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技术与市场技术应用２０２１年第２８卷第５期电铲尾线电缆收放车设计及应用分析李小雄（中国神华集团准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯０１０３００）摘 要：基于当前矿山采用的电铲车，其尾线电缆在收放车过程中，最常借助３种移动设备辅助收放车，总结得出采用履带式收放车可以更好地展开工作。
重点介绍电铲尾线电缆收放车的主要性能和重点零部件，详细描述了使用收放车的具体方法和操作流程，研究了电铲尾线电缆收放车在实际生活中带来的各种效益，根据收益高低制定出使用电铲更加高效且安全的使用方法。
关键词：电缆尾线收放车；露天矿山；电铲；性能和效益ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２１．０５．０４３ 引言露天矿山以及大型的土木工程在实施作业时主要采用的设备之一就是电铲，在施工过程中，电铲主要用到３种方式将尾线电缆进行移动或收放，但是这３种方式并不十分安全，隐患较多：①直接拖拽式。
需要操作工把电缆卷成特定的形状，比如“Ｌ”“Ｓ”形状，在卷之前用电铲的齿尖把电缆先挑起来，不然在拖拽过程中刮到石头会将电缆刮破，会有漏电等危险结果发生。
在此过程中至少需要３人一同完成，耗费的人员多、强度大，且需要使用的设备多。
②后置爬犁式：在收放电缆之前，同样需要用电铲的齿尖挑起电缆，操作工此时再将它盘好放到爬犁上，完成收放。
在此过程中操作人员有触电的安全隐患，且此方法办事效率极低。
③后置式卷缆装置：这种方式不太推荐使用，因为操作时距地低，操作过程容易对操作人员造成刮蹭，机器也容易出现漏电和动力破损等情况。
所以，综上而言，较常使用的方式比较推荐前两种，它们都属于地面拖拽和电缆落地的方式。
以上３种方式均有不同程度的安全隐患，经反复研究，研制出了节能安全、减员增效的套电式铲尾线的电缆收放车（简称为电缆收放车），全面推动了社会和经济效益。
在大型土木施工场地和露天矿山中使用频率最高，属于大型移动设备中的辅助设施，采用的动力源是电力。
![一种电缆线收放装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/f5342b2cb6360b4c2e3f5727a5e9856a561226a4.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820670534.9(22)申请日 2018.05.07(73)专利权人 云南新联信科技有限公司地址 650500 云南省昆明市呈贡区雨花片区1号云南师范大学呈贡主校区指挥部附楼235号(72)发明人 李雪婷 (74)专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限公司 31253代理人 李松松(51)Int.Cl.B65H 75/40(2006.01)B65H 75/44(2006.01)(54)实用新型名称一种电缆线收放装置(57)摘要本实用新型公开了一种电缆线收放装置，包括底座，所述底座上方两侧均固定连接有支撑架，所述支撑架上端连接有连杆，所述连杆之间固定连接有转筒，所述转筒包括有第二转轴和套筒，所述第二转轴外侧固定连接有橡胶套环，所述橡胶套环外侧连接于套筒内壁，所述转筒外侧套有电缆盘，所述底座上方安装有驱动装置，所述驱动装置包括有固定座和减速电机，所述减速电机安装于固定座上方，所述减速电机输出端通过联轴器连接有第一转轴。
