一种井下电缆敷设设备及敷设方法与流程

1.本发明涉及线缆敷设技术领域，尤其涉及一种井下电缆敷设设备及敷设方法。


背景技术：

2.通过在不同水平高度的巷道之间打通深孔，在深孔内进行敷设电缆，能够有效地减少电缆敷设的长度，降低井下电缆敷设的难度。
3.目前在深孔内敷设电缆需要在深孔的顶端设置有绞车、支架、滚轮等装置，让钢丝绳在移动的过程中能够带动电缆同步移动，以穿过深孔；同时对于尺寸较长的深孔来说，需要在钢丝绳以及电缆之间设置卡夹，以保证二者主体结构能够相对固定，保证二者能够同步穿过深孔，完成电缆的敷设。
4.传统电缆敷设的设备较多，不仅占用了井下巷道内的空间体积，存在难以运输以及难以操控的难题，增加了电缆在深孔内敷设的难度；与此同时，电缆在深孔内敷设的过程中需要与钢丝绳同步移动，对于尺寸较长的深孔来说，钢丝绳所需的长度较长，钢丝绳操作难度增加；并且随着钢丝绳长度的增加，卡夹的数量也需要随之增多，卡夹存在夹持不稳定风险的同时，增加了电缆敷设的难度，造成了电缆敷设效率较低的问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种井下电缆敷设设备及敷设方法，该发明能够解决传统电缆在深孔敷设过程中敷设操作繁琐、控制难度大的问题，极大地提高了电缆敷设的效率。
6.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种井下电缆敷设设备，包括：限位装置，包括设置于深孔内的限位缆绳；导向装置，包括设置于深孔内的导向缆绳，所述导向缆绳与限位缆绳之间具有预定间距；敷设装置，表面设置有行走单元，可沿着导向缆绳定向移动，所述敷设装置表面设置有锁紧组件以及缠绕组件，其中缠绕组件位于锁紧组件上方；其中，先通过锁紧组件将电缆末端锁紧后，将电缆敷设穿过深孔，回程过程中，通过缠绕组件控制缠绕绳围绕着限位缆绳以及电缆转动，完成电缆的固定。
7.优选地，还包括用于容纳电缆的收卷装置，所述收卷装置通过连接工件安装于限位装置上端，所述连接工件可转动至任意位置并且完成锁紧。
8.优选地，所述行走单元包括第一行走主体以及第二行走主体，所述第一行走主体以及第二行走主体之间设置有用于调节二者间距的调节装置，所述行走单元顶端设置有牵引绳以及牵引装置。
9.优选地，所述第一行走主体包括第一安装板以及第一行走滚轮，所述第二行走主体包括第二安装板以及第二行走滚轮，所述第一行走滚轮以及第二行走滚轮位于导向缆绳
两侧且错开布置，所述第二安装板与第一安装板之间滑动连接。
10.优选地，所述调节装置包括与第一安装板表面转动连接的第一调节杆，以及与第二安装板表面转动连接的第二调节杆，所述第一调节杆以及第二调节杆末端转动连接且设置有调节块，还包括调节螺杆，所述调节螺杆贯穿调节块并且与之螺纹连接。
11.优选地，所述锁紧组件包括锁紧底座以及若干个锁紧栓，将电缆末端穿过锁紧底座后，通过转动锁紧栓完成对电缆的锁紧。
12.优选地，所述缠绕组件包括缠绕定位平台，所述缠绕定位平台表面转动设置有缠绕定位环，所述缠绕定位环底端设置有用于固定缠绕绳的定位工件，所述缠绕定位环表面固定连接有外齿圈，所述敷设装置表面设置有控制外齿圈转动的电控装置。
13.优选地，所述敷设装置表面还设置有约束组件，所述约束组件位于敷设装置上方，其中通过约束组件调整电缆的位置，让其与限位缆绳表面相贴合。
14.优选地，所述约束组件包括约束定位环，所述约束定位环内部中空截面为倒置的圆台形，所述敷设装置表面设置有控制约束定位环水平位置的伸缩组件。
15.一种井下电缆敷设方法，包括如下步骤：s1、将电缆穿过缠绕组件以及锁紧组件，并且通过锁紧组件完成对电缆末端的限位固定；s2、通过行走单元控制敷设装置带动电缆下降穿过深孔，完成电缆的敷设；s3、解除锁紧组件对电缆末端的限位，控制敷设装置向上移动，实现回程动作，在回程过程中，通过缠绕组件控制缠绕绳围绕着限位缆绳以及电缆转动，完成电缆主体部分的限位固定。
