低壓水切割機解決煤礦井下錨索切割的應用

李秉軒

摘 要：本文主要提出了應用低壓水切割機解決以上問題的觀點。當前的低壓水切割機基本上均采用前混合磨料水射流技術，在煤礦井下錨索切割使用中比較簡便、安全、高效且環保，能夠快速且有效的拆除錨索，避免出現安全事故。本文在對比了傳統切割方式與低壓水切割技術的優缺點后，重點分析了煤礦井下錨索切割對低壓水切割機的應用，且明確了未來低壓水切割機的應用趨勢，希望能夠為我國煤礦井下錨索切割等方面對低壓水切割機的應用做出相應指導和借鑒。

關鍵詞：低壓水切割機;錨索切割;井下作業

中圖分類號： TD82 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）30-165-2

0 ?引言

由于我國煤礦較多，在進行煤礦開采時較易發生一定煤礦安全事故，近年來，煤礦安全事故已經引起了社會各界的廣泛關注。煤礦開采需要進行煤礦巷道的挖掘，經常會出現斷層帶，且斷層帶頂板會出現煤質疏松現象，必須通過支護保障巷道的繼續挖掘和暢通。此時則需要單獨使用錨桿支護加固，必要時需要采用錨索深入頂板巖層進行深不穩定，因此，必須要大量使用錨索。隨著煤礦開采工作的進行，工作面后方的巷道頂板并不能夠隨進度而放頂造成后不出現較大的懸頂。同時，為了避免出現通風死角造成瓦斯聚積或者瓦斯超限，則需要應用相應的錨索切割技術將其拆除，創造有力的通風條件。鑒于此，有必要對低壓水切割機解決煤礦井下錨索切割的應用做出分析和研究。

1 ?傳統切割方式與低壓水切割技術

1.1 傳統切割方式缺陷

煤礦井下作業具有高壓水、高溫、高濕、粉塵與瓦斯等特征，環境十分復雜多變，對煤礦工作人員的生命安全存在嚴重威脅，尤其巷道頂板事故近年來更加頻發。因此，煤礦井下作業必須要對巷道進行支護。但是，隨著井下作業進程的推進，亦需要對支護進行維修與拆除，此時在錨桿與錨索的切割中采用傳統切割方式便會產生靜電與明火，該點為煤礦井下作業嚴令禁止的內容。產生該種情況的主要原因在于，傳統切割方法為熱切割，并不適合在煤礦井下比較復雜且危險的作業環境中應用。應用熱切割進行錨索切割時一般會采用手動切割的方式。此時，對錨索的鋼絞線進行切割時，無論切割或者拖拉錨索均需要通過人工完成，難以具有較高的切割效率，安全亦無法保障，例如會發生切割片碎裂崩出傷人，手動切割會產生火花進而引起爆炸或者錨索線彈出傷人等諸多危險情況。由此可見，煤礦井下作業中對錨索進行切割時，必須要采用更加安全的切割技術保障作業與人身安全。

1.2 低壓水切割技術優勢

水射流技術源于“水滴石穿”，是指普通的水在長時間的下滴中亦能夠將石頭穿透。水射流技術能夠將一定量的水通過泵送使其到達高壓管路中，再經過噴嘴射出，噴嘴的孔徑必須要小于高壓管路的直徑。同時，若要定量的水能夠順利噴出，必須要加快噴水的速度，以便形成射流。通過水射流，能夠有效地切割、磨削、粉碎與沖蝕，且切割的過程中并不會出現粉塵、火花，亦不會產生有毒氣體，比較適用于環境復雜且危險性較高的煤礦井下開采作業。

研究者根據水射流技術逐漸研究成功低壓水切割技術，并且制造和應用了水切割機。一般情況下，水切割機分為有砂和無砂兩種，無砂切割效果不佳，基本沒有得到推廣和應用，當前所能夠見到的，處于使用中的基本均為有砂切割。低壓水切割機能夠在易燃易爆的環境下，進行安全可靠的切割、破拆作業，在石油化工、煤礦等企業的易燃易爆環境的切割作業，水切割能夠從根本上有效杜絕明火或高溫引起的火災和爆炸事故發生，實現安全生產。與此同時，其可以在井下任何有水、有電地點，延長100m進行全方位切割作業。而前混合式供料系統，45MPa工作壓力，可以切割100毫米以內任何材質，最大工作壓力50MPa，可切割160mm以內任何材質。由于低壓水切割機具有相對比較小的體積，能夠被廣泛應用，受到了多個行業的認可。