通过驱动装置中的减速电机的带动第一转轴转动，第一转轴带动滚轮和滚轮外侧的橡胶圈转动，橡胶圈的转动带动电缆盘转动，最终由于减速电机的正反转方向不同实现电缆盘上线缆的收放。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 208471294 U 2019.02.05C N 208471294U1.一种电缆线收放装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上方两侧均固定连接有支撑架(2)，所述支撑架(2)上端连接有连杆(3)，所述连杆(3)之间固定连接有转筒(4)，所述转筒(4)包括有第二转轴(13)和套筒(15)，所述第二转轴(13)外侧固定连接有橡胶套环(14)，所述橡胶套环(14)外侧连接于套筒(15)内壁，所述转筒(4)外侧套有电缆盘(5)，所述底座(1)上方安装有驱动装置(6)，所述驱动装置(6)包括有固定座(8)和减速电机(9)，所述减速电机(9)安装于固定座(8)上方，所述减速电机(9)输出端通过联轴器连接有第一转轴(10)，所述第一转轴(10)外侧固定连接有滚轮(12)，所述第一转轴(10)一端转动连接有支撑杆(11)，所述支撑杆(11)底端固定连接于底座(1)上方，所述底座(1)下方安装有固定装置(7)。
机械化电缆收放装置的应用发布时间：2021-05-18T02:52:40.207Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第2期作者：王冰[导读] 此过程每班需要集中20～30名职工，根据电缆长度工作4～5天的时间。
淮南矿业集团安装工程分公司安徽淮南 232001摘要：综采工作面安装、拆除施工时，电缆的敷设及回收采用人工卸车、牵引的方式进行劳动强度大，施工效率低的工作。
近年来，煤业公司深入开展采掘设备升级改造，设备增多，功率越来越大，输电线路越来越长。
人工进行电缆回收、敷设难度大、强度高等问题愈加凸显。
且电缆是否能及时敷设、回收完毕，直接影响工作面是否能按时出煤、封闭。
本文介绍了一种电缆收放装置，有效的解决了以上问题。
关键词：综采设备安拆；机械化；电缆收放；效率1传统电缆敷设、回收工艺1.1传统敷设电缆方法：先将电缆车打运至顺槽内，人将电缆从车内卸至巷道内盘放整齐。
然后人工扛运牵引将电缆敷设整齐并进行吊挂。
此过程每班需要集中20～30名职工，根据电缆长度工作4～5天的时间。
1.2传统回收电缆方法：先将电缆从单轨吊中逐根取出，放置在顺槽内，然后通过拖拽牵引进行集中盘放，最后回收并装车。
此过程每班需要集中20～30名职工，工作2～3天的时间。
针对以上问题，研发出一种电缆收放装置，该装置同时具备电缆敷设与电缆回收两项功能，且操作简单，只需3至5人便可完成，有效地解决了电缆施工时，劳动强度大，效率低的问题。
2机械化电缆收放装置结构该装置主要由1-伸缩架 2-悬臂架 3-托架 4-滚筒 5-调高架 6-底座 7-丝杆 8-风动葫芦 9-调高套筒 10-角度套筒（长） 11-角度套筒（短）组成。
图1 电缆收放装置电缆收放装置适用于井下具备压风系统巷道内的电缆回收及井下具备运输系统巷道内的电缆敷设，该装置同时具备电缆敷设与电缆回收两项功能。
电缆回收功能是以风压为动力，通过风动葫芦驱动滚筒转动，从而带动电缆运行，通过悬臂架、调高架调节电缆进出滚筒角度、高度，从而实现电缆回收盘放、装车。
![一种电缆用收放装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/80ee01b977232f60dccca175.png)
专利名称：一种电缆用收放装置专利类型：发明专利
发明人：魏洋洋
申请号：CN201911310145.0申请日：20191218
公开号：CN111039076A
公开日：
20200421