16.本发明的有益效果为：与传统钢丝放线以及卡夹固定的方式相比较，通过设置限位装置、导向装置、敷设装置、锁紧组件、缠绕组件等装置，能够先通过锁紧装置完成电缆与敷设装置的锁定，让电缆能够随着敷设装置定型移动，以穿过深孔且保持预定位置；在回程的过程中，通过缠绕组件将缠绕绳以蛇形的姿态缠绕于电缆以及限位缆绳表面，能够完成电缆主体部分的限位固定，保证电缆主体结构的稳定；通过上述装置能够先后快速地对电缆进行敷设，且能够一次性对电缆进行锁紧，极大地提高了电缆敷设、锁紧的效率；同时本装置在两端无需较多的支架、绞车，精简了深孔两端的设备数量，降低了控制难度；尤其是通过该方法能够先后对不同数量的电缆进行敷设，并且保证敷设效果的稳定，满足了井下电缆敷设的需求，解决了传统敷设过程中电缆敷设操作难以及敷设后电缆限位不稳定的问题。
附图说明
17.图1为本发明的应用状态结构示意图；图2为本发明的立体结构示意图；图3为本发明图2的主视结构示意图；图4为本发明图2的俯视结构示意图；图5为本发明图2的第一侧结构示意图；图6为本发明图2的第二侧结构示意图；图7为本发明图3的a处放大结构示意图。
18.图中：100、导向装置；110、导向缆绳；200、收卷装置；210、电缆；300、限位装置；310、限位缆绳；400、敷设装置；410、第一行走主体；411、第一行走滚轮；420、第二行走主体；421、第二行走滚轮；430、调节装置；431、第二调节杆；432、第一调节杆；433、调节块；434、调节螺杆；500、锁紧组件；510、锁紧底座；520、锁紧栓；600、缠绕组件；610、缠绕定位平台；620、缠绕定位环；621、定位工件；622、外齿圈；630、电控装置；700、约束组件；710、约束定位环；720、伸缩组件。
实施方式
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.参照附图1-附图7，一种井下电缆敷设设备，包括限位装置300、导向装置100、敷设装置400、锁紧组件500、缠绕组件600等装置，在井下线缆敷设的过程中，在井下不同的中段之间转一个连接的深孔，然后通过锁紧组件500将电缆210固定，穿过深孔完成电缆210的敷设，敷设完毕后，在敷设装置400回程的过程中，通过缠绕组件600控制缠绕绳围绕着线缆限位缆绳310以及电缆210转动，能够完成对深孔内电缆210主体部分的锁紧固定，保证深孔内电缆210的稳定状态；与传统的线缆敷设方式相比较，通过该敷设设备能够先快速地让电缆210穿过深孔，提高了线缆敷设的效率，并且在线缆敷设结束后进行统一的锁紧固定处理，保证了电缆210限位稳定的同时，进一步提高了线缆敷设的效率。
21.限位装置300包括设置于深孔内的限位缆绳310，限位缆绳310两端设置有限位滚筒，完成对限位缆绳310两端的限位固定，能够保证限位缆绳310保持在额定的位置，完成对电缆210的固定。
22.导向装置100包括设置于深孔内的导向缆绳110，导向缆绳110与限位缆绳310之间具有预定间距，导向缆绳110两端同样设置有导向滚筒，完成对导向缆绳110的固定，导向缆绳110起到轨道的作用，能够供敷设装置400在导向缆绳110表面上下线性移动，以保证电缆210在深孔内移动的过程，且保证后续缠绕绳缠绕位置的准确，完成线缆稳定的敷设过程；且通过固定设置的导向缆绳110与传统的钢丝绳一起下降相比较，其两侧无须设置有收卷以及放卷钢丝绳的设备，解决了两端难以同步控制的难题；同时导向缆绳110起到轨道的作用，其位置相对不变，在电缆210敷设的过程中，对导向缆绳110长度要求降低，无需较长的导向缆绳110对电缆210进行导向限位同步移动，缩减了两端设备的体积，便于实际操控。
