煤礦掘進機常見故障與維護措施

李靜軒

(軒崗煤電有限責任公司梨園河礦)

井巷開拓是礦井生產中極為重要的一環，掘進機在井巷開拓中應用十分廣泛。掘進機應能按照設計要求快速完成規定尺寸的井巷斷面，相比傳統井巷開鑿方式更加安全、可靠和高效[1]。由于掘進機作業環境較差，設備容易發生故障，且很多操作人員也沒有深入了解掘進機內部結構及運行機理，容易引發誤操作，降低工作效率，損壞設備[2]。因此加強對掘進機故障維護和日常管理，降低掘進機故障率，對維持其正常運行和穩定煤礦生產具有積極作用。

1 煤礦掘進機工作原理

掘進機由工作機構、轉載機構、行走機構、裝運機構構成。根據開鑿井巷結構不同，掘進機可分為護盾式掘進機和開敞式掘進機。掘進機通過行走機構移動向前推移，工作機構對煤層、巖層進行巖體破碎和開鑿，按設計要求形成需要的井巷，通過轉運機構裝運由裝載機完成破碎巖體的運輸，保障井下開采人員活動和開采的工作空間[3]。

相比傳統地下井巷開鑿方式，掘進機開鑿過程能夠保持結構穩定，高質量地完成巷道開拓，同時操作流程便捷，生產過程安全可靠，工作效率也較高。缺點是設備構造較為復雜，工作環境復雜惡劣導致設備內部各機構及零配件容易損耗、損壞，維修難度較大，及時對隱患進行排查和維護十分必要。

2 煤礦掘進機液壓系統故障分析

2.1 液壓系統溫度過高

礦用掘進機工作環境惡劣，液壓軸、液壓箱等處溫度偏高是掘進機液壓故障主要因素之一。掘進機工作對象以伴生有大量矸石的煤層、巖層為主，如掘進過程中遇見矸石等堅硬物體會增加掘進機液壓系統傳動力矩，引起液壓軸的磨損與溫度升高。液壓軸與液壓油正常運轉過程中溫度基本恒定，當轉軸、箱體溫度超出上限，液壓系統運轉負荷過高、運轉不正常，系統出現部分零件因磨損而迅速老化、液壓油受熱變質、潤滑能力下降等多種隱患，加上其他不利環境因素影響，造成各種掘進機液壓系統故障。

液壓系統溫度過高原因涉及到設備設計、加工以及操作方法、流程等方面[4]。除去設備自身缺陷，多數液壓系統溫度過高原因是人為操作不規范、設備運轉流程發生錯誤。為確保液壓系統中液壓油循環冷卻系統正常運轉，除提高作業人員素質外，還應對設備進行定期巡查，定期和不定期清理系統油路，確保設備清潔，便于系統散熱[5]。

2.2 液壓油含有雜質

液壓系統是礦用掘進機的主要動力驅動裝置，系統通過各緊密原件、零配件緊密結合，通過控制液壓管路及各原件中控制閥開啟狀態完成掘進設備的運轉控制。正常工作時各零配件之間間隙較小，配合緊密，但環境中的灰塵及其他雜質可以隨液壓油進入液壓系統內部。一方面會影響液壓油的純度和工作效率，另一方面會進入零配件間和閥門間間隙中，部分雜質如金屬碎屑等表面堅硬、棱角較多，會劃傷閥門閥體及零配件表面，進而影響控制閥和零件性能，嚴重時會導致部分零件故障。同時液壓油中雜質容易積聚在油泵的油口過濾網，增加油泵阻力，嚴重時影響設備正常運轉。為確保液壓油品質及系統運轉狀態，應定期檢查液壓油及各配件處密封狀態，避免雜質混入。

2.3 溢流閥故障

溢流閥狀態對設備運轉十分重要。溢流閥損壞或壓力不穩定會引起對應的換向閥故障，導致其部分功能操作失靈。如溢流閥發生O型圈密封不嚴等故障時，行走換向閥的溢流閥壓力不足，掘進機行走裝置就會出現障礙，需要及時更換相應的零部件；當該溢流閥壓力正常時，掘進機行走裝置故障可能為其他零件引發，可根據管路方向逆向檢查，自馬達、星相轉向閥、減速器直至油泵逐一排查。

3 電氣系統故障

掘進機電氣系統隨電氣技術的發展而不斷改進，并發揮著重要作用。掘進機設計過程中，電氣系統通過采用集中控制和多級保護裝置，極大地簡化了掘進機的結構，提高了設備運轉穩定性。電氣系統通常通過可編程控制器PLC對掘進機機械部分進行控制，實現各個回路在過載、過流及短路等狀況下的保護，因此電氣系統控制單元故障也是造成掘進機不能正常工作的主要因素。