2 ?煤礦井下錨索切割對低壓水切割機的應用

由于傳統切割方法進行煤礦井下錨索切割時具有比較高的危險性，且效率比較低，可以選擇采用低壓水切割機設備進行更加安全、便捷的錨索切割。便攜式的低壓水切割機體積比較小，能夠通過液壓或者防爆電動機進行驅動，與煤礦井下比較復雜的作業環境相適合。

煤礦井下錨索切割所使用的低壓水切割機一般分為主機和切割工裝兩個部分，其中，主機屬于磨料射流的發生設備，而切割工裝則相應輔助完成切割執行工作。主機一般由驅動系統、水路循環系統、增壓系統和控制系統組成，對于礦井下錨索切割的低壓水切割機驅動系統一般為液壓站或者防爆電動機。切割工裝則包括軟軸、手柄、割槍、調節桿、支架等。

采用低壓水切割器進行煤礦井下錨索切割時，一般會從索具的根部入手切割，朱亞奧目的在于將錨索的鋼絞線切斷，逐步將鋼絞線與索具拆除，最后拆除錨索。正式切割時必須要將割槍對準索具的根部，沿相連的鋼絞線進行小幅度擺動，并且通過對手柄進行控制準確切割。一般在切割時，在槍嘴上加工裝，由人工進行操作，水槍正前方有效切割距離大約30cm左右，具有一定安全性。切割時亦需要進行支架的架設，避免出現切割器意外脫落而造成嚴重事故的情況。另外，輔機與主機之間一般通過套管相連接，該套管以及調節桿均需要采用螺釘將其緊定，避免出現松動脫落的現象。套管一般要從索具的下部套入，且要與索具緊固，以便保證切割作業具有良好的穩定性。割槍在切割前以及切割時均要準確的調節角度，且不要大進度的進行切割，而要小幅度的推進。錨索的切割必須要保證完全切斷，以此促使索具自動脫落，具體的切割方式示意圖如下所示：

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低壓水切割機切割方式示意圖

通過該試驗可以發現，低壓水切割機能夠良好的執行切割任務，且在切割的過程當中所產生的溫度一直控制在100℃以內，并不會引燃瓦斯。由此，在煤礦井下瓦斯濃度不定的條件下采用低壓水切割機進行錨索的切割，將不會引發瓦斯爆炸的情況，具有比較良好的安全性和穩定性，消除了傳統熱切割方法在作業中所存在的隱患。

3 ?低壓水切割機的應用趨勢

我公司所生產的低壓水切割機設備可以在煤礦井下任何有水、有電地點，延長100m進行全方位切割作業，前混合式供料系統，45MPa工作壓力，可以切割100mm以內任何材質，最大工作壓力50MPa，可切割160mm以內的任何材質。國家安全監管總局、國家煤礦安監局等均對我公司水切割機十分關注，給予了高度的評價和認可，建議高瓦斯礦井推廣使用低壓水切割機，以保障高瓦斯礦井安全作業，杜絕安全事故隱患的發生。與此同時，國家煤礦安監局技術裝備司認為，該產品應研制專用工作，在煤礦多領域推廣應用，促使其解決煤礦作業中的安全問題，保障煤礦井下作業和工作人員生命安全。

4 ?結論

綜上所述，低壓水切割機主要應用了水射流技術，能夠有效地、便捷的、快速的、高效的進行煤礦井下錨索切割，且能夠將錨索整體性的拆除，彌補了傳統熱切割方式所產生的不足。與此同時，低壓水切割機在切割的過程中，通過架設相應的支架，首先對支護索具進行切割，能夠有效避免巷道頂板垮落的現象，切割過程中亦不會出現靜電、明火以及有害氣體，溫度始終能夠控制在100℃以內，不會引燃井下瓦斯，造成爆炸危險，值得煤礦等行業應用并推廣。

參 考 文 獻

[1] 紀新剛.低壓水切割機解決煤礦井下錨索切割的應用[C].第十屆全國采礦學術會議論文集——專題四：機電與自動化，2015.

[2] 陸峰峰，郭楚文，趙韡，等.煤礦井下便攜式水射流切割機的設計及實驗研究[J].煤礦機械，2012，32（7）：62-63.