23.敷设装置400表面设置有行走单元，可沿着导向缆绳110定向移动，敷设装置400表面设置有锁紧组件500以及缠绕组件600，其中缠绕组件600位于锁紧组件500上方，通过锁紧组件500能够完成对电缆210末端的锁紧，能够让电缆210末端与敷设装置400同步移动下降，让线缆穿过深孔，完成主体部分的敷设。
24.同时先通过锁紧组件500将电缆210末端锁紧后，将电缆210敷设穿过深孔，在回程过程中，通过缠绕组件600控制缠绕绳围绕着限位缆绳310以及电缆210转动，完成电缆210的固定，在敷设装置400抬升的过程中，通过缠绕组件600控制缠绕绳围绕着电缆210以及限位缆绳310表面旋转，能够通过套设于电缆210以及限位缆绳310外的缠绕绳对二者实现固定，保证线缆主体部分的稳定；这里需要说明的是，在敷设装置400回程前，需要在底端对电缆210完成固定，保证电缆210底端的相对稳定；同时采用缠绕绳进行固定的方式，其整体固定效果好，能够覆盖电缆210主体部分，固定效果好的同时，固定效率高，尤其是在后续需要
敷设其他电缆时，之前的限位缆绳310依然还能够使用，能够重复多次完成对不同电缆210的限位固定，提高了整体装置的使用寿命，满足井下线缆敷设的需求。
25.该设备还包括用于容纳电缆210的收卷装置200，收卷装置200通过连接工件安装于限位装置300上端，连接工件可转动至任意位置并且完成锁紧，通过收卷装置200能够调整电缆210放卷的速率，以保证与敷设装置400同步移动，保证电缆210敷设以及后续固定的稳定，保证电缆210与限位缆绳310之间保持相对的平行；同时通过连接工件能够对收卷装置200竖直的角度进行调整，针对不同的敷设阶段，以及不同厚度的线缆进行适配的调整；在线缆敷设的初期，调整收卷装置200错开上方位置，便于工作人员进行前期的安装以及线缆的穿过进行调整。
26.其中行走单元包括第一行走主体410以及第二行走主体420，第一行走主体410以及第二行走主体420之间设置有用于调节二者间距的调节装置430，行走单元顶端设置有牵引绳以及牵引装置，本设备无需自带驱动装置，能够依靠自身重力进行下降，通过牵引装置以及牵引绳完成设备的抬升，完成回程动作；同时，通过第一行走主体410以及第二行走主体420完成对限位缆绳310的定位，让第一行走主体410以及第二行走主体420能够沿着导向缆绳110方向上下移动，以保证一侧的锁紧组件500、缠绕组件600位置相对准确，以带动电缆210沿着限位缆绳310方向完成敷设以及缠绕锁紧。
27.这里需要说明的是，通过调节装置430能够调整第一行走主体410以及第二行走主体420之间的间距，第一行走主体410以及第二行走主体420设置于导向缆绳110的两侧，通过调整第一行走主体410以及第二行走主体420之间的间距能够调整二者与导向缆绳110之间摩擦大小，能够满足不同导向缆绳110的适配锁紧定位，同时能够与牵引装置配合，控制敷设装置400以及电缆210下降的速率，保证其能够稳定地穿过深孔，完成线缆快速、稳定的敷设。
28.其中第一行走主体410包括第一安装板以及第一行走滚轮411，第二行走主体420包括第二安装板以及第二行走滚轮421，第一行走滚轮411以及第二行走滚轮421位于导向缆绳110两侧且错开布置，第二安装板与第一安装板之间滑动连接，第一行走滚轮411可以选择为并列设置的两组，第二行走滚轮421位于两组第一行走滚轮411水平线之间，通过第一行走滚轮411以及第二行走滚轮421的配合，能够从两侧完成对导向缆绳110的锁紧，保证敷设装置400能够沿着导向缆绳110定向上下移动，保证位置不偏离，进而保证了电缆210敷设位置的准确。
