金屬礦山井下維修作業可移動動力基站的研發與應用

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦 尹春偉 董金波 徐小糲 張明杰

金屬礦山井下維修作業可移動動力基站的研發與應用

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦 尹春偉 董金波 徐小糲 張明杰

金屬礦山由于受到地質條件等限制因素，井下作業環境相對局限，部分巷道斷面較小，因此一旦斷電，當井下突發狀況需要搶險時，電力設施難以立即恢復供電，給搶修帶來很大的困難。本論文介紹的山井下維修作業可移動動力基站，完全解決了上述問題，值得在同類礦山中推廣。

可移動；動力；多能；高效

1. 研發背景

1.1部分井下巷道深窄，不利于搶險維修工作的進展

金屬礦山井下作業環境由于地質條件等限制因素，部分巷道斷面較小，如遇突發情況需要井下維修搶險時，一旦斷電，電力設施難以立即恢復供電，易耽誤搶修最佳時間。

1.2井下配電柜不可移動，接線帶來不便

由于用電需要，井下各中段、各巷道會設置不同規格的配電柜，配電柜作為井下固定設備，不可移動性成為其最大缺點，配電柜在井下的分布也并不均勻，井下維修時，設備經常需要架設100—300米長度不等的電纜，操作不便又存在安全隱患，因此，迫切需要一種便捷的移動動力源。

1.3井下突發停電事故

井下特殊的作業環境，加之其他外力突發狀況，有可能加劇井下線路的老化、破損等現象，線路短路或斷路情況也時有發生。線路的重建或修補工作必須在有限的時間內迅速完成，快捷的移動動力源可以節省維修時間，確保井巷安全。

1.4井下無軌設備快速充電服務

礦山井下無軌設備由于受到惡劣條件及操作失誤的影響，經常出現電瓶缺電造成設備無法運行的情況，該動力基站可以直達故障設備現場，為其實現快速充電服務。

2. 設計原理

2.1內燃機做原動力，一機多能，便攜高效

“金屬礦山井下維修作業用可移動動力基站”采用BJ2030CET1發動機作為源動力，高效實現了化學能到機械能的轉化，扭矩通過離心離合器輸出。通過V型皮帶連接活塞式壓縮缸實現輸出高壓風壓，風壓大小可根據應用要求通過壓力調節器進行調節，外部有可供多種風動工具使用的風源快速接口。

通過V型皮帶連接發電機，還可輸出交流380v功率為5kw的動力電源，可供電焊機及其他電動工具使用。（見圖1）

圖1 原動機結構原理圖

通過平帶連接24V發電機，可為井下無軌設備提供充電服務，避免老式電瓶充電設備受電源的限制，以及龐大的體積不適應礦山井下對于靈活機動的要求。

采用內燃機作為動力源，這極大的提升了設備的可移動性，且內燃機動力強勁，不受電力制約完全可以滿足井下絕大部分機械、電氣設備的使用要求，實現了快速機動便捷的維修工效。

2.2動力配置

（1）壓縮機流量1000L/min，輸出風壓0.4-0.8MPa（可調）。（2）發電機功率7.5kw，輸出電壓380v。

（3）直流發電機輸出電壓24V，發動機實現定速運行，通過設計壓控自動啟停回路，根據壓力值反饋信號實現BJ2030CET1發動機自動啟動熄火。

3. 實現的功能及優勢

3.1功能

（1）提供高壓風能

設備自帶活塞式壓縮缸，可以進行井下無軌設備輪胎充氣。內置壓力控制系統，可自行調節壓力，并且在達到壓力后便自動停止運行，低于壓力時又可自行啟動充氣。外置的壓力儀表盤便于即時觀測壓力大小，有效地消除了井下無軌設備維修人員在輪胎充氣時存在的安全隱患。