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种电缆用收放装置，涉及电缆施工用设备技术领域；包括框架，框架上转动安装有放置座，放置座上放置有用于承载电缆的卷线轮，放置座内部中空设置，放置座内部设置有对卷线轮进行固定的锁定组件，锁定组件包括L型件、铰接座、升降轴和斜块，斜块滑动设置在放置座内部，斜块上端设置有与之接触的升降轴，且升降轴与斜块接触的面为斜面，升降轴穿过放置座内部的导向块二设置，升降轴顶部左右两侧分别安装有连接件，两个连接件上设置有安装在L型件转弯处的凸起，且两个L型件一端分别铰接在两个固定安装在斜块内部的铰接座上；L型件另一端穿过放置座上端通孔设置。
本发明实现了自动卷曲，且卷曲均匀，使用方便。
申请人：魏洋洋
地址：450001 河南省郑州市高新区科学大道钱隆城一期2单元5号楼2306
国籍：CN
代理机构：合肥市科融知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：晋圣智
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电铲尾线电缆收放装置的研发与应用田园摘要：本文以胜利一号露天矿为例，分析了电铲尾线电缆收放装置的研发与应用，以提高电铲工作效率和尾线电缆使用的安全性为目的，助力矿山生产安全、高效，对使用大型电铲的露天矿有较大的推广意义。
关键词：电铲；尾线电缆；收放装置1.胜利露天矿简介胜利一号露天矿，位于胜利煤田的中西部，锡林浩特市北5km。
矿区地表东西平均长6.84km，南北平均宽5.43km，面积37.14km2，可采储量21.36亿t，煤炭平均热值13.98MJ／kg，中灰、低硫、低磷，为优质动力和化工用煤[l]。
主要可采煤层为5号煤和6号煤，5号煤平均厚度18.16米，6号煤层平均厚36.64米，平均剥采比2.65m3／t。
露天煤矿剥离采用单斗一卡车开采工艺，即WK-35电铲(37m³)电铲配载重量220t卡车。
煤层开采用单斗一卡车一地面破碎站一带式输送机半连续工艺[2]。
采煤采用顶板露煤，分层开采方法。
大型电铲的高效运行是矿山发展和的生产力，因此，如何提升大型电铲的生产效率是露天矿生产首要研究课题，减少大型电铲非工作时间可以有效提高其工作效率。
电铲采装而挖掘机在生产过程中，需要考虑工程质量、电铲行走方式、卡车装车位置、尾线电缆跟进与摆放等众多生产实际问题。
同时这些问题也往往是生产实际中制约挖掘机生产效率发挥的重要因素[3]。
电铲尾线电缆装置研发与应用解决了上述提到的大型电铲尾线电缆跟进与摆放的实际问题。
2.电铲尾线电缆收放装置研发背景目前胜利露天矿10台电铲均使用铲斗悬挂绳索拖拽电缆，由于绳索与电缆的接触面积较小，拖拽电缆过程中易造成电缆损伤，导致电缆更新频率增加，长时间使用此种方式拖拽电缆，轻则造成电缆发生短路故障，重则会引发人员触电伤亡事故。
同时使用铲斗悬挂绳索拖拽电缆存在较大的安全风险，如果主副司机沟通配合不佳或操驾技能较低，可能会造成电缆非正常损坏。
为此我矿早期曾为电铲配备电缆爬犁，受效率低、工况制约等因素影响，无法正常使用。
专利名称：一种电铲尾线电缆收放装置
专利类型：实用新型专利
发明人：郭北军,李占龙,赵仕勋,张正,任志曌,车文清申请号：CN202123258942.4
申请日：20211223
公开号：CN216583613U
公开日：
20220524
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种电铲尾线电缆收放装置，属于露天矿山工程机械技术领域，可解决现有电铲尾线电缆移动和收放方式导致的电缆弯折报废等问题，包括平台，平台的底部设有行走系统，平台上设有电缆卷放系统、电气系统和智能控制系统，电缆卷放系统分别位于平台的前后两端，电气系统位于前后两端的电缆卷放系统之间，智能控制系统位于电气系统的顶端，智能控制系统上设有信号采集装置，行走系统、电缆卷放系统、电气系统和智能控制系统之间电性连接。
通过使用本实用新型，延长了电铲尾线电缆的使用寿命。
申请人：山西佳诚液压有限公司,太原科技大学
地址：034000 山西省忻州市原平市循环经济工业园区
国籍：CN