29.具体参照附图5；其中调节装置430包括与第一安装板表面转动连接的第一调节杆432，以及与第二安装板表面转动连接的第二调节杆431，第一调节杆432以及第二调节杆431末端转动连接且设置有调节块433，还包括调节螺杆434，调节螺杆434贯穿调节块433并且与之螺纹连接，在敷设装置400表面还设置有驱动电机控制调节螺杆434转动，在调节螺杆434转动的过程中，能够控制调节块433上下移动，进而通过两侧的第二调节杆431以及第一调节杆432控制第一安装板以及第二安装板之间的间距，完成对第一行走滚轮411以及第二行走滚轮421之间间距的适配调整过程；通过上述螺杆调节方式，能够在调节完毕后实现自锁，保证第一行走滚轮411以及第二行走滚轮421之间间距的稳定性，同时通过设置第二调节杆431以及第一调节杆432能够将调节螺杆434以及驱动电机竖直进行布置，保证装置整体的重心位于下方位置，进而保证了整体装置在沿着导向缆绳110上下移动过程中的稳
定性，保证电缆210能够沿着预定的轨迹进行移动，完成敷设以及缠绕过程，同时降低了设备在深孔中晃动的状况，避免线缆敷设出现故障。
30.其中锁紧组件500包括锁紧底座510以及若干个锁紧栓520，将电缆210末端穿过锁紧底座510后，通过转动锁紧栓520完成对电缆210的锁紧，其中锁紧底座510表面的限位孔可以选择为u型，通过旋转锁紧栓520完成对锁紧底座510u型末端的固定，能够保证锁紧底座510限位的稳定；并且整体便于拆卸，能够便于两端敷设人员进行操作。
31.具体参照附图7；缠绕组件600包括缠绕定位平台610，缠绕定位平台610表面转动设置有缠绕定位环620，缠绕定位环620底端设置有用于固定缠绕绳的定位工件621，缠绕定位环620表面固定连接有外齿圈622，敷设装置400表面设置有控制外齿圈622转动的电控装置630，在线缆穿过深孔后，从底端对电缆210进行锁紧限位，底端锁紧限位完毕后，将缠绕绳的末端与定位工件621表面相固定，此时在敷设装置400回程的过程中，通过控制外齿圈622带动缠绕定位环620转动，在缠绕定位环620转动的过程中，能够通过定位工件621将缠绕绳缠绕于电缆210表面，形成蛇形的缠绕状态，根据电缆210在深孔内的长度控制缠绕定位环620的转速，对于较长尺寸较长的电缆210来说，应当适当减少转动速率，避免缠绕圈数过多出现后续无法缠绕锁紧的状况；同时，在敷设装置400缠绕至顶端后，工作人员从两端对缠绕绳进行收缩拉紧，此时能够让电缆210与限位缆绳310表面相固定，保证二者之间连接的稳定。
32.这里需要说明的是，其中通过该方式能够让缠绕绳在电缆210以及限位缆绳310表面完成蛇形缠绕过程，让缠绕绳能够对电缆210主体部分均完成固定；与传统在电缆210敷设过程中采取卡夹或者卡箍进行限位相比较，通过该方式，缠绕限位不仅限位效果好，整体能够保持稳定，同时其缠绕限位速率快，能够在后续进行集中的缠绕限位；并且在后续需要敷设其他电缆210的时候，其他电缆210依然能够稳定地敷设于限位缆绳310表面，能够实现多次的敷设限位，减少了限位装置的体积，满足了井下电缆210敷设锁紧的需求。
33.在敷设装置400表面还设置有约束组件700，约束组件700位于敷设装置400上方，其中通过约束组件700调整电缆210的位置，让其与限位缆绳310表面相贴合，通过设置约束组件700在回程的过程中，通过约束组件700能够预先对电缆210的位置进行调整，让电缆210能够与限位缆绳310表面相贴合，进而保证了后续电缆210与限位缆绳310之间锁紧的力度，同时能够对部分凸起快速的电缆210进行调整，与顶端的收卷装置200配合，保证电缆210在深孔内的相对竖直，保证了缠绕组件600的正常缠绕锁紧。
