EBZ系列掘進機外噴霧系統的改進

杜 超

（山西煤炭運銷集團華陽煤業有限公司，山西晉城 048012）

0 引言

掘進機所具有的功能為對工作面巷道進行迅速掘進，以保證工作面生產的安全性。隨著自動化水平的飛速提升，掘進機運行過程中所產生的粉塵濃度也會不斷提升，較高濃度的粉塵將會對工作面掘進的速度及安全造成極大的威脅。在掘進的過程中，盡管掘進機內部配置有內、外噴霧裝置，但是掘進機內部的設備因綜采作業面所具有的水壓及水質狀況而無法發揮自身的效果。其中，水封受損、噴嘴受堵等現象最為常見，最終將會對綜采作業面生產的安全性及作業人員的健康造成極大的威脅。本文選用了EBZ系列的掘進機來開展研究[1]。

1 EBZ系列掘進機問題概述

EBZ系列型號的掘進機是目前我國關鍵掘進工作面所常用的掘進機，該掘進機具有較多的優勢，如較強的穩定性、較大的截割面積、較便捷的維修等，但是在實際運行的過程中也存在一定的不足，如：

（1）EBZ系列掘進機安裝的內噴霧系統無法正常運行，外噴霧系統出現了缺少壓力的問題；

（2）綜采作業面的水質出現了問題，極易導致噴嘴產生堵塞現象；

（3）EBZ系列掘進機安裝的外噴霧系統不具有完善的噴嘴結構，其設計存在一定的問題；

（4）EBZ系列掘進機安裝的噴霧系統是由地面為其提供水源，因而存在較大的壓力波動，導致外噴霧系統不具備充足的流量[2]。

2 EBZ系列掘進機外噴霧系統的改進措施

2.1 改善綜采工作面水質

對掘進機內部噴霧系統的水源進行嚴格監管，對供水系統所提供的水質進行軟化，保證噴霧系統中的供水系統不具備較多的雜質。另外，對水源進行嚴格的過濾，確保噴嘴及泵流道維持較好的暢通性。對水源的供水系統進行嚴格檢查，特別是噴嘴與過濾器，一旦出現故障，就必須立刻處理。

2.2 增設高壓噴霧泵及水源

由于該類型的掘進機在實際工作中常常因不具備足夠的水壓而出現供水缺乏的問題，因此為該類型的掘進機加設高壓噴霧泵、增加水源，并且將噴霧系統的壓力設置為7～23 MPa，促使水源壓力可以滿足內、外噴霧系統的水壓要求。地面供水系統所提供的水源在經過過濾器、截止閥等元件之后而進入到噴霧泵內。水源可以在噴霧泵之中得到有效的加壓處理，處理之后的水源在經過相應的閥口分別進入內噴霧和外噴霧的系統中[3]。

這種存在壓力的水源經過減壓閥得到減壓處理，當壓力為2 MPa時，分別通過冷卻切割電機之后引進霧狀噴嘴噴射出和經過油箱冷卻器之后引進線型噴嘴噴射出。

當掘進機停止運行之后，以上所加設的高壓噴霧泵可以不用停止運行，只需要關掉內、外噴霧系統的截止閥，當壓力達到7 MPa的時候，噴霧泵將會自動卸荷，導致高壓噴霧系統中的水源進入到水箱之中。當掘進機繼續運行時，截止閥將會啟動，水壓持續降低到卸荷閥所設置的壓力時，噴霧泵將會持續為噴霧系統提供水源[4]。

2.3 改造噴霧結構

通過對噴霧系統的工作原理進行詳細研究，應當遵照下列幾點原則來改善噴嘴的結構：

（1）確保噴嘴出水點所處位置與目的地之間存在的距離大于噴嘴的霧化點，促使噴嘴噴射出的液體可以得到充足的霧化；

（2）最大化地清除噴水點與目的地之間存在的障礙，以避免出水的霧化工作受到障礙物的影響；

（3）保證噴嘴的安裝不會因周圍物件的碰撞而出現脫落。

根據以上這些原則來改善掘進機安裝的外噴霧裝置，圖1所示為外噴霧裝置的結構圖。由于該裝置是遵照順時針的方向進行安裝的，因此在掘進的過程中，噴嘴與截齒之間將會卡有小石頭，從而對出水的霧化效果造成較大的影響，即便完成霧化的噴霧也不能到達工作面，從而對噴霧降塵的效果造成了極大的影響[5]。

