山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦 尹春偉 董金波 徐小糲 張明杰

金屬礦山井下維修作業(yè)可移動(dòng)動(dòng)力基站的研發(fā)與應(yīng)用

山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦 尹春偉 董金波 徐小糲 張明杰

金屬礦山由于受到地質(zhì)條件等限制因素，井下作業(yè)環(huán)境相對(duì)局限，部分巷道斷面較小，因此一旦斷電，當(dāng)井下突發(fā)狀況需要搶險(xiǎn)時(shí)，電力設(shè)施難以立即恢復(fù)供電，給搶修帶來(lái)很大的困難。本論文介紹的山井下維修作業(yè)可移動(dòng)動(dòng)力基站，完全解決了上述問(wèn)題，值得在同類(lèi)礦山中推廣。

可移動(dòng)；動(dòng)力；多能；高效

1. 研發(fā)背景

1.1部分井下巷道深窄，不利于搶險(xiǎn)維修工作的進(jìn)展

金屬礦山井下作業(yè)環(huán)境由于地質(zhì)條件等限制因素，部分巷道斷面較小，如遇突發(fā)情況需要井下維修搶險(xiǎn)時(shí)，一旦斷電，電力設(shè)施難以立即恢復(fù)供電，易耽誤搶修最佳時(shí)間。

1.2井下配電柜不可移動(dòng)，接線帶來(lái)不便

由于用電需要，井下各中段、各巷道會(huì)設(shè)置不同規(guī)格的配電柜，配電柜作為井下固定設(shè)備，不可移動(dòng)性成為其最大缺點(diǎn)，配電柜在井下的分布也并不均勻，井下維修時(shí)，設(shè)備經(jīng)常需要架設(shè)100—300米長(zhǎng)度不等的電纜，操作不便又存在安全隱患，因此，迫切需要一種便捷的移動(dòng)動(dòng)力源。

1.3井下突發(fā)停電事故

井下特殊的作業(yè)環(huán)境，加之其他外力突發(fā)狀況，有可能加劇井下線路的老化、破損等現(xiàn)象，線路短路或斷路情況也時(shí)有發(fā)生。線路的重建或修補(bǔ)工作必須在有限的時(shí)間內(nèi)迅速完成，快捷的移動(dòng)動(dòng)力源可以節(jié)省維修時(shí)間，確保井巷安全。

1.4井下無(wú)軌設(shè)備快速充電服務(wù)

礦山井下無(wú)軌設(shè)備由于受到惡劣條件及操作失誤的影響，經(jīng)常出現(xiàn)電瓶缺電造成設(shè)備無(wú)法運(yùn)行的情況，該動(dòng)力基站可以直達(dá)故障設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，為其實(shí)現(xiàn)快速充電服務(wù)。

2. 設(shè)計(jì)原理

2.1內(nèi)燃機(jī)做原動(dòng)力，一機(jī)多能，便攜高效

“金屬礦山井下維修作業(yè)用可移動(dòng)動(dòng)力基站”采用BJ2030CET1發(fā)動(dòng)機(jī)作為源動(dòng)力，高效實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，扭矩通過(guò)離心離合器輸出。通過(guò)V型皮帶連接活塞式壓縮缸實(shí)現(xiàn)輸出高壓風(fēng)壓，風(fēng)壓大小可根據(jù)應(yīng)用要求通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，外部有可供多種風(fēng)動(dòng)工具使用的風(fēng)源快速接口。

通過(guò)V型皮帶連接發(fā)電機(jī)，還可輸出交流380v功率為5kw的動(dòng)力電源，可供電焊機(jī)及其他電動(dòng)工具使用。（見(jiàn)圖1）

圖1 原動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

通過(guò)平帶連接24V發(fā)電機(jī)，可為井下無(wú)軌設(shè)備提供充電服務(wù)，避免老式電瓶充電設(shè)備受電源的限制，以及龐大的體積不適應(yīng)礦山井下對(duì)于靈活機(jī)動(dòng)的要求。

采用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，這極大的提升了設(shè)備的可移動(dòng)性，且內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁，不受電力制約完全可以滿足井下絕大部分機(jī)械、電氣設(shè)備的使用要求，實(shí)現(xiàn)了快速機(jī)動(dòng)便捷的維修工效。

2.2動(dòng)力配置

（1）壓縮機(jī)流量1000L/min，輸出風(fēng)壓0.4-0.8MPa（可調(diào)）。（2）發(fā)電機(jī)功率7.5kw，輸出電壓380v。

（3）直流發(fā)電機(jī)輸出電壓24V，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)定速運(yùn)行，通過(guò)設(shè)計(jì)壓控自動(dòng)啟?；芈罚鶕?jù)壓力值反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)BJ2030CET1發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)熄火。

3. 實(shí)現(xiàn)的功能及優(yōu)勢(shì)

3.1功能

（1）提供高壓風(fēng)能

設(shè)備自帶活塞式壓縮缸，可以進(jìn)行井下無(wú)軌設(shè)備輪胎充氣。內(nèi)置壓力控制系統(tǒng)，可自行調(diào)節(jié)壓力，并且在達(dá)到壓力后便自動(dòng)停止運(yùn)行，低于壓力時(shí)又可自行啟動(dòng)充氣。外置的壓力儀表盤(pán)便于即時(shí)觀測(cè)壓力大小，有效地消除了井下無(wú)軌設(shè)備維修人員在輪胎充氣時(shí)存在的安全隱患。