代理机构：太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：杨斌华
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镜铁山矿电铲尾线电缆收放车技术协议甲方：甘肃镜铁山矿业有限公司乙方：根据设备使用要求及供求关系，甲方订购乙方一台电铲尾线电缆收放车(WXC4010-l)o为保证双方权利，本着“质量、效益、合作、自愿”的原则，达成以下技术协议。
若投标单位不中标，本协议自动失效。
一、作业环境1.采场公路：采场内台阶之间联络道路最大纵坡15%,全线限速15Km∕h 行驶。
2.作业区域海拔高度：在海拔标高3400m水平至3800m水平之间。
3.矿区气候：矿区属大陆性高山干寒气候，最高温度3(ΓC,最低温度-40℃,年降雨量84mm,年蒸发量2371.6mm,最大风速12.6m/s。
矿区气压较低，仅500多毫米。
三、电铲尾线电缆收放车技术要求1.电缆收放车必须能够满足镜铁山矿黑沟矿区恶劣的作业环境条件；2.电缆收放车在技术、加工制造质量和装配等方面必须满足《GB/T2885.5-2008矿用车辆》的要求；3.电缆车底板采用Iomm以上钢板加工制造，应使用整块钢板，不得用小块钢板拼凑焊接；4.电缆车的车架结构合理，纵梁、横梁必须满足运输的受力要求和运输过程中的冲击、撞击的强度要求；5.电缆车应采用履带式行走机构；6.电缆车要求外观美观，结构合理；各部件应清除毛刺、铁锈、焊接残渣等污物，各部表面涂一遍底漆，两遍面漆；油漆外观均匀、光亮、完整。
附着牢固。
四、质量保证产品在线质量保质期为1年，自物资使用上线之日起计算，在质量基本保证期6个月内，如乙方所供物资出现质量问题，甲方无偿使用。
五、随机资料1.电铲尾线电缆收放车说明书（电子版）；2.电铲尾线电缆收放车维护保养、维修手册（电子版）。
六、随机备件七、售后服务1.乙方为保证所提供的合同设备安全、正常投运，要全程免费（含节假日）派出合格的、能独立解决问题的现场技术服务人员，指导设备安装。
2.现场服务人员应遵从甲方现场工作时间要求，以满足现场安装、调试、和运行的要求。
3.未经甲方同意，乙方不得随意更换现场服务人员；针对甲方要求需更换不合格的现场服务人员时，乙方须及时安排更换。
魏家峁露天煤矿电铲尾线电缆卷放车
任锁;张飞;许文杰
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2022(37)4
【摘要】为提高露天煤矿电铲生产效率,保障电铲尾线电缆安全使用,以魏家峁露天煤矿为例,分析了尾线电缆传统卷放方式,研究了电缆卷放车的结构组成,介绍了电缆卷放车工作原理,计算了电缆卷放车带来的经济效益。
结果表明:电铲尾线电缆卷放车的应用,每年可节约生产成本38.84万元,避免移动尾线电缆时的触电事故。
【总页数】3页(P115-117)
【作者】任锁;张飞;许文杰
【作者单位】北方魏家峁煤电有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD613
【相关文献】
1.提高魏家峁露天煤矿WK-35电铲生产能力的研究
2.电铲尾线电缆收放车性能与效益分析
3.电铲尾线电缆收放车设计及应用分析
4.基于视觉智能技术的魏家峁露天煤矿矸石破洗运系统
5.基于改进SCKF的电缆卷放车追踪电铲的精确定位算法研究
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电铲尾线电缆收放装置的研发与应用
发表时间：2019-01-03T17:13:31.217Z 来源：《基层建设》2018年第34期作者：田园
[导读] 摘要：本文以胜利一号露天矿为例，分析了电铲尾线电缆收放装置的研发与应用，以提高电铲工作效率和尾线电缆使用的安全性为目的，助力矿山生产安全、高效，对使用大型电铲的露天矿有较大的推广意义。