對于以往的井下無軌運行設備，噴漆工作往往由于條件限制不得不將設備行駛到地表，大大增加了設備的消耗成本，費時費力又降低了生產效率。當空氣壓縮機連接噴槍，可隨時隨地進行井下設備的保護噴漆工作。對于井下風水管路的除銹工作，也可高效完成，該設備可同時為多種不同的噴漆除銹設備提供風源。

（3）風動工具動力源

在無高壓風管路或突發管路損壞情況的巷道，“金屬礦山井下維修作業用可移動動力基站”連接空氣壓縮機后，可以為風動工具提供動力源，實現了雪中送炭的效果。

（4）高壓發電站

當井下突遇線路斷電，需要井下照明時，“金屬礦山井下維修作業可移動動力基站”內部帶有發電機，內燃機連接發電機，啟動開關，內燃機帶動發電機運作即可進行現場發電作業，連接照明設備，完成照明工作。同時作為發電裝置后，還可以連接電焊機，進行便攜式的電焊作業，避免傳統作業時在井巷內長距離鋪設臨時電纜造成的安全隱患。

（5）便攜充電站

該動力基站內有24V發電機，可為井下無軌設備進行充電服務，可也在設備維修時為無軌設備提供強制電源，保障設備安全運行。

3.2優勢

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（1）移動方便

“金屬礦山井下維修作業用可移動動力基站”整體尺寸為128cm*108cm*94cm，在殼體頂部焊接有四個水平吊鉤，起吊方便，需要下井使用時，完全可以輕松的吊裝至服務車上。在有軌巷道使用時，依靠自制平板車完成在井下的運輸。平板車尺寸為300cm*150cm*38cm，完全按照井下鐵軌標準軌距尺寸（600mm）進行制作，1-2人即可輕松完成設備的運輸工作；在無軌巷道，可由服務車輕松運輸至作業地點，快速便捷。總之，“金屬礦山井下維修作業用可移動動力基站”的設計研發完全避免了井下運輸不便的不利因素，實現了“高效”、“快速”的作業要求。

（2）一體化設計，無縫連接包裝

結構緊湊，殼體采用工程專用鋼板無縫連接包裝，對高速旋轉、高溫部位進行了有效防護。表面進行嚴密的防腐處理，美觀大方，攜帶方便，防水、防塵。最后采用符合井下安全要求的無軌設備作為整個系統的運輸載體，實現在井巷內的機動靈活運輸。

4. 修舊利廢設計指導思想

在此次“金屬礦山井下維修作業用可移動動力基站”的設計和研發中，我們始終堅持“修舊利廢”的工作理念，整個動力基站80%采用廢舊閑置材料。

4.1廢舊設備警示燈

“金屬礦山井下維修作業可移動動力基站”殼體頂部的警示燈取材于廢舊車輛的警示燈經過維修，廢物再利用，起到的警示效果卻絲毫不減。

4.2調速拉桿

“金屬礦山井下維修作業可移動動力基站”獨有的可調速設計主要考慮到不同作業情況的需求不同，其操作連桿采用機械鋼索的操作桿，結構簡單，操作方便。

4.3活塞式壓縮缸

動力基站內置活塞式壓縮缸也采用了之前報廢的空氣壓縮機，經過修理改裝，性能達到預期要求，符合安全要求。

4.4外包裝及內部構架

均采用工程材料下腳料，完完全全實現了真正的廢物利用。

5. 結語

該動力基站可有效為井下維修、保養作業提供穩定的風能、電能，避免傳統維修作業時長距離鋪設臨時高壓電纜產生的危險，為實現快速維修、作業提供有力的安全保障。同時，該動力基站可以參加井下突發情況應急救援作業，值得在礦山企業推廣。

尹春偉（1967-），男，山東萊州人，黃金機械高級工程師、國家職業技能鑒定高級考評員，從事礦山機械、設備技術管理工作。

［1］侯增健.空氣壓縮機的維護與應用［J］.現代制造技術與裝備，2016（7）.