圖1 原噴霧結構示意圖

圖2 改造后噴霧結構示意圖

基于以上這些不足，將圖1所示的噴嘴結構進行優化改良，其結果如圖2所示。由圖可知，在將噴嘴進行改良之后，其安裝部位由以往的截割頭體轉變為前一段截齒的底部上。在實際運行的過程中，出水可以由截割頭經過前一截齒的底部傳輸到噴嘴處，再通過噴嘴噴出到后一截齒的周圍，因其安裝結構較為特殊，使出水路徑維持順暢，從而使降塵、潤滑的效果得到最大化的發揮[6]。

3 改造前后噴嘴結構對比

（1）將以往的銳角噴霧結構進行優化改良，改良之后的噴霧結構將轉變為直角或大于直角，使其可以完全覆蓋齒尖。另外，增加噴嘴的角度可以有效避免噴嘴與截齒之間的堵塞；

（2）將噴嘴的安裝形式進行改良之后，可以極大縮短出水的行走距離，緩解落石對噴霧造成的阻礙；

（3）在將噴嘴的安裝方式加以改良之后，保證其隱藏于前一截齒的齒座中，從而使其免受周邊物品的撞擊，極大延長了噴嘴的使用壽命；

（4）通過運用工裝形式將改良之后的噴嘴固定在截齒的齒座上，改善了焊接對齒座造成的損壞，這種方法增強了噴霧路徑的精準度，使噴霧的效果得到了改善[7]。

4 改進效果

將以上改良之后的噴霧系統運用到某煤礦掘進作業面的掘進機中，并將粉塵的濃度作為一種判斷噴霧效果的參數，對改良之后的應用效果進行比較分析。本文選擇與掘進工作面相距20 m的進風側和回風側兩個部位來檢測粉塵的濃度，其對比狀況如表1所示。通過對表1進行分析可知，在將外噴霧系統進行改良之后，其除塵效果取得了較大的提升。

表1 外噴霧系統改進效果對比表

通過實施事先制定的方案可知，與以往的噴霧效果相比，改良之后的噴霧設備具有更好的除塵效果，并且通過對噴霧系統的噴頭進行改善，使截齒的損耗量和企業生產的成本均得到極大降低。

4.1 使用前后效果比較

本煤礦自改良噴霧系統之后，通過分析2個多月的運行結果可知，該裝置可以正常運行，能夠實現噴霧除塵的作用。現場運行時，通過采用測塵儀來檢測改良噴嘴之后的掘進工作面，結果表明其粉塵濃度低于未使用之前粉塵量的50%。

4.2 提高經濟效益

在將掘進機的噴霧系統進行改良之后，噴霧出水不僅可以發揮降塵的效果，而且可以冷卻截齒，同時因過高的壓力，導致噴霧水對截齒與其底座的結合部位造成了沖擊，降低了結合部位煤矸的積壓，使截割頭旋葉上部的截齒可以靈活運轉、磨損均勻，延長了截齒的使用期限。

4.3 改善作業環境

通過運用改良之后的掘進機，巷道中的粉塵濃度得到極大降低，現場工作人員的可視度得到極大提升。未應用之前，掘進機的主輔司機幾乎沒有辦法看清截割頭運行的軌跡，因此在進行截割的時候，只能依靠經驗來進行，停止運行、吹散灰塵之后，待清楚觀察截割狀況之后再進行掘進工作，特別是運用架廂支護的掘進巷道之后，極易導致金屬支架被割垮，產生安全事故。而在應用改良之后的掘進機時，主輔司機的可視度增強，可以清楚觀察到截割頭的運行軌跡，中途不需要停止運行，提高了截割的效率。并且隨著工作環境的不斷改善，工作人員患有職業病的概率不斷降低，因此愈來愈多的員工開始接受掘進機操作的培訓，有效地解決了掘進機司機短缺的問題[8]。

5 結束語

通過對掘進機的外噴霧系統運行過程中產生的問題進行分析研究，對其進行優化改良，使綜采工作面的粉塵濃度得到極大降低，外噴霧系統中的水系統基本不會出現故障，通過在掘進機上的實際應用，極大提升了機器運行的噴霧除塵效果，有助于增強生產的安全性及能力，確保了工作人員的健康，并且降低了經濟損失。通過運用改良之后的噴霧系統，每年大約可節省15萬元的截齒成本，隨著該項技術的深入應用，綜合機械化生產及掘進將會取得較高的經濟效益。