神华北电胜利能源有限公司内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市 026000
摘要：本文以胜利一号露天矿为例，分析了电铲尾线电缆收放装置的研发与应用，以提高电铲工作效率和尾线电缆使用的安全性为目的，助力矿山生产安全、高效，对使用大型电铲的露天矿有较大的推广意义。
关键词：电铲；尾线电缆；收放装置
1.胜利露天矿简介
胜利一号露天矿，位于胜利煤田的中西部，锡林浩特市北5km。
矿区地表东西平均长6.84km，南北平均宽5.43km，面积37.14km2，可采储量21.36亿t，煤炭平均热值13.98MJ／kg，中灰、低硫、低磷，为优质动力和化工用煤[l]。
主要可采煤层为5号煤和6号煤，5号煤平均厚度18.16米，6号煤层平均厚36.64米，平均剥采比2.65m3／t。
露天煤矿剥离采用单斗一卡车开采工艺，即WK-35电铲(37m³)电铲配载重量
220t卡车。
煤层开采用单斗一卡车一地面破碎站一带式输送机半连续工艺[2]。
采煤采用顶板露煤，分层开采方法。
大型电铲的高效运行是矿山发展和的生产力，因此，如何提升大型电铲的生产效率是露天矿生产首要研究课题，减少大型电铲非工作时间可以有效提高其工作效率。
电铲采装而挖掘机在生产过程中，需要考虑工程质量、电铲行走方式、卡车装车位置、尾线电缆跟进与摆放等众多生产实际问题。
同时这些问题也往往是生产实际中制约挖掘机生产效率发挥的重要因素[3]。
电铲尾线电缆装置研发与应用解决了上述提到的大型电铲尾线电缆跟进与摆放的实际问题。
2.电铲尾线电缆收放装置研发背景
目前胜利露天矿10台电铲均使用铲斗悬挂绳索拖拽电缆，由于绳索与电缆的接触面积较小，拖拽电缆过程中易造成电缆损伤，导致电缆更新频率增加，长时间使用此种方式拖拽电缆，轻则造成电缆发生短路故障，重则会引发人员触电伤亡事故。
同时使用铲斗悬挂绳索拖拽电缆存在较大的安全风险，如果主副司机沟通配合不佳或操驾技能较低，可能会造成电缆非正常损坏。
为此我矿早期曾为电铲配备电缆爬犁，受效率低、工况制约等因素影响，无法正常使用。
后期曾为一台电铲配备了原装的电缆自动收放装置，由于电铲受土质松软影响，离地间隙降低，电缆收放装置离地间隙也相应会降低，在发生拖底后，电缆收放装置被顶起，电铲配重与其发生剐蹭，造成电缆收放装置损坏，最终该项目终止。
目前我矿针对跟进电缆的方式采取了措施，使用辅助设备协助人员跟进尾线电缆，从目前效果来看，效率较低不宜长期使用。
为此，露天矿对电缆自动收放装置进行了调研，并确定了电铲尾线电缆卷放装置的研发项目。
3.电铲尾线电缆收放装置研发方向:
通过分析现有电铲跟进尾线电缆跟进方式和存在的弊端，结合我矿实际生产，需将电铲尾线电缆卷放装置与电铲分开，可自行驱动行走，形成一套单独的系统，不受工况、走退铲影响。
由于我矿生产工作面土质松软且易出水，所以确定行走系统采用履带式。
电铲正常作业时行走频率较低，时间较短，对行走驱动方式采用电机驱动或液压驱动进行对比：液压驱动对油温变化比较敏感，考虑我矿地处北方冬季温度较低，液压驱动不得不面对低温时液压油的凝固趋向问题，液压油的凝固会使得系统的运行极不稳定，出现震颤现象、局部液压油高温或高压现象，影响设备整体的稳定性。
电机受环境温度影响较小，运行可靠，且承受过载能力高，容易实现自动化控制。
确定行走驱动方式采用电机驱动。
电铲尾线电缆收放装置主要结构及工作原理:
电铲尾线电缆收放装置主要由行走总成、平台总成、机房总成、电缆卷放总成、电控系统总成。
如图1，电铲尾线电缆收放车总图。
行走总成主要由行走电机、行走减速机、驱动轮、履带架、支重轮、履带链、张紧总成、引导轮总成等部分组成。
行走电机通过行走减速机及驱动轮带动履带链实现行走功能。
履带张紧机构是由引导轮总成和张紧总成组成的，履带的松紧是靠张紧油缸推动引导轮总成来调节的，张紧油缸的注油在履带外侧进行操作，方便实用，并配有盖板保证外形美观。
