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1.1 特別抗砸和抗擠壓程度不夠 一般采煤工作面往往會有煤矸石或大煤塊掉落而沖砸電纜,造成電纜護套被砸破甚至砸斷內部芯線,而且電纜槽內積聚一定數量的煤矸石或煤塊,使電纜在移動過程中與這些矸石和煤塊相刮擦,造成電纜護套被刮破甚至擠斷內部芯線。另外,一般橡套電纜的彎曲半徑,應不小于其外徑的6倍,而我們現使用的電纜,在加裝了控制芯線后電纜外徑加大,這樣電纜在拖拽過程中,其彎曲半徑就大大超出了規定的6倍,這樣電纜極易因長時間伸縮、彎曲而破損。原電纜雖已加裝了護套,但由于電纜材質強度不夠,仍避免不了電纜破損現象發生。這就需要我們進一步改進電纜的護套。

1.2 檢測信號不準確 隨著采煤技術的不斷提高,要求地面控制中心能夠及時掌握工作面的運行情況,即將采煤設備的工況參數傳輸到順槽膠帶的主控計算機。我礦現使用的盾構機組電纜中雖增加了3根數據通訊芯線傳輸線(由原來的4根芯變成7根芯),但由于電纜的制作工藝及抗干擾能力不足,這樣往往出現通訊信號和控制信號相互干擾的弊端,從而導致信號傳輸出現故障,檢測信號的不準確和監控信號的誤動作。

1.3 數據通訊控制線排列結構不合理 電纜控制芯線采用平行排列方式,占用空間大,芯線采用星形結構布置,因空間限制,導致電纜在運行過程中,因內部芯線無伸縮空間,造成芯線斷開,無法將智能盾構機機身上的檢測信號和控制信號進行及時傳輸,無法實現在線實時監測與監控。

針對要因,在多次現場調研、分析論證后,確定了方案的設計思路。即:在現使用電纜的基礎上,改進電纜制作工藝,對電纜進行加裝高密接口履帶的防護,改造履帶的彎曲度,加大弧彎,避免直彎或小弧度彎曲傷害電纜;加裝同主芯線延展性能相同的抗拉伸金屬網,電纜橡套更換為高強度纖維材料,敷設電纜時,加裝1%的長余量,防止電纜過緊拉伸,從而切實提高電纜使用的可靠性。

3.1 對煤矸石或大塊煤掉落而沖砸電纜進行處理

1) 為了防止煤矸石或大塊煤掉落而沖砸電纜,采取超前防護措施,即:對回采工作面煤幫、煤頂進行超前支護,并采取跟機移架和護幫護頂管理,專門對回采操作規程進行了編制,并對支架工嚴格監管和要求,以有效防止煤矸石或大塊煤掉落而沖砸電纜。

2) 在盾構機電纜外加裝可彎曲的履帶,并對履帶強化管理,每日檢修項包括履帶的緊固檢修,防止履帶松節。

3.2 對電纜伸縮彎曲進行防護

1) 在敷設電纜時,專門強調隊組加裝1%的余量,這樣即可保證機組走到機尾終端時,電纜不再受強拉力而導致電纜受傷害。

2) 為了保證履帶敷設中同樣與電纜受力一致,并使履帶強度加大,技術人員與廠家協商后,決定加大其結構上的彎曲弧度和半徑,將履帶的履牙由原來的30mm更換為40mm,履帶的彎曲直徑由原來的300mm增加至400mm。避免直彎或小弧度彎曲傷害電纜。

1) 新舊電纜結構比較。原電纜結構如圖2,新電纜結構如圖3。

2) 電纜護套改造。為了切實提高電纜的抗拉強度,必須在材料選擇上下功夫,經過反復的研究和討論后,我們在原單護套基礎上再增加一層內護套,即:采用雙護套結構,并在內外護套之間加裝了高強度纖維材料的加強層,從而大大提高了電纜的抗拉

