综掘机系统及配套设施优化改造

李 俊

（山西晋城煤业集团， 山西 晋城 048006）

引言

目前，随着煤炭科学技术的发展，综采工作面单产水平出现了历史性突破，同时也出现了综掘开拓能力严重滞后，造成矿井严重的采掘关系不协调、衔接紧张的局面。提高综掘工作面的单进水平成为急需解决的问题，必须对综掘机掘进系统及其配套设施进行合理的改进及创新，满足安全、高效掘进要求。

1 存在问题

1.1 液压系统液压油温过高

问题：目前，综掘机液压系统使用的液压油为L-HMN68型抗液压油，