综掘机喷雾系统改造与应用

杨世贵

（云南省兴云煤矿，云南 曲靖 655501）

0 引言

综掘机是综合机械化掘进机的简称，是一种集合掘进、装煤岩、运煤岩甚至支护、探水等多种功能为一体的综合机械化设备。综掘机在工作时，会产生大量的粉尘，容易造成煤岩尘堆积和悬浮粉尘，威胁到工作人员的健康，甚至引起煤尘爆炸事故。这就必须采用综掘机喷雾系统的喷雾水来及时捕灭产生的煤岩尘，避免煤岩尘堆积和悬浮粉尘。由于种种原因，综掘机的喷雾系统在实际应用中仍然存在一些问题，只有针对性的采取措施，才能解决这些问题，使综掘机充分发挥其作用。

我矿于2010年6月引进三一重工生产的EBZ-132CZ、EBZ-160CZ型综掘机2台，目的在于提高我矿机械化装备水平和提高单进，为矿井高产高效提供保障，该机集切割、装载、运输、行走为一体，采用电气和液压传动方式。其优点：操作简便、灵活，功率大、截割效率高、运行平稳、可靠性强、故障少、截割面整齐规范等，但其缺陷也很明显。

1 综掘机喷雾系统的缺陷

1.1 不能有效控制温度

综掘机采用闭式冷却循环系统，电机温度、液压油温度靠水冷却，工作时间过长时水温容易升高，导致电机温度、液压油温度升高，需停机冷却后再继续作业，如此便发挥不了综掘机的效率。温度过高造成的危害主要存在2个方面：（1）若电机温度升高，截割电机和泵站电机工作时温度会升高，如果不对其进行冷却，电机内部的绝缘材料会因温度过高而碳化变质，最终导致电机损坏无法工作。（2）若液压油温度升高，液压系统工作时，液压泵、溢流阀和流量控制阀发热，引起液压油温超过工作范围，过高的温度会加速液压油的氧化，并使油变得非常稀，加速液压系统的密封件、液压泵、执行机构和阀等液压元件的磨损。

1.2 综掘机下陷

喷雾系统包括水冷却系统，水冷却系统的主要作用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证机器在最适宜的温度状态下工作。喷雾系统的水直接排至掘进工作面迎头巷道内，稀释了巷道底板，直接造成巷道底板软、底滑甚至底鼓，工作过程中导致综掘机下陷，会制约综掘机前进后退的行走。如果采用圆木或钢材垫预防下陷，虽然可以解决这种问题，但会很明显地增加使用成本和职工劳动强度。喷雾系统的水造成的底板软、底滑导致工作面环境差，制约了综掘机掘进速度，不能使综掘机充分发挥其效率。

1.3 损坏伸缩部位

内喷雾系统经过截割头伸缩部，造成润滑油变质凝固，起不到润滑作用，长时间使用反而严重损坏伸缩部。原机配备喷雾系统如图1。

图1 原机配备喷雾系统

1.4 不能实现远程喷雾控制

综掘机喷雾远程自动控制技术是现代化矿井的标志。矿井中的工作条件差，工作环境恶劣，随时会有危险发生，而喷雾泵的操作一般需要专门的操作司机去进行操作，这便对操作人员的安全造成了一定的威胁。同时，人工操作综掘机喷雾系统不能符合现代化的发展潮流和需要，它会使喷雾系统的运转不够精密、准确，影响喷雾系统的工作效率，限制综掘机最大程度的发挥其作用。

2 喷雾系统改造

为了发挥综掘机效能，提高综掘机的掘进效率，降低使用成本和职工劳动强度，针对综掘机喷雾系统存在的上述缺陷，结合我矿井下底板岩性和实际，经过2年多现场使用状况，对喷雾系统进行了改造。喷雾系统改造实现降电机温度、液压油温度，防底软下陷的目的，改造后的喷雾系统如图2。

2.1 截割臂的改造

截割臂半圆喷雾原来是先经过截割臂内部空腔，然后再从喷头喷出。当截割臂空腔被喷雾水充满后，截割臂无法实现伸缩过程且容易使润滑油乳化，造成设备的损坏。因此我们从Y型过滤器出水口加设一根胶管，胶管中间设置一个球阀，胶管另一端与截割臂半圆喷雾连接。把原来的管路去除，新的水路改由截割臂外部通过，不经过截割头伸缩部，直接经过喷嘴喷出，不截割时关闭球阀。

2.2 高压管路的改造

图2 改造后的喷雾系统

把截止阀上的高压管路加长并与巷道帮上二吋无缝钢管连接，直接引入水仓，左右截割臂喷雾没有必要开的时候，由司机打开座椅后的球阀，关闭截止阀，靠水压自动经过管路流进水仓，这样既能实现正常冷却液压油箱、电机，又减少了工作面积水，防止综掘机的下陷。这样做还可以避免伸缩部的损坏。