強度。

3) 屏蔽層改造。電纜中的動力線采用鍍錫銅絲與高強度纖維絞合的金屬網屏蔽層,這樣也大 大提高動力線的抗拉強度。

4) 控制芯線改造。電纜第四芯線中的控制(通訊)線,由原來的7根芯變成6根芯,原線芯采用平行排列方式,占用空間大,芯線采用星形結構布置,這樣往往出現通訊信號和控制信號相互干擾弊端,而改造后的第四芯線中線芯采用螺旋式絞合排列方式,占用空間較小,芯線采用三角形(品字)結構布置,即:將6根芯線分成了三組,一組芯線中的兩根線要么都用作控制線,要么都用作通信線,并在每一組外又加裝了獨立的屏蔽層,整個芯線內部還采用濾波技術。 改造后,不僅提高了控制線和通信線的利用率,而且防止了控制線與通訊線之間的竄音干擾,提高了電纜的抗干擾能力,另外因結構布置合理,給控制(通訊)線留出一定的活動余地,這樣在電纜拖拽過程中,不會再因芯線無余量彎曲、伸展而造成控制芯線斷線影響生產。

針對盾構機橡套軟電纜中的控制線芯斷芯的質量問題，經實地觀察盾構機橡套軟電纜的使用環境和使用方法，發現使用過程中盾構機橡套軟電纜局部彎曲半徑遠遠小于標準規定的電纜彎曲半徑，電纜長期頻繁地受到過度彎曲、拉伸、機械外力沖擊的復合應力作用；并且控制線芯導體截面遠遠小于盾構機電纜動力線芯的導體截面，導致盾構機電纜中控制線芯易斷芯。

經過多次的考察和取樣分析，在保持盾構機橡套軟電纜現有結構基本不變的情況下，需減少控制線芯所受的彎曲應力，增加控制線芯的柔軟性、抗拉強度、相對滑移性和抗彎曲能力，可以在一定程度上延長盾構機電纜的使用壽命。   

增加控制線芯抗彎曲的能力可以采用增大截面或提高線芯的柔韌性；事實上受電纜外徑限制，增大控制線芯截面積是不可能的，從配電角度考慮也是浪費的，而加入抗彎曲線材增加線芯抗張強度是可行的。

在控制導體線芯中加入加強件，可使盾構機電纜運行受到彎曲和拉伸作用時，大部分作用力作用在加強件上，減少銅導體的受力，降低控制線芯導體被拉斷的可能性；而在控制線芯絕緣單線、線芯成纜時涂敷滑石粉和繞包耐高溫滑移帶，可使控制線芯在受力時能夠得到一定的緩沖。綜合這一系列的改進措施，可提大大高線芯的柔軟性、強度和相對滑移性，使盾構機中控制線芯的使用壽命得到根本改善。

用途：適用于野外用額定電壓8.7/10KV移動式地面、隧道機械、盾構機等電源連接。

工作條件：

額定電壓：8.7/10KV

電纜導體的長期允許工作溫度是90℃

電纜低溫環境下敷設不得低于-20℃

電纜的地線芯必須良好接地

電纜可以在露天或者泥漿環境下使用，使用環境溫度：耐寒電纜-40℃~50℃；非耐寒電纜-20℃~50℃

電纜的最小彎曲半徑是電纜直徑的6倍。

主要技術指標

電性能

在1.5U0下局部放電量不大于20pC；彎曲后局部放電量不大于20pC

將電纜試樣加熱至95℃，施加75KV沖擊電壓，正負極性各10次，再進行30.5KV/15min的工頻耐壓試驗。無擊穿現象。

動力線芯20℃時的絕緣電阻應不大于1800MΩ.KM

機械性能

絕緣采用乙丙橡膠為基料的絕緣材料，性能應符合GB/T7594.8中XJ-30A型規定，抗張強度大于6.5Mpa.

耐油、耐泥漿試驗

產品能經受GB/T2951.31的浸油試驗與浸泥漿試驗，保持穩定的機械性能。