1.1 特别抗砸和抗挤压程度不够 一般采煤工作面往往会有煤矸石或大煤块掉落而冲砸电缆,造成电缆护套被砸破甚至砸断内部芯线,而且电缆槽内积聚一定数量的煤矸石或煤块,使电缆在移动过程中与这些矸石和煤块相刮擦,造成电缆护套被刮破甚至挤断内部芯线。另外,一般橡套电缆的弯曲半径,应不小于其外径的6倍,而我们现使用的电缆,在加装了控制芯线后电缆外径加大,这样电缆在拖拽过程中,其弯曲半径就大大超出了规定的6倍,这样电缆极易因长时间伸缩、弯曲而破损。原电缆虽已加装了护套,但由于电缆材质强度不够,仍避免不了电缆破损现象发生。这就需要我们进一步改进电缆的护套。
1.2 检测信号不准确 随着采煤技术的不断提高,要求地面控制中心能够及时掌握工作面的运行情况,即将采煤设备的工况参数传输到顺槽胶带的主控计算机。我矿现使用的盾构机组电缆中虽增加了3根数据通讯芯线传输线(由原来的4根芯变成7根芯),但由于电缆的制作工艺及抗*力不足,这样往往出现通讯信号和控制信号相互干扰的弊端,从而导致信号传输出现故障,检测信号的不准确和监控信号的误动作。
1.3 数据通讯控制线排列结构不合理 电缆控制芯线采用平行排列方式,占用空间大,芯线采用星形结构布置,因空间限制,导致电缆在运行过程中,因内部芯线无伸缩空间,造成芯线断开,无法将智能盾构机机身上的检测信号和控制信号进行及时传输,无法实现在线实时监测与监控。
针对要因,在多次现场调研、分析论证后,确定了方案的设计思路。即:在现使用电缆的基础上,改进电缆制作工艺,对电缆进行加装高密接口履带的防护,改造履带的弯曲度,加大弧弯,避免直弯或小弧度弯曲伤害电缆;加装同主芯线延展性能相同的抗拉伸金属网,电缆橡套更换为高强度纤维材料,敷设电缆时,加装1%的长余量,防止电缆过紧拉伸,从而切实提高电缆使用的可靠性。
3.1 对煤矸石或大块煤掉落而冲砸电缆进行处理
1) 为了防止煤矸石或大块煤掉落而冲砸电缆,采取超前防护措施,即:对回采工作面煤帮、煤顶进行超前支护,并采取跟机移架和护帮护顶管理,专门对回采操作规程进行了编制,并对支架工严格监管和要求,以有效防止煤矸石或大块煤掉落而冲砸电缆。
2) 在盾构机电缆外加装可弯曲的履带,并对履带强化管理,每日检修项包括履带的紧固检修,防止履带松节。
3.2 对电缆伸缩弯曲进行防护
1) 在敷设电缆时,专门强调队组加装1%的余量,这样即可保证机组走到机尾终端时,电缆不再受强拉力而导致电缆受伤害。
2) 为了保证履带敷设中同样与电缆受力一致,并使履带强度加大,技术人员与厂家协商后,决定加大其结构上的弯曲弧度和半径,将履带的履牙由原来的30mm更换为40mm,履带的弯曲直径由原来的300mm增加至400mm。避免直弯或小弧度弯曲伤害电缆。
1) 新旧电缆结构比较。原电缆结构如图2,新电缆结构如图3。
2) 电缆护套改造。为了切实提高电缆的抗拉强度,必须在材料选择上下功夫,经过反复的研究和讨论后,我们在原单护套基础上再增加一层内护套,即:采用双护套结构,并在内外护套之间加装了高强度纤维材料的加强层,从而大大提高了电缆的抗拉
强度。
3) 屏蔽层改造。电缆中的动力线采用镀锡铜丝与高强度纤维绞合的金属网屏蔽层,这样也大 大提高动力线的抗拉强度。
4) 控制芯线改造。电缆第四芯线中的控制(通讯)线,由原来的7根芯变成6根芯,原线芯采用平行排列方式,占用空间大,芯线采用星形结构布置,这样往往出现通讯信号和控制信号相互干扰弊端,而改造后的第四芯线中线芯采用螺旋式绞合排列方式,占用空间较小,芯线采用三角形(品字)结构布置,即:将6根芯线分成了三组,一组芯线中的两根线要么都用作控制线,要么都用作通信线,并在每一组外又加装了独立的屏蔽层,整个芯线内部还采用滤波技术。 改造后,不仅提高了控制线和通信线的利用率,而且防止了控制线与通讯线之间的窜音干扰,提高了电缆的抗*力,另外因结构布置合理,给控制(通讯)线留出一定的活动余地,这样在电缆拖拽过程中,不会再因芯线无余量弯曲、伸展而造成控制芯线断线影响生产。
针对盾构机橡套软电缆中的控制线芯断芯的质量问题，经实地观察盾构机橡套软电缆的使用环境和使用方法，发现使用过程中盾构机橡套软电缆局部弯曲半径远远小于标准规定的电缆弯曲半径，电缆长期频繁地受到过度弯曲、拉伸、机械外力冲击的复合应力作用；并且控制线芯导体截面远远小于盾构机电缆动力线芯的导体截面，导致盾构机电缆中控制线芯易断芯。
经过多次的考察和取样分析，在保持盾构机橡套软电缆现有结构基本不变的情况下，需减少控制线芯所受的弯曲应力，增加控制线芯的柔软性、抗拉强度、相对滑移性和抗弯曲能力，可以在一定程度上延长盾构机电缆的使用寿命。
增加控制线芯抗弯曲的能力可以采用增大截面或提高线芯的柔韧性；事实上受电缆外径限制，增大控制线芯截面积是不可能的，从配电角度考虑也是浪费的，而加入抗弯曲线材增加线芯抗张强度是可行的。
在控制导体线芯中加入加强件，可使盾构机电缆运行受到弯曲和拉伸作用时，大部分作用力作用在加强件上，减少铜导体的受力，降低控制线芯导体被拉断的可能性；而在控制线芯绝缘单线、线芯成缆时涂敷*和绕包耐高温滑移带，可使控制线芯在受力时能够得到一定的缓冲。综合这一系列的改进措施，可提大大高线芯的柔软性、强度和相对滑移性，使盾构机中控制线芯的使用寿命得到*。
