吳晉軍WU Jin-jun

（中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院，太原 030006）

（Taiyuan Research Institute of China Coal Technology &Engineering Group Corporation，Taiyuan 030006，China）

0 引言

隨著綜掘工作面機(jī)械化程度的不斷提高，生產(chǎn)能力和掘進(jìn)速度快速提升，但是安全生產(chǎn)仍然是重中之重。確保掘進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)主要包括兩個(gè)方面，超前探測(cè)和安全支護(hù)。目前，煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中必須遵守“有掘必探、先探后掘”的安全操作規(guī)程，在巷道掘進(jìn)之前，一般都要利用防突鉆機(jī)對(duì)已經(jīng)完成的綜掘工作面迎頭、側(cè)幫進(jìn)行一定范圍內(nèi)的鉆進(jìn)探測(cè)，實(shí)施超前鉆孔對(duì)瓦斯進(jìn)行探測(cè)、卸壓和釋放，以保證生產(chǎn)安全。掘進(jìn)機(jī)在完成一個(gè)循環(huán)的截割后，為避免空頂距引起頂板發(fā)生沉降離層、變形、甚至頂板塌陷引發(fā)事故，必須對(duì)頂板進(jìn)行穩(wěn)固支護(hù)后才可以進(jìn)行下一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)。目前，國(guó)內(nèi)煤礦機(jī)掘巷道的掘錨工藝和作業(yè)支護(hù)規(guī)程中，通常是利用錨桿鉆機(jī)對(duì)巷道頂板、側(cè)幫進(jìn)行打設(shè)錨桿、錨索的方式進(jìn)行安全支護(hù)的。

不論是超前探測(cè)還是錨固支護(hù)，工作流程都是在掘進(jìn)機(jī)停止工作時(shí)，工人把物探鉆機(jī)或錨桿鉆機(jī)移動(dòng)到工作面，進(jìn)行鉆孔或支護(hù)作業(yè)。物探鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)等移動(dòng)設(shè)備大多都是以高壓液壓油為動(dòng)力工作的，如何提供可靠的液壓動(dòng)力就成了井下面臨的一個(gè)問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的煤礦一般有兩種方式為這些移動(dòng)設(shè)備提供液壓動(dòng)力，一種是在巷道里放置一臺(tái)液壓泵站，通過(guò)液壓管路遠(yuǎn)距離把高壓油液輸送到工作面的移動(dòng)設(shè)備上，這種供液方式存在輸送距離遠(yuǎn)的問(wèn)題，隨著巷道的不斷掘進(jìn)，巷道里的液壓泵站離工作面就會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)，這就不得不經(jīng)常進(jìn)行人為地移動(dòng)泵站，增加了工人的工作量；同時(shí)遠(yuǎn)距離的輸送高壓油，也存在安全隱患，如果中間的管路或接頭被擠壓損壞，很可能會(huì)對(duì)巷道內(nèi)的工人造成傷害。另一種方式是，利用掘進(jìn)機(jī)的液壓泵站進(jìn)行供液，這種方式能夠避免第一種供液方式存在的問(wèn)題，但是由于這些設(shè)備是需要頻繁移動(dòng)的，在完成鉆探或支護(hù)后就必須撤離工作面，這就必須斷開(kāi)與掘進(jìn)機(jī)之間聯(lián)接的液壓管路，頻繁的聯(lián)通和斷開(kāi)必然會(huì)造成污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)造成影響；同時(shí)掘進(jìn)機(jī)的液壓泵站功率往往遠(yuǎn)大于這些移動(dòng)設(shè)備需求的功率，而這些移動(dòng)設(shè)備工作時(shí)掘進(jìn)機(jī)的泵站必須一直保持開(kāi)啟，勢(shì)必造成能量的浪費(fèi)，而且掘進(jìn)機(jī)泵站長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，也不利于散熱。

因此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種可以為物探鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)等移動(dòng)設(shè)備提供安全、可靠液壓動(dòng)力，能夠隨著巷道的延伸自動(dòng)跟進(jìn)，同時(shí)和掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)又能保持相對(duì)獨(dú)立的動(dòng)力源就顯得非常重要。