行走减速机由高强度螺栓与履带架连接，履带架与平台由连接座相连，连接座上下面由24个M30高强度螺栓和8个铰制孔螺栓进行连接。
平台总成位于行走总成上部，是由高强度H型钢为主材焊接而成，并通过4个连接座与行走总成连接。
上部前侧装有机房，机房内部装有变压器柜、高压开关柜和低压电控柜；后侧装有放线总成；右侧装有高压分线箱；右前侧装有电缆支撑架及距离检测防拽器；平台两侧装有围栏及人梯。
电缆卷放总成主要由放线支架、卷筒机构、张紧链轮组、减速转向链轮组、摆线导向装置、导向链组、导向链轮组和护罩等部件组成。
卷筒机构主要由固定轴座、卷筒体、高压电滑环、驱动轴座、减速机座和力矩电机减速机组组成。
图1电铲尾线电缆收放车总图
1.行走总成；
2.平台总成；
3.机房总成；5.电缆卷放总成；6.电控系统总成
电缆卷放总成通过卷筒机构中的高压电滑环，将外部的高压电引入到设备上的高压分线箱中，其中一路电由电缆经电铲尾部耦合器进入电铲内部供电铲工作使用，另一路电供放线车本身的电气系统使用。
电铲尾线电缆收放车电控系统由电滑环、高压分线箱、高压开关柜、变压器柜、低压电控柜、遥控器、防爆电铃、防爆急停按钮、防
爆组合声光报警器、防爆旋转式声光报警器、空调、各电机、各传感器等组成。
空调、照明灯的操作在低压电控柜的柜门上完成。
行走及卷放缆有无线遥控与平台手柄两种操作方式。
电铲尾线电缆收放车控制系统以西门子PLC为核心。
设备通电正常后，触发手持遥控器按钮发出信号，通过接收机给予控制器信号，控制器通过运算，发出指定动作信号，信号可使中间继电器闭合发出接触器闭合信号，接触器闭合正常的情况下，设备按照所发出信号的动作做出相应的反应。
电铲尾线电缆收放装置在生产现场的应用及预期效益：
电缆卷放装置为电动履带行走，速度为定速（1KM/H，略大于电铲行走速度），可通过无线遥控实现前进、后退、转弯；电动卷缆装置采用力矩电机带减速机驱动卷缆滚筒正反向旋转实现卷、放电缆，有自动排线装置，可通过无线遥控实现卷、放电缆（卷、放电缆速度与电缆卷放装置行走速度相同），行走和卷放电缆可同时操作。
电铲尾线电缆卷放装置与电铲之间用60米（此处电缆长度要合适，距离过短：电铲挖掘作业每向前走铲一次都需要操作电缆卷放装置向前移动，操作频繁。
距离过长：退铲时电铲与电缆卷放装置间的电缆过多，距离远监护困难，增加移动电缆工作量），长的电缆连接，以WK-35电铲为例，电铲尾线电缆支架处到尾线电缆收放装置的安全距离为25米，电缆剩余使用长度30米，WK-35电铲在一个采幅宽的正常段高工作面作业每班推进40米左右，每班作业前可将电铲尾线电缆收放装置移至电铲后方25米处，班中移动一次即可满足整班作业中需要的电缆长度。
预期效益：1、节省了设备、人员跟进电缆的时间，降低人工劳动强度，提高电铲工作效率；2、减少电缆磨损和非正常损坏，提高电缆使用的安全性，避免发生人员触电伤亡事故，延长电缆使用寿命；WK-35电铲每班跟进电缆至少需要10分钟，WK-35电铲2017年平均小时能力1700m³，按照每年正常作业10个月计算可得出，每年可多完成产量:0.5小时*1700m³/小时*300天=255000m³，节约成本25.5万m³*1.09元/m³（WK-35电铲完全成本剔除机械配件和其他材料单位成本）=27.79万元，电铲尾线电缆卷放装置自身能耗费用70KW（总装机功率）*1小时/天（平均每天走退铲时间）*300天*0.45元/度=0.94万元，可得出WK-35电铲使用电铲尾线电缆收放装置后每年可节约成本27.79万元-0.94万元=26.85万元，6台WK-35电铲每年可节约成本26.85万元*6=161.1万元。
参考文献
[1]电力电缆故障检测方法与应用[J].程嫣妍.中国高新区.2018(10)
[2]电力电缆的故障分析和判断[J].程滨.科技信息.2011(09)
[3]胜利露天煤矿生产效率优化实施[J].张来红，耿昊.露天采矿技术，20１7，32（９）：40－42.。
