綜掘機(jī)系統(tǒng)及配套設(shè)施優(yōu)化改造

李 俊

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)， 山西 晉城 048006）

引言

目前，隨著煤炭科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綜采工作面單產(chǎn)水平出現(xiàn)了歷史性突破，同時(shí)也出現(xiàn)了綜掘開(kāi)拓能力嚴(yán)重滯后，造成礦井嚴(yán)重的采掘關(guān)系不協(xié)調(diào)、銜接緊張的局面。提高綜掘工作面的單進(jìn)水平成為急需解決的問(wèn)題，必須對(duì)綜掘機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)及其配套設(shè)施進(jìn)行合理的改進(jìn)及創(chuàng)新，滿足安全、高效掘進(jìn)要求。

1 存在問(wèn)題

1.1 液壓系統(tǒng)液壓油溫過(guò)高

問(wèn)題：目前，綜掘機(jī)液壓系統(tǒng)使用的液壓油為L(zhǎng)-HMN68型抗液壓油，其油溫在50～70℃時(shí)，油溫運(yùn)行黏度最佳；當(dāng)油溫超過(guò)70℃時(shí)，液壓油抗磨性能下降16mm2/s以下。但若停機(jī)進(jìn)行冷卻，會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)效率下降。而繼續(xù)作業(yè)，過(guò)高的油溫一方面造成液壓件串液、漏油，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)力，機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定；另一方面高溫導(dǎo)致液壓油容易老化，質(zhì)量下降，更換頻率增加，液壓馬達(dá)、油缸、液壓件使用壽命降低，機(jī)電事故增加，維護(hù)成本上升。

原因：經(jīng)過(guò)對(duì)原理圖（見(jiàn)圖1）和現(xiàn)場(chǎng)研究分析，導(dǎo)致油溫過(guò)高的主要原因是流經(jīng)冷卻器的水流量小，循環(huán)率低，冷卻效果達(dá)不到預(yù)期效果。

圖1 改造前液壓冷卻、水路系統(tǒng)圖

1.2 水路系統(tǒng)壓力過(guò)低，噴霧除塵效果差

問(wèn)題：大功率的掘進(jìn)機(jī)在大斷面巷道中的快速截割，造成工作面粉塵濃度高，能見(jiàn)度低，直接影響礦工的身體健康和現(xiàn)場(chǎng)操作安全。通過(guò)冷卻水路系統(tǒng)圖可以看出（見(jiàn)圖1），原水系統(tǒng)分內(nèi)、外噴霧水路。外來(lái)水過(guò)濾后分為二路，第一路經(jīng)進(jìn)水直接通過(guò)噴霧嘴噴出；第二路經(jīng)減壓、冷卻（冷卻液壓系統(tǒng)用油）再分為二路，一路經(jīng)截割電機(jī)（冷卻電機(jī)）后噴出，另一分路經(jīng)內(nèi)加壓泵加至3 MPa后，由內(nèi)噴霧噴出[1]。《煤礦安全規(guī)程》第119條規(guī)定，掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)外噴霧裝置的工作壓力不得小于4 MPa，原水路系統(tǒng)外噴霧的工作壓力只有1.5 MPa，達(dá)不到規(guī)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(dá)不到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求；噴霧噴嘴過(guò)少，不能覆蓋掘進(jìn)全斷面。

1.3 機(jī)組后退碰撞配電點(diǎn)開(kāi)關(guān)架

問(wèn)題：綜掘機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)載機(jī)在皮帶機(jī)尾承載部?jī)啥斯ぷ咒摿荷锨斑M(jìn)、后退行走。最外端工字梁上固定有配電點(diǎn)開(kāi)關(guān)架，開(kāi)關(guān)架上放置有機(jī)組開(kāi)關(guān)、隨機(jī)電纜等電氣設(shè)備。綜掘機(jī)在井下掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)截割原煤結(jié)束后，需將綜掘機(jī)后退。為防止綜掘機(jī)后退撞到配電點(diǎn)開(kāi)關(guān)架，目前在綜掘機(jī)二運(yùn)機(jī)頭、配電點(diǎn)開(kāi)關(guān)架處設(shè)專人進(jìn)行看護(hù)。由于綜掘機(jī)司機(jī)操作臺(tái)離開(kāi)關(guān)架處距離較遠(yuǎn)，工作面噪音大，能見(jiàn)度低，司機(jī)因聽(tīng)不見(jiàn)看護(hù)人員喊話或反應(yīng)不及時(shí)，都很可能造成綜掘機(jī)后退碰撞開(kāi)關(guān)架或擠電纜的現(xiàn)象發(fā)生，輕則撞壞開(kāi)關(guān)架，重則開(kāi)關(guān)架傾倒造成開(kāi)關(guān)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(shè)施不到位，機(jī)組后退看護(hù)人員與機(jī)組司機(jī)配合不當(dāng)，人為因素導(dǎo)致的事故發(fā)生。

