设计出一套防止电缆下滑的装置,有效地解决了电缆下滑的问题;并且,通过专用工具—电缆勾的设计,大大减少了处理电缆脱槽的时间。
关键词:大倾角综采工作面;电缆下滑;弹性防滑装置;电缆勾;
1工作面概况
12125综采工作面,煤层倾角24°~37°,煤厚2.1~3.4米,煤层赋存比较稳定,顶底板岩性均为砂质泥岩、砂岩,工作面走向长500m,工作面长160m,于2010年10月份开始回采。工作面采用SL300型采煤机落煤,使用SGZ-900/1050刮板输送机运煤,机巷使用SZZ800/250转载机、DSJ120/160/2×250皮带机;使用ZZ6400/15/30支架(100架)、ZZG6400/15/30过渡支架(6架)。
2电缆下滑的原因及危害
由于工作面倾角较大,煤机打过三角煤,下行往机头方向割煤时,当电缆折叠达到一定程度,电缆开始下滑,因煤机电缆自重大,下滑速度非常快,危害较大。其一,冲量较大,易撞坏设备及刮伤、拉倒电缆看护人员;其二,造成电缆卡断裂,损坏电缆,造成电缆漏地等事故,处理时间较长,影响工作面推进度;其三,本工作面使用的支架无护帮板,电缆下滑、脱槽,增加人员进入前立柱前作业的次数,容易造成片矸伤人等安全事故。
3电缆下滑的预防
3.1加装弹性防滑装置
a弹性防滑装置:取材:一节长150mm的弹簧;两节¢4的钢管一节长320mm,一节长150mm;一块厚度为2cm,长、宽均为4cm的垫片;两块厚度为4cm,长280×100mm的夹板,夹板上加工两个螺丝孔,孔径20mm,孔边距40mm;两颗¢20×80mm的螺丝及螺帽。在地面将弹簧两端用钢管焊牢,上端挡杆与弹簧垂直,下端顺着弹簧焊接,下口钢管焊接一块垫板,垫板与夹板焊成一个整体,安装时弹簧贴在电缆槽靠老塘侧,上端横在电缆槽上口,下端夹板紧贴挡板外侧,将另一块夹板在电缆槽里口紧贴挡板内侧,通过螺丝将两块夹板固定,见图1。
图1弹性防滑装置示意图
b安装:根据工作面具体情况,在60-74#每隔1架安装一个防滑装置,75-80#电缆下滑最严重,每架安装一个防滑装置,共14组防滑装置。
c原理:煤机下行时,煤机拖带经过防滑装置,挡杆带动弹簧产生一个扭力,以减小电缆下滑力。拖带通过后,弹簧依靠自身弹力回复。主要作用在于弹簧,挡杆起连接作用,下口的装置起到一个固定作用。
d力学分析及验证
12125工作面使用的MYPT1.9/3.3—3*95电缆,每米质量为7.4kg,工作面倾角取最大为37°,煤机下行时运行速度为2.5m/s,下滑产生最大冲量的距离为42m,则煤机运行中电缆产生的下滑力以及冲量为。
G=mg=7.4kg/m×42m×10m/s2=3108N
F=mgsinα=3108×0.602=1870.4N
又:vt=Vo+at式中Vo=2.5m/s,a=6.02m/s2,t=2.5s。
vt=17.6m/s。
冲量I=ΔP=mΔv=310.8×(17.6-2.5)=4963N.S
煤机向下运行时,挡杆受到拖带的推力给弹簧产生一个扭力。
扭力计算:
弹簧常数:以k表示,当弹簧被扭转时,每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm).
·弹簧常数公式(单位:kgf/mm):
k=(E*d^4)/(1167*Dm*P*N*R)=(19400*54)/(1167*(40-5)*3.1416*22)=11.8kgf/mm
E=线材之钢性模数:琴钢丝E=21000,不锈钢丝E=19400,磷青铜线E=11200,黄铜线E=11200
d=线径
Do=OD=外径
Di=ID=内径
Dm=MD=中径=Do-d
N=总圈数
R=负荷作用的力臂
p=3.1416
由于工作面由14组该防滑装置组成,均衡每组所承受的冲力为354.5N.S,由于该弹簧每度所产生的扭矩为11,8kgf/mm,354.5/11.8=30.04°,即当弹簧扭转达到30.04°时候,为该冲力临界点,当弹簧扭转度数大于30.04°时,电缆将下滑。
3.2防滑措施
a.在电缆槽内将非固定段电缆及水管绑扎牢固,防止脱槽后刮坏电缆或水管,加大处理难度。b.从煤机拖带电缆夹处引30m电缆卡,一者保护电缆,有效防止电缆常见的“拉”、“折”、“刮”、“砸”、“挤”五种损伤;二者增加电缆防滑效果。
c.煤机到机尾后,安排专人自工作面中部向上每隔5m用棕绳将电缆卡固定在电缆槽上;煤机下行时,在电缆折叠处下方1.5m位置提前将棕绳去掉。
d.人员处理棕绳前必须观察上口顶帮及飞矸状况,需要停机停车时,必须可靠闭锁,并安专人看管,确认安全的情况下方可进入前立柱前作业。
e.在工具房备用20m电缆卡,以更换损坏的电缆卡。
4电缆下滑的处理
4.1专用工具——电缆勾
工作面运行时,超前架处电缆脱槽时,电缆看护人员可用专用工具使电缆进入电缆槽。专用工具设计较为简单,也比较实用,取材:75cm长¢1.7的钢筋一根,60cm长¢2的钢管一根,在地面加工成(见图2),电缆脱槽后掉入老塘侧,可用前端托环托住电缆进入电缆槽;电缆掉入齿条处可用后端勾环勾住捞入电缆槽。电缆掉入工作面车或退后架架角处,必须停车停机处理。
图2电缆勾
4.2管理方案
a.煤机下行时,速度控制在2.5m/min以内。
b.电缆槽连接处要用皮管捆扎严实,防止刮坏电缆或水管。
c.及时对变形的电缆槽整形,保证正常使用,防止电缆通过变形的电缆槽处脱离电缆槽。
d.电缆槽内严禁有任何杂物,煤、矸及时清理,煤矸较多时,必须停车并可靠闭锁后,人员方可清理,清理时现场必须由茬长以上人员负责观察顶帮及上口状况,防止片矸、飞矸伤人。
e.电缆脱槽时,及时号停链板机,并可靠闭锁,确认安全后人员方可进入前立柱前处理脱槽电缆。闭锁要安专人看管;处理电缆脱槽前要留好畅通的安全退路,并由专人观察顶板状况,发现异常,及时通知人员撤入安全地带。
f.在控制台处备用10组防滑装置,以便及时更换,保证防滑效果。
5结语
通过使用电缆防滑装置、加强防滑措施的管理,电缆下滑状况得到较好地改善,12125工作面回采至今,未发生一起因电缆下滑造成的安全事故;同时,通过防滑装置的运用和现场管理,电缆脱槽的次数大大降低,而且脱槽后用电缆勾处理较快,减少了停机停车的时间,间接地提高了开机率,安全有效地保障了工作面正常回采,使大倾角综采工作面真正发挥高产高效的作用,也为大倾角综合机械化工作面防止电缆下滑提供了较好的解决方法。