對(duì)于以往的井下無(wú)軌運(yùn)行設(shè)備，噴漆工作往往由于條件限制不得不將設(shè)備行駛到地表，大大增加了設(shè)備的消耗成本，費(fèi)時(shí)費(fèi)力又降低了生產(chǎn)效率。當(dāng)空氣壓縮機(jī)連接噴槍?zhuān)呻S時(shí)隨地進(jìn)行井下設(shè)備的保護(hù)噴漆工作。對(duì)于井下風(fēng)水管路的除銹工作，也可高效完成，該設(shè)備可同時(shí)為多種不同的噴漆除銹設(shè)備提供風(fēng)源。

（3）風(fēng)動(dòng)工具動(dòng)力源

在無(wú)高壓風(fēng)管路或突發(fā)管路損壞情況的巷道，“金屬礦山井下維修作業(yè)用可移動(dòng)動(dòng)力基站”連接空氣壓縮機(jī)后，可以為風(fēng)動(dòng)工具提供動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)了雪中送炭的效果。

（4）高壓發(fā)電站

當(dāng)井下突遇線路斷電，需要井下照明時(shí)，“金屬礦山井下維修作業(yè)可移動(dòng)動(dòng)力基站”內(nèi)部帶有發(fā)電機(jī)，內(nèi)燃機(jī)連接發(fā)電機(jī)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)作即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電作業(yè)，連接照明設(shè)備，完成照明工作。同時(shí)作為發(fā)電裝置后，還可以連接電焊機(jī)，進(jìn)行便攜式的電焊作業(yè)，避免傳統(tǒng)作業(yè)時(shí)在井巷內(nèi)長(zhǎng)距離鋪設(shè)臨時(shí)電纜造成的安全隱患。

（5）便攜充電站

該動(dòng)力基站內(nèi)有24V發(fā)電機(jī)，可為井下無(wú)軌設(shè)備進(jìn)行充電服務(wù)，可也在設(shè)備維修時(shí)為無(wú)軌設(shè)備提供強(qiáng)制電源，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

3.2優(yōu)勢(shì)

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（1）移動(dòng)方便

“金屬礦山井下維修作業(yè)用可移動(dòng)動(dòng)力基站”整體尺寸為128cm*108cm*94cm，在殼體頂部焊接有四個(gè)水平吊鉤，起吊方便，需要下井使用時(shí)，完全可以輕松的吊裝至服務(wù)車(chē)上。在有軌巷道使用時(shí)，依靠自制平板車(chē)完成在井下的運(yùn)輸。平板車(chē)尺寸為300cm*150cm*38cm，完全按照井下鐵軌標(biāo)準(zhǔn)軌距尺寸（600mm）進(jìn)行制作，1-2人即可輕松完成設(shè)備的運(yùn)輸工作；在無(wú)軌巷道，可由服務(wù)車(chē)輕松運(yùn)輸至作業(yè)地點(diǎn)，快速便捷?？傊敖饘俚V山井下維修作業(yè)用可移動(dòng)動(dòng)力基站”的設(shè)計(jì)研發(fā)完全避免了井下運(yùn)輸不便的不利因素，實(shí)現(xiàn)了“高效”、“快速”的作業(yè)要求。

（2）一體化設(shè)計(jì)，無(wú)縫連接包裝

結(jié)構(gòu)緊湊，殼體采用工程專(zhuān)用鋼板無(wú)縫連接包裝，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)、高溫部位進(jìn)行了有效防護(hù)。表面進(jìn)行嚴(yán)密的防腐處理，美觀大方，攜帶方便，防水、防塵。最后采用符合井下安全要求的無(wú)軌設(shè)備作為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)輸載體，實(shí)現(xiàn)在井巷內(nèi)的機(jī)動(dòng)靈活運(yùn)輸。

4. 修舊利廢設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想

在此次“金屬礦山井下維修作業(yè)用可移動(dòng)動(dòng)力基站”的設(shè)計(jì)和研發(fā)中，我們始終堅(jiān)持“修舊利廢”的工作理念，整個(gè)動(dòng)力基站80%采用廢舊閑置材料。

4.1廢舊設(shè)備警示燈

“金屬礦山井下維修作業(yè)可移動(dòng)動(dòng)力基站”殼體頂部的警示燈取材于廢舊車(chē)輛的警示燈經(jīng)過(guò)維修，廢物再利用，起到的警示效果卻絲毫不減。

4.2調(diào)速拉桿

“金屬礦山井下維修作業(yè)可移動(dòng)動(dòng)力基站”獨(dú)有的可調(diào)速設(shè)計(jì)主要考慮到不同作業(yè)情況的需求不同，其操作連桿采用機(jī)械鋼索的操作桿，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。

4.3活塞式壓縮缸

動(dòng)力基站內(nèi)置活塞式壓縮缸也采用了之前報(bào)廢的空氣壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)修理改裝，性能達(dá)到預(yù)期要求，符合安全要求。

4.4外包裝及內(nèi)部構(gòu)架

均采用工程材料下腳料，完完全全實(shí)現(xiàn)了真正的廢物利用。

5. 結(jié)語(yǔ)

該動(dòng)力基站可有效為井下維修、保養(yǎng)作業(yè)提供穩(wěn)定的風(fēng)能、電能，避免傳統(tǒng)維修作業(yè)時(shí)長(zhǎng)距離鋪設(shè)臨時(shí)高壓電纜產(chǎn)生的危險(xiǎn)，為實(shí)現(xiàn)快速維修、作業(yè)提供有力的安全保障。同時(shí)，該動(dòng)力基站可以參加井下突發(fā)情況應(yīng)急救援作業(yè)，值得在礦山企業(yè)推廣。

尹春偉（1967-），男，山東萊州人，黃金機(jī)械高級(jí)工程師、國(guó)家職業(yè)技能鑒定高級(jí)考評(píng)員，從事礦山機(jī)械、設(shè)備技術(shù)管理工作。

［1］侯增健.空氣壓縮機(jī)的維護(hù)與應(yīng)用［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（7）.