2 改進(jìn)方案及效果分析

2.1 液壓系統(tǒng)改進(jìn)及效果分析

改進(jìn)方案：為解決以上問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析，采用在液壓系統(tǒng)回油管中串接一個(gè)冷卻器，總進(jìn)水系統(tǒng)管路由25mm改為51mm，見(jiàn)下頁(yè)圖2。

效果分析：使其出水量增大，冷卻量增大，提高水循環(huán)率，以此降低油溫，保證液壓系統(tǒng)液壓油溫在50～70℃之間，避免液壓油運(yùn)動(dòng)黏度降低，氧化速度加快，串、漏液現(xiàn)象的發(fā)生，確保了掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的準(zhǔn)確平穩(wěn)，延長(zhǎng)液壓元件使用壽命，降低液壓系統(tǒng)故障率，提高液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性[2]。

圖2 改造后液壓冷卻、水路系統(tǒng)圖

2.2 水路系統(tǒng)改進(jìn)及效果分析

改進(jìn)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(jī)組噴霧點(diǎn)，并在機(jī)組上安裝覆蓋全斷面的噴霧控塵裝置。另在外噴霧系統(tǒng)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(dá)到《煤礦安全規(guī)程》要求，并加快水循環(huán)率，使噴霧霧化效果得到很大改善，并覆蓋全斷面。

2.3 開(kāi)關(guān)架處加裝防控預(yù)警系統(tǒng)及效果分析

改進(jìn)方案：在皮帶機(jī)承載部工字鋼上（開(kāi)關(guān)架處）安裝一防爆限位行程開(kāi)關(guān)、手動(dòng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、聲光信號(hào)裝置。將開(kāi)關(guān)架上315開(kāi)關(guān)上腔2號(hào)與4號(hào)電源線接入行程限位開(kāi)關(guān)。

圖3 電氣系統(tǒng)原理圖

工作原理（見(jiàn)圖3）：正常情況下?lián)軇?dòng)開(kāi)關(guān)置于斷開(kāi)位置，行程開(kāi)關(guān)處于正常位置，其串接在開(kāi)關(guān)先導(dǎo)控制回路中的接點(diǎn)閉合，串接在聲光信息接點(diǎn)打開(kāi)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)：合隔離開(kāi)關(guān)后，按下啟動(dòng)按鈕QA，K1繼電器得電吸合，開(kāi)關(guān)啟動(dòng)。當(dāng)二運(yùn)轉(zhuǎn)載機(jī)后退至極限位置時(shí)，行走輪碰撞到裝置的碰觸桿上，行程開(kāi)關(guān)常閉接點(diǎn)打開(kāi)，斷開(kāi)機(jī)組315開(kāi)關(guān)先導(dǎo)控制回路，K1失電，機(jī)組停止運(yùn)行，起到限位保護(hù)作用并實(shí)現(xiàn)限位閉鎖，同時(shí)行程開(kāi)關(guān)常開(kāi)點(diǎn)閉合，接通信號(hào)回路，聲光電鈴鳴響，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；看護(hù)人員聽(tīng)到信號(hào)后，將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)打到解鎖位置解除315A開(kāi)關(guān)閉鎖，開(kāi)關(guān)可以再行送電。機(jī)組向前支行，限位行程開(kāi)關(guān)操作桿自動(dòng)復(fù)位，使斷開(kāi)的常閉接點(diǎn)閉合，常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)，信號(hào)停止報(bào)警，行程開(kāi)關(guān)復(fù)位后將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)打到分?jǐn)辔恢肹3]。

效果分析：不僅實(shí)現(xiàn)了碰撞后斷電功能，而且還具有碰撞后報(bào)警功能，能有效防止二運(yùn)轉(zhuǎn)載機(jī)撞壞設(shè)備事故的發(fā)生；電氣控制回路全部為本安回路，安全可靠；限位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，可利用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)解鎖，接通控制回路恢復(fù)送電，方便快捷。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述各系統(tǒng)的優(yōu)化改造，液壓系統(tǒng)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(jī)組后退撞壞設(shè)備及電纜的現(xiàn)象消除，從而使綜掘機(jī)械設(shè)備充分發(fā)揮其效能，提高了綜掘工作面的單進(jìn)水平，解決了采掘接替緊張局面，降低了使用成本。