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。
论文作者:许伟,何峰,孙磊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/26
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