34.其中约束组件700包括约束定位环710，约束定位环710内部中空截面为倒置的圆台形，具体为，约束定位环710内部顶端的内径尺寸大于底端的内径尺寸，形成弧形的过渡面，能够很好地对电缆210进行收纳，降低了与电缆210之间的摩擦，保证了整体敷设过程中的顺畅；同时敷设装置400表面设置有控制约束定位环710水平位置的伸缩组件720，伸缩组件720可以选择为电动伸缩杆，通过伸缩组件720能够调整约束定位环710水平的位置，能够根据电缆210进行调整。
35.一种井下电缆敷设方法，包括如下步骤：s1、将电缆210穿过缠绕组件600以及锁紧组件500，并且通过锁紧组件500完成对电缆210末端的限位固定，此时缠绕组件600套设于电缆210以及限位缆绳310的外侧，在电缆210末端完成锁紧后，在敷设装置400下降的过程中，与顶端的收卷装置200配合，完成电
缆210在深孔中的敷设。
36.s2、通过行走单元控制敷设装置400带动电缆210下降穿过深孔，完成电缆210的敷设，在敷设的过程中，根据敷设装置400下降的速率控制收卷装置200放卷的速率，以保证电缆210在深孔中能够完整的平铺开，保证电缆210符合敷设的要求。
37.s3、解除锁紧组件500对电缆210末端的限位，控制敷设装置400向上移动，实现回程动作，在回程过程中，通过缠绕组件600控制缠绕绳围绕着限位缆绳310以及电缆210转动，完成电缆210主体部分的限位固定，在通过锁紧组件500对电缆210末端接触限位后，工作人员从底端对电缆210进行限位；并且在对电缆210限位结束后，抬升敷设装置400实现回程，回程的过程中定向转动缠绕组件600内的缠绕定位环620，让底端的缠绕绳能够以蛇形的姿态缠绕于电缆210以及限位缆绳310表面，在缠绕结束后，从两端对缠绕绳进行锁紧限位，完成对电缆210深孔内主体结构的限位固定，保证电缆210敷设的稳定。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种井下电缆敷设设备，其特征在于，包括：限位装置（300），包括设置于深孔内的限位缆绳（310）；导向装置（100），包括设置于深孔内的导向缆绳（110），所述导向缆绳（110）与限位缆绳（310）之间具有预定间距；敷设装置（400），表面设置有行走单元，可沿着导向缆绳（110）定向移动，所述敷设装置（400）表面设置有锁紧组件（500）以及缠绕组件（600），其中缠绕组件（600）位于锁紧组件（500）上方；其中，先通过锁紧组件（500）将电缆（210）末端锁紧后，将电缆（210）敷设穿过深孔，回程过程中，通过缠绕组件（600）控制缠绕绳围绕着限位缆绳（310）以及电缆（210）转动，完成电缆（210）的固定。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括用于容纳电缆（210）的收卷装置（200），所述收卷装置（200）通过连接工件安装于限位装置（300）上端，所述连接工件可转动至任意位置并且完成锁紧。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述行走单元包括第一行走主体（410）以及第二行走主体（420），所述第一行走主体（410）以及第二行走主体（420）之间设置有用于调节二者间距的调节装置（430），所述行走单元顶端设置有牵引绳以及牵引装置。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一行走主体（410）包括第一安装板以及第一行走滚轮（411），所述第二行走主体（420）包括第二安装板以及第二行走滚轮（421），所述第一行走滚轮（411）以及第二行走滚轮（421）位于导向缆绳（110）两侧且错开布置，所述第二安装板与第一安装板之间滑动连接。