1 設(shè)計(jì)原則和技術(shù)參數(shù)

掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿機(jī)泵站主要可用于煤礦井下鉆機(jī)、錨桿機(jī)等液壓設(shè)備，為其提供動(dòng)力源。泵站電機(jī)的供電電壓與井下常規(guī)設(shè)備一致為660/1140V，通過(guò)掘進(jìn)機(jī)的電控箱供電，可以實(shí)現(xiàn)與掘進(jìn)機(jī)供電之間的電氣互鎖，確保鉆孔或打錨桿時(shí)，掘進(jìn)機(jī)不能動(dòng)作，確保人員安全；利用掘進(jìn)機(jī)操作箱上的按鈕控制泵站的啟動(dòng)和停止，方便工人操作。根據(jù)目前井下使用的物探鉆機(jī)和錨桿鉆機(jī)的功率、壓力和流量的需求，泵站功率設(shè)計(jì)為15kW，額定工作壓力≤16MPa，額定工作流量≤35L/min，油箱容積為130L，泵站出口配備溢流閥，可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)輸出壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；做為一個(gè)獨(dú)立的泵站還要考慮它的過(guò)濾、冷卻等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)計(jì)算選取過(guò)濾器和冷卻器等輔件的參數(shù)為：吸油過(guò)濾器精度180μ，回油過(guò)濾器精度20μ，水冷卻器的冷卻功率器2kW；另外，此設(shè)備的還要滿(mǎn)足外形尺寸緊湊、移動(dòng)方便、可靠性高等實(shí)際需求。

2 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

機(jī)載錨桿機(jī)泵站主要由電動(dòng)機(jī)、齒輪泵、油箱、溢流閥、壓力表、吸油過(guò)濾器和回油過(guò)濾器、冷卻器、空氣濾清器以及框架護(hù)板等部件組成，見(jiàn)圖1 所示。

泵站通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)換成液壓能（壓力油），電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)油泵工作，油泵經(jīng)過(guò)吸油過(guò)濾器從油箱吸油并輸送壓力油，通過(guò)KJ16 快插接口與錨桿機(jī)或鉆機(jī)等的進(jìn)油口連接，為其提供壓力油，錨桿機(jī)或鉆機(jī)等的回油通過(guò)KJ19 接口與泵站連接，經(jīng)回油過(guò)濾器回到油箱。油箱內(nèi)灌裝68#抗磨液壓油至游標(biāo)指定位置（75L～120L）。此外，水路系統(tǒng)通過(guò)板翹式冷卻器對(duì)液壓油冷卻降溫。

圖1 掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿機(jī)泵站結(jié)構(gòu)組成

3 主要特點(diǎn)及應(yīng)用情況

該掘進(jìn)機(jī)機(jī)載液壓泵站的壓力和流量可以滿(mǎn)足目前井下的大部分物探鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)的需求，具有很好的通用性；該泵站可以固定在掘進(jìn)機(jī)上，一起移動(dòng)，避免了高壓油液的遠(yuǎn)距離傳輸，安全性好；與掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)相互獨(dú)立，避免了對(duì)掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)的污染，避免了經(jīng)常斷開(kāi)、連接容易造成掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)污染的問(wèn)題，同時(shí)鉆機(jī)工作時(shí)，掘進(jìn)機(jī)泵站無(wú)需開(kāi)啟，節(jié)省能源。此外，該機(jī)載液壓泵站還具有體積小，移動(dòng)方便，可以與掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，安全可靠。

目前，該機(jī)載泵站已經(jīng)與掘進(jìn)機(jī)配套使用，推廣應(yīng)用20 余臺(tái)，應(yīng)用情況良好，為用戶(hù)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

為了適應(yīng)煤礦掘進(jìn)工作面安全生產(chǎn)的需求，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了掘進(jìn)機(jī)機(jī)載液壓泵站，該泵站可以為掘進(jìn)機(jī)工作面物探鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)等設(shè)備提供安全可靠的液壓動(dòng)力。具有通用性好、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)井下工作面的實(shí)際使用，該設(shè)備取得了很好的應(yīng)用效果，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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[2]王帥.懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)研究[J].煤礦機(jī)械，2014（1）：122-123.

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