基于煤礦用全液壓坑道鉆機的設計研究

王建剛

摘要：本文首先闡述了煤礦用全液壓坑道鉆機在行業內的應用優勢，隨后對其主要結構的優化設計以及相關注意事項做了深入探討，以期可以為煤礦工作者提供幾點有利的參考，充分發揮全液壓坑道鉆機的積極作用。

關鍵詞：煤礦；全液壓坑道鉆機；設計研究

引言

工業的發展促進了煤礦產業的進步，相較于其他行業來說煤礦產業利潤較高，隨著最近幾年來科技發展逐漸加速，煤礦企業也受到了一定的積極影響。但是也不可避免存在大量的安全隱患，導致安全事故多發。我國煤礦資源豐富，尤其是最近幾年開采力度逐漸加大，這也導致了每年都會發生多起安全事故，相關資料顯示，引起這些事故的主要因素就是瓦斯，瓦斯濃度過高很容易引起安全事故，對此，要想保證采煤安全，必須要保證煤礦用鉆機的性能符合實際要求。

一、煤礦用全液壓坑道鉆機的作用

煤礦用全液壓坑道鉆機主要由四個部分組成，分別是操作臺、液壓泵、動力頭以及機架。主要是用來鉆取井下瓦斯安全抽放孔洞的，因此，全液壓坑道鉆機經常作業在十分惡劣的環境下，因此必須要具備良好的抗沖擊性以及抗荷載力，同時也要保證性能穩定，動力滿足實際需求，這樣遇到問題才有能力解決。煤礦用全液壓坑道鉆機是最近幾年興起的一種新型鉆機，也可以叫做履帶式全液壓打轉矩雙速深孔鉆機，適用于雙面鉆孔或者是鉆孔難度較大的地方。鉆頭不同的機器所具備的功能也是不同的，基本上注水、抽瓦斯、深層勘探等很多功能都可以實現，它對于煤礦企業的安全生產來說有著重要作用。這種設備從整體上來看解體性能好，質量較輕，因此比較容易裝卸。內部設有獨立的液壓系統：雙泵；用雙馬達代替動力系統；鉆桿長度可以隨時根據需要進行調節，操作簡單容易且作業效率高。

二、煤礦用全液壓坑道鉆機主要結構的優化設計研究

上文中提到煤礦用全液壓坑道鉆機主要由四個部分組成，因此在對其進行結構優化設計的時候也要從這個四部分著手。

1.液壓泵

液壓泵站對于全液壓坑道鉆機來說有著重要位置，屬于設備的核心，主要是鉆機提供動力，確保其運行效率 。該設備主要友兩個或兩個以上的獨立系統組成，液壓泵的出口設有專門的過濾網，可以有效防止有誤進入到液壓泵內。液壓系統狐妖有雙系統、多系統兩種，具體液壓泵系統的選擇要根據實際情況決定，如果對于性能的要求一致，可以適當進行系統設計的難度進行簡化，確保燃料的利用率可以得到有效提高。

2.鉆機操作臺

全液壓坑道鉆機系統的操作臺十分人性化，其中影響雖大的就是操縱控制裝置。全液壓坑道鉆機中的多路換向閥也發揮著重要作用，不僅可以控制鉆機液的推進速度，同時還能控制油缸的供給速度。其中設有兩只壓力表，可以清晰準確的將動力頭的旋轉速度以及鉆機推進中的壓力參數通過壓力表展現出來。同時還配有一個空箱，便于存放一些體積較小的配件，避免在作業中出現配件丟失問題。

3.動力頭

全液壓坑道鉆機動力頭的主要有三個組成部分，分別是馬達、卡盤以及變速箱等。其中使用最多的就是卡盤，由于運行環境比較復雜惡劣，因此對于卡盤來說性能是十分重要的。對于卡盤的優化是采用組合液壓卡盤代替原有的卡盤，應用這種卡盤可以組成斜面增力機構，有效提高夾緊器的夾緊力。除此之外，對于變速箱的設計是采用多檔輸出轉速設計，這樣可以保證在鉆進過程中遇到任何巖石層都不會影響鉆速，對提高鉆進效率提供了有力保障。

4.機架

對于煤礦用全液壓坑道鉆機來說其中最大的構件就是機架，在很大程度上關系著鉆機的大小只存、質量以及兼顧性能。在對于機架設計的過程中，設計要求主要以質量輕便、機身小巧為主，為的是方便拆卸同時也能夠更好的適應小空間的作業。除此之外，要確保將機身設計成在30度到90度角之間可以隨意控制變換，以便為抽送瓦斯和鉆孔提供有利的條件。鉆機機架以立柱式結構為主，利用導軌調斜機構對機架進行調節之后，坑道內所有的鉆孔需求都可以滿足，但是需要注意的是，必須要做好機架與底座之間的連接和固定，使之成為一個整體，這樣才能提高機架的可靠性與實用性，在應用的過程中也就更加安全可靠，不僅進一步對煤礦鉆孔工藝進行了完善，同時也能有效解決以前留下的難題，提高作業效率。

三、加強煤礦用全液壓鉆機性能檢測

加強鉆機整體性能的測試，可以有效保證鉆機優化設計效果，也是提高鉆機使用安全、使用效率的重要手段，最終的檢測結果可以為后期鉆機的使用和維修以及養護提供有利的參考依據。眾所周知，煤礦行業相較于其他行業來說危險性更高，因此必須要保證生產安全，鉆機整體性能的檢測在這里就起到了關鍵作用，檢測結果是否符合國家質檢中心相關標準是判斷鉆機質量以及使用性能的重要依據，對此必須要予以高度重視。

對于煤礦用全液壓鉆機來說輸出功率以及整體作業效率是整體性能檢測的主要指標，無論是輸出功率還是整體效率都影響著煤礦開采質量和作業安全。在檢測過程中主要是在檢額定功率下測試鉆機的輸出各類參數值。從目前的情況來看，我國煤礦行業在這方面的檢測方法有很多，不同的檢測方法的檢測結果有也會存在一定差異，主要差異表現為功率檢測的不同。主要是采用加載外荷載的方法來檢測鉆機在當時的工作狀態，同時測得扭轉、轉速等參數。通常情況下鉆機的檢測主要分為下面幾點內容：

1.負載試驗：首先對鉆機鉆頭施加超過自身負荷的荷載，然后對鉆機各個檔位的轉速進行嚴格的測試，最終來判斷鉆機的抗荷載能力。

2.過載測試：對鉆機增加荷載，然后使其長時間處于該狀態，隨后對鉆機運行過程中的各項參數進行檢測，根據實際獲得數據判斷鉆機的耐久性，確保鉆機處于惡劣的環境中是否可以正常運行，盡可能減少問題的出現，避免引發安全事故。

3.機構性能測試：機構性能測試主要目的是檢測鉆機動力系統和液壓系統性能，確保其在任何環境下都可以正常運行同時保證工作效率。

4.最后就是測試全液壓坑道鉆機的整體性能。

四、結語

綜上所述，煤礦開采過程中涉及到很多內容，不僅施工工藝復雜，且危險系數較高，安全問題對于煤礦行業來說有著重要影響，一旦發生安全事故，不僅容易帶來經濟損失，也有可能造成一定的人員傷亡，對此必須要予以高度重視，不斷完善開采工藝，根據實際情況對相關設備進行優化設計，都可以有效降低安全隱患。全液壓坑道鉆機的應用有效提高了煤礦開采的安全性，但這僅僅只屬于一個良好的開端，隨著科技的發展，未來還會有更加先進的設備投入生產，煤礦行業安全問題也會得到良好的控制和解決。

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