2.3 过滤器出水口的改造

在Y型过滤器出水口加设1个三通，将过滤后的水用高压分管分成两路，一路通过加设一个球阀后直接控制掘进机掘进巷道时喷雾水的开停，另一路同样加设一个球阀后直接进入掘进机的循环冷却系统，冷却水经过电机、油箱冷却装置后利用高压软管接通排水管，将冷却水直接引入水仓。这样不但解决了巷道积水掘进机下陷的问题，也将闭式冷却系统改为开式循环冷却系统，降低了电机、油箱的温度，提高掘进机的掘进性能。同时也使粉尘得到了一定的抑制，保护了职工的身体。

2.4 安装动力发讯接收装置

运用动力发讯接收装置，可以实现综掘机远程自动控制高压喷雾泵的开启和停止，综掘机启动的时候，同时组合开关先导输出点闭合，把发讯机工作电源接通，从而可以发出动力载波信号，载波信号通过动力电源线传给移动变电站，移动变电站的接收机收到信号以后，继电器紧接着闭合，继电器的J接点接通喷雾泵先导输入，从而使开关吸合，达到开启高压喷雾泵的目的。当综掘机停止时，组合开关先导出输出点断开，此时，发迅机就停止了工作，停止发送动力载波信号，从而高压喷雾泵组合开关不再执行先导输入，接收机J点自动断开，高压喷雾泵就停止运转，不再向综掘机输送高压喷雾水流。设备内部结构见图3：

图3 动力发讯接收装置

3 喷雾系统改造后的应用效果

经过综掘机喷雾系统的改造，把原来的闭式水冷却循环系统改成开启式系统后，既能保证综掘机工作过程中的喷雾和喷雾水压的正常供给，又抑制了粉尘的生成和切割火花的产生，油箱温度也由原来的80℃降为现在的40℃至50℃。通过近一年来的观察油箱温度从来没超过50℃，原来电机经常超温报警的情况也得到解决，喷雾系统的冷却水通过管路引排入水仓后，解决了巷道积水综掘机下陷、掘进机前进后退行走难等问题。综掘机前进后退行走难的问题解决后，利用综掘机来卧底、铲浮煤比改造前更加方便快捷，无需再用人工铲，降低了职工劳动强度，提高了工作效率。

采用远程自动控制技术的综掘机启动割煤（岩）的时候，综掘机的内外喷雾系统自动开启，当综掘机停止割煤（岩）时，内外喷雾系统自动关闭。同时，可以监测到综掘机在矿井井下的位置，从而对喷雾系统进行调控，保证矿井井下和掘进工作面煤尘浓度不超标。这种系统实现了自动化管理和防尘系统人性化。解决了综掘机割煤（岩）时粉尘飞扬的难题，解决了工作场所作业人员视线不清、粉尘对设备腐蚀大等问题，从而加强了对职业病的防治，保证了作业场所符合国家职业卫生标准，给井下作业人员提供了一个相对安全和清洁的环境，实现喷雾系统自动化的管理，减少了人工操作，增强了内外喷雾控制的准确性，通过一年多的使用，大大改善了掘进工作面的环境，并实现了综掘机喷雾系统的远程自动控制，充分发挥综掘机效能，使用效率得到了提高，降低了人力、物力和零部件的消耗，灭尘效果良好，落实了以人为本、实现安全生产。

目前采用炮掘进速度已经不能满足现有的综采回采需求，要提高掘进进尺一般方法是增加掘进头和作业人员，但受风量及各方面条件限制，有时有掘进头不能施工的现象，往往出现人员相对富裕。根据安全生产中人、机、环、物要素，人是安全生产中最不安全的因素。所以，我矿从长远考虑，必须继续推广引用综掘机和先进支护技术，提高我矿机械化、工业化、自动化、标准化水平，充分发挥综掘的优势，提高掘进速度，实现减员增效、缩头减面，达到高产高效目标，保证采掘关系平衡，实现原煤产量和职工收入增长，因此，改进后的综掘机应用前景十分广阔。

4 结束语

三一重工生产的EBZ-132CZ、EBZ-160CZ型综掘机具有很多优点：操作简便、灵活，功率大、截割效率高，运行平稳，可靠性强、故障少，截割面整齐规范等。但其缺点也很明显：不能有效控制温度、综掘机下陷、损坏伸缩部位、不能实现远程喷雾控制等。针对综掘机喷雾系统存在的缺陷，并结合我矿井下底板岩性和实际，对其进行一系列的改造，从而使综掘机充分发挥其效能，提高综掘机的掘进效率，提高了我矿单进水平，解决了采掘接替紧张局面，降低了使用成本和职工劳动强度。

[1] 刘亚力. 综掘工作面高压喷雾降尘技术研究[D].西安科技大学，2010.

[2] 聂文，程卫民，郭允相，阮国强，周刚. 综掘面空气幕封闭式除尘系统的研究与应用[J]. 煤矿安全，2009（3）:19-22.