刘浩森
（潞安化工集团余吾煤业公司，山西 长治 046000）
拖缆装置是采煤机重要配套装置，拖缆装置安装在刮板输送机拖缆槽内与采煤机供电电缆连接，采煤机割煤移动时通过拖缆装置带动电缆随机移动，所以拖缆装置的结构性能直接影响着采煤机稳定运行；
但是当前煤矿采煤机拖缆装置在实际应用时存在很多缺点，如拖缆时电缆夹板易出现偏移、损坏，从而很容易破坏采煤机电缆，不仅影响着采煤机正常采煤，而且增加了设备维修费用[1-6]。对此，余吾煤矿通过技术研究，决定对N1206工作面采煤机原拖缆装置进行优化改进，改进后的拖缆装置在实际应用时不仅降低了拖缆故障率，提高了采煤机运行效率，而且减少了设备维修费用。
潞安化工集团余吾煤业公司N1206工作面北接胶带大巷，南侧为实体煤，东侧为N1206回风大巷，西侧为N1205胶带顺槽。
N1206工作面设计走向长度为1 470 m、倾向长度为240 m，工作面回采煤层为3号煤层，平均厚度为6.34 m，平均倾角为4°，3号煤层呈黑色、块状，局部夹粉末状，光亮型，见镜煤条带，具垂直裂隙，内生裂隙较发育。
N1206工作面采用综合机械化回采工艺，选用ZFQ13000/25/38型低位放顶煤液压支架，支架支撑高度为2.5～3.8 m。采用SL500AC型采煤机落煤、装煤，采用前部刮板运输机SGZ1000/2100和后部刮板运输机SGZ1250/2100运煤，截至2020年2月17日工作面已回采450 m。
N1206工作面在前期回采过程中，由于受采煤机拖缆装置影响，工作面回采效率低，且多次停产，通过现场观察发现，采煤机原拖缆装置在实际应用中存在的问题主要表现在拖缆效率低、电缆夹板错位、磨损严重等，不仅增加了设备故障率，而且严重威胁着工作面安全高效回采。
2.1 原拖缆装置结构
采煤机传统拖缆装置主要由拖缆链、电缆夹板、转接板、回转装置、拖缆架、定位销等部分组成，定位销主要对采煤机牵引部上的拖缆架与转轴进行固定，在回采过程中一旦拖缆架出现移动应及时采用开口销将转轴进行固定，电缆夹板与拖缆链连接，从而实现拖缆的目的。
2.2 原拖缆装置主要存在的问题
1）原拖缆装置在实际应用中发现，在拖缆过程中电缆夹板经常出现移动跑偏，导致电缆夹板与电缆之间出现严重挤压、磨损现象，很容易造成电缆破损等；
由于电缆夹板数量多、间隙小，人工更换电缆夹板时劳动作业强度大、更换难度大且效率低。为了防止在拖拉电缆时出现电缆夹板跑偏现象，采煤机回采时需安排3名人员随机移动，利用撬棍矫正电缆夹板跑偏，但是采用该方式纠偏时，效率低、危险系数高，很容易挤伤人员，而且一旦施工人员未及时进行矫正很容易出现电缆拉断事故。
2）原拖缆装置中电缆夹板在长期磨损、应力作用下出现裂纹现象，原拖缆伸缩臂导轨强度低，在拖拽电缆时强度不足，很容易出现断裂；
原拖缆装置中的转动臂采用的双蜗杆液压回转驱动器，结构复杂、操作难度大，一旦出现故障维修难度大；
原拖缆装置无保护结构，电缆夹板在应力作用下很容易出现破断现象。
3.1 伸缩臂优化改进
1）伸缩臂是拖缆装置中重要结构，主要对电缆进行拖拽，而原拖缆装置中伸缩臂导轨材质差、强度低，在拖拽电缆时很容易发生断裂现象，所以为了提高伸缩臂拖拉电缆强度，防止导轨断裂现象，决定对伸缩臂导轨安装一副T型钢板对导轨进行固定，T型钢板取材容易、价格低、强度高，从而能够有效防止导轨变形、断裂现象。
2）在实际拖缆过程中经常出现拖缆架与导轨出现脱落现象，通过研究决定将拖缆架与导轨直接焊接，通过增加加强筋进行加固。
3）由于工作面条件复杂，采煤机在回采过程中受粉尘及积水影响，伸缩臂油缸受污染严重，若不及时进行清理更换很容易损坏油缸，一旦监测系统出现故障很容易导致伸缩臂无法运动等故障，所以决定将伸缩臂监测传感器更换为磁质传感器，从而提高传感器灵敏度。
3.2 转动臂优化改进
1）传统传动臂主要由摇臂、拖缆架及驱动装置等部分组成，主要实现在拖缆时可对电缆高低进行调节，其中拖缆过程中的驱动动力主要来源于双蜗杆液压回转结构，该装置结构相对复杂，在应用时故障率高，维护难度大；
所以为了提高驱动动力，决定将原双蜗杆液压回转结构优化改进为单蜗杆驱动器，该装置具有结构简单、故障率低且便于维护的优点。
2）由于拖缆装置连接方式很容易导致转动臂损坏，通过研究决定将摇臂与拖缆架连接方式进行优化改进，采用铰接连接方式，将原拖缆滚轮与转动臂之间采用轴承连接，具体如图1所示，同时将原转动臂钢丝材质缆绳更换为尼龙材质缆绳，不仅降低了成本，而且尼龙材质的缆绳具备质轻且抗静电性强等优点，能满足井下回采需求。
3.3 过载保护装置优化改进
由于采煤机传统拖缆装置不具有过载保护装置，当采煤机在回采时一旦出现断电时电缆夹板将卡在电缆槽内，会产生很大的拉应力，一旦拉应力大于夹板抗载荷能力，夹板很容易出现破断现象。所以为了解决这一技术难题，决定对拖缆装置安装一套过载保护装置，该装置主要由拖缆架、定位销、滑板等部分组成，电缆固定在滑板上，当采煤机断电时，过载保护装置通过限位作用，控制电缆滑移，防止外应力作用导致电缆损坏。
图1 优化改进后拖缆装置转动臂结构示意图
3.4 电缆夹板优化改进
目前煤矿井下使用的采煤机型号种类较多，采煤机夹板形态各异，导致不同采煤机之间夹板互通性较差，不能互换使用。对此通过技术研究，决定对原采煤机夹板井下优化改进，采用以高锰钢为主体骨架的夹板，该夹板抗压强度高、在外力作用下不易变形及能提高各采煤机之间夹板互换性。
2020年3月14日N1206工作面SL500AC型采煤机拖缆装置优化改进完成，截止2020年10月工作面已回采结束，拖缆装置优化改进后通过7个月实际应用效果来看，在后期回采过程中未发生一起因拖缆装置拖缆强度不足、夹板卡死等导致电缆损坏的现象，在拖缆过程中无须专人随机检查，降低了拖缆装置维修成本费用达8万元，提高了采煤机运行效率，保证了工作面安全高效回采。
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