3.1 PLC無輸出

PLC無輸出信號會導致掘進機無法正常操控，雖然影響PLC輸出因素眾多，但因PLC整體性能穩定，多數情況下主要是綜合保護器控制按鈕故障。為判斷PLC無輸出故障，應檢查裝置的顯示狀態，并可通過短接輸入端進一步判斷PLC是否損壞。

3.2 接觸器和繼電器線圈不導通

引發接觸器線圈回路不導通故障的主要原因是接觸線圈損毀、回路繼電器損毀、回路交流電源連接問題等，線圈不導通可通過萬用表判別。引起繼電器線圈回路不導通故障的主要原因是繼電器線圈損毀、回路直流電源連通問題、PLC輸出問題。

3.3 接觸器不能可靠吸合

電氣系統接觸器在高電壓下完成吸合動作、低電壓維持吸合。接觸器吸合故障一般由接觸器直接故障和電壓值過低導致，綜合保護器錯誤動作導致的接觸器故障需要及時更換元件進行修理。在系統供電裝置輸出功率過高時，瞬間電壓下降、電流升高引起電壓無法維持接觸線圈的可靠吸合動作；長時間電壓值過低則需要調節供電電纜電阻，通過減少線纜長度或更換電阻率較小的線纜等來降低電阻，解決線纜輸出電壓過低問題。

4 掘進機維護

4.1 日常維護

使用掘進機進行煤層、巖層掘進，工作效率高、工作安全穩定、操作簡單。但掘進機機械系統復雜，為避免機械事故發生，需要加強掘進機的日常檢查和維護。

(1)掘進機齒輪頭處、齒座處、伸縮處、減速機部分等對整個掘進機正常運轉十分關鍵，需加強日常維護。如掘進機裁割頭處易出現螺絲松弛和齒輪損壞，對裁割頭檢查十分必要，主要檢查截割頭齒輪、螺絲、齒座、伸縮處、減速機、油量情況、溫度情況等，以及時更換異常狀態的零件，確保裁割頭正常工作。

(2)確保掘進機行走機構狀態正常，首先要確定履帶松緊度，隨后對履帶的履帶板、齒輪、鏟裝板鏈接銷進行檢查。

(3)確保刮板輸送機鏈條松緊度適中。鏈條過松刮板輸送機易跑脫，或無法提供足夠驅動力，輸送機速度偏低。因此對鏈條檢查的重點是觀察鏈輪和從動輪狀態，及時調節鏈條松緊度，及時替換掉問題零件。

(4)避免過濾器、噴嘴被雜物堵塞，以免影響液壓流速，從而影響掘進機工作狀態。

4.2 使用過程維護

掘進機設備故障修復較為繁瑣，維持設備穩定性就顯得十分重要。

(1)確保齒輪正常。掘進機工作負荷大、承受力矩大，工作機構中齒輪損耗率較高，易損壞，應定期進行檢查并及時更換損壞齒輪，調試好截割頭。

(2)確保設備潤滑。各類零配件配合間隙間的潤滑狀態會影響整體設備的使用壽命，缺少潤滑及間隙過小會加速零件磨損，進而損壞裝置。因此，要加強掘進機各個部位的潤滑，如截割部潤滑時要均勻散布，注油時切割頭要來回轉動；裝載部潤滑注油時，要開啟減速器，使潤滑脂能夠均勻分布；行走部潤滑時，要在開機前對傳動軸進行潤滑等。

(3)避免皮帶跑偏。影響皮帶跑偏的因素有轉軸安裝偏心，刮板鏈過松或堅固度不佳等。因此在日常巡檢過程中，要注意矯正接頭，皮帶磨損及時處理；如果發生架體變形，要注意及時調整和更換；對于跑偏不易調整的部分，可安裝調心托輥。

5 結 論

煤礦掘進機常見的液壓系統主要包括液壓系統溫度過高、液壓油中含有雜質、溢流閥故障等，電氣系統故障主要包括PLC無輸出、接觸器線圈和繼電器線圈不導通及接觸器不能進行可靠吸合等。由于掘進機工作量、工作負荷較高，零配件損壞幾率也高于其他設備，需 要定期對設備狀況進行全面檢查，重點檢查工作機 構、轉載機、行走機構、裝運機構等易損部件，確保掘 進機正常工作。