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述调节装置（430）包括与第一安装板表面转动连接的第一调节杆（432），以及与第二安装板表面转动连接的第二调节杆（431），所述第一调节杆（432）以及第二调节杆（431）末端转动连接且设置有调节块（433），还包括调节螺杆（434），所述调节螺杆（434）贯穿调节块（433）并且与之螺纹连接。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述锁紧组件（500）包括锁紧底座（510）以及若干个锁紧栓（520），将电缆（210）末端穿过锁紧底座（510）后，通过转动锁紧栓（520）完成对电缆（210）的锁紧。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述缠绕组件（600）包括缠绕定位平台（610），所述缠绕定位平台（610）表面转动设置有缠绕定位环（620），所述缠绕定位环（620）底端设置有用于固定缠绕绳的定位工件（621），所述缠绕定位环（620）表面固定连接有外齿圈（622），所述敷设装置（400）表面设置有控制外齿圈（622）转动的电控装置（630）。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述敷设装置（400）表面还设置有约束组件（700），所述约束组件（700）位于敷设装置（400）上方，其中通过约束组件（700）调整电缆（210）的位置，让其与限位缆绳（310）表面相贴合。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述约束组件（700）包括约束定位环（710），所述约束定位环（710）内部中空截面为倒置的圆台形，所述敷设装置（400）表面设置有控制约束定位环（710）水平位置的伸缩组件（720）。10.一种井下电缆敷设方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将电缆（210）穿过缠绕组件（600）以及锁紧组件（500），并且通过锁紧组件（500）完
成对电缆（210）末端的限位固定；s2、通过行走单元控制敷设装置（400）带动电缆（210）下降穿过深孔，完成电缆（210）的敷设；s3、解除锁紧组件（500）对电缆（210）末端的限位，控制敷设装置（400）向上移动，实现回程动作，在回程过程中，通过缠绕组件（600）控制缠绕绳围绕着限位缆绳（310）以及电缆（210）转动，完成电缆（210）主体部分的限位固定。

技术总结
本发明提供一种井下电缆敷设设备及敷设方法，包括限位装置、导向装置、敷设装置、锁紧组件、缠绕组件等装置，在井下线缆敷设的过程中，在井下不同的中段之间转一个连接的深孔，然后通过锁紧组件将电缆固定，穿过深孔完成电缆的敷设，敷设完毕后，在敷设装置回程的过程中，通过缠绕组件控制缠绕绳围绕着线缆限位缆绳以及电缆转动，能够完成对深孔内电缆主体部分的锁紧固定，保证深孔内电缆的稳定状态；与传统的线缆敷设方式相比较，通过该敷设设备能够先快速地让电缆穿过深孔，提高了线缆敷设的效率。该发明能够解决传统电缆在深孔敷设过程中敷设操作繁琐、控制难度大的问题，极大地提高了电缆敷设的效率。高了电缆敷设的效率。高了电缆敷设的效率。


技术研发人员：王卫生 张传余 周志 何永生 钱芳
受保护的技术使用者：铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/11