綜掘機系統及配套設施優化改造

李 俊

（山西晉城煤業集團， 山西 晉城 048006）

引言

目前，隨著煤炭科學技術的發展，綜采工作面單產水平出現了歷史性突破，同時也出現了綜掘開拓能力嚴重滯后，造成礦井嚴重的采掘關系不協調、銜接緊張的局面。提高綜掘工作面的單進水平成為急需解決的問題，必須對綜掘機掘進系統及其配套設施進行合理的改進及創新，滿足安全、高效掘進要求。

1 存在問題

1.1 液壓系統液壓油溫過高

問題：目前，綜掘機液壓系統使用的液壓油為L-HMN68型抗液壓油，其油溫在50～70℃時，油溫運行黏度最佳；當油溫超過70℃時，液壓油抗磨性能下降16mm2/s以下。但若停機進行冷卻，會導致掘進效率下降。而繼續作業，過高的油溫一方面造成液壓件串液、漏油，導致機組無力，機組運行不穩定；另一方面高溫導致液壓油容易老化，質量下降，更換頻率增加，液壓馬達、油缸、液壓件使用壽命降低，機電事故增加，維護成本上升。

原因：經過對原理圖（見圖1）和現場研究分析，導致油溫過高的主要原因是流經冷卻器的水流量小，循環率低，冷卻效果達不到預期效果。

圖1 改造前液壓冷卻、水路系統圖

1.2 水路系統壓力過低，噴霧除塵效果差

問題：大功率的掘進機在大斷面巷道中的快速截割，造成工作面粉塵濃度高，能見度低，直接影響礦工的身體健康和現場操作安全。通過冷卻水路系統圖可以看出（見圖1），原水系統分內、外噴霧水路。外來水過濾后分為二路，第一路經進水直接通過噴霧嘴噴出；第二路經減壓、冷卻（冷卻液壓系統用油）再分為二路，一路經截割電機（冷卻電機）后噴出，另一分路經內加壓泵加至3 MPa后，由內噴霧噴出[1]。《煤礦安全規程》第119條規定，掘進機實現外噴霧裝置的工作壓力不得小于4 MPa，原水路系統外噴霧的工作壓力只有1.5 MPa，達不到規定要求。

原因：因其水流量小，靜壓水壓低，造成噴霧霧化效果差，噴霧壓力達不到《煤礦安全規程》規定要求；噴霧噴嘴過少，不能覆蓋掘進全斷面。

1.3 機組后退碰撞配電點開關架

問題：綜掘機二運轉載機在皮帶機尾承載部兩端工字鋼梁上前進、后退行走。最外端工字梁上固定有配電點開關架，開關架上放置有機組開關、隨機電纜等電氣設備。綜掘機在井下掘進過程中，當截割原煤結束后，需將綜掘機后退。為防止綜掘機后退撞到配電點開關架，目前在綜掘機二運機頭、配電點開關架處設專人進行看護。由于綜掘機司機操作臺離開關架處距離較遠，工作面噪音大，能見度低，司機因聽不見看護人員喊話或反應不及時，都很可能造成綜掘機后退碰撞開關架或擠電纜的現象發生，輕則撞壞開關架，重則開關架傾倒造成開關損壞、電纜擠破、電纜抽出造成的短路、接地事故。

原因：因安全設施不到位，機組后退看護人員與機組司機配合不當，人為因素導致的事故發生。

2 改進方案及效果分析

2.1 液壓系統改進及效果分析

改進方案：為解決以上問題，經過分析，采用在液壓系統回油管中串接一個冷卻器，總進水系統管路由25mm改為51mm，見下頁圖2。

效果分析：使其出水量增大，冷卻量增大，提高水循環率，以此降低油溫，保證液壓系統液壓油溫在50～70℃之間，避免液壓油運動黏度降低，氧化速度加快，串、漏液現象的發生，確保了掘進機液壓系統的準確平穩，延長液壓元件使用壽命，降低液壓系統故障率，提高液壓系統穩定性[2]。

圖2 改造后液壓冷卻、水路系統圖

2.2 水路系統改進及效果分析

改進方案：為降低粉塵濃度，確保員工身體健康和操作安全，增加機組噴霧點，并在機組上安裝覆蓋全斷面的噴霧控塵裝置。另在外噴霧系統中串接加壓噴霧泵。

效果分析：外加壓噴霧泵將冷卻器出水水壓1.5 MPa提升至4 MPa以上，達到《煤礦安全規程》要求，并加快水循環率，使噴霧霧化效果得到很大改善，并覆蓋全斷面。

2.3 開關架處加裝防控預警系統及效果分析

改進方案：在皮帶機承載部工字鋼上（開關架處）安裝一防爆限位行程開關、手動撥動開關、聲光信號裝置。將開關架上315開關上腔2號與4號電源線接入行程限位開關。

圖3 電氣系統原理圖

工作原理（見圖3）：正常情況下撥動開關置于斷開位置，行程開關處于正常位置，其串接在開關先導控制回路中的接點閉合，串接在聲光信息接點打開開關啟動：合隔離開關后，按下啟動按鈕QA，K1繼電器得電吸合，開關啟動。當二運轉載機后退至極限位置時，行走輪碰撞到裝置的碰觸桿上，行程開關常閉接點打開，斷開機組315開關先導控制回路，K1失電，機組停止運行，起到限位保護作用并實現限位閉鎖，同時行程開關常開點閉合，接通信號回路，聲光電鈴鳴響，發出報警信號；看護人員聽到信號后，將撥動開關打到解鎖位置解除315A開關閉鎖，開關可以再行送電。機組向前支行，限位行程開關操作桿自動復位，使斷開的常閉接點閉合，常開接點斷開，信號停止報警，行程開關復位后將撥動開關打到分斷位置[3]。

效果分析：不僅實現了碰撞后斷電功能，而且還具有碰撞后報警功能，能有效防止二運轉載機撞壞設備事故的發生；電氣控制回路全部為本安回路，安全可靠；限位開關出現故障時，可利用撥動開關解鎖，接通控制回路恢復送電，方便快捷。

3 結語

經過上述各系統的優化改造，液壓系統的事故率和檢修率大幅降低，工作面除塵防塵效果明顯改善，機組后退撞壞設備及電纜的現象消除，從而使綜掘機械設備充分發揮其效能，提高了綜掘工作面的單進水平，解決了采掘接替緊張局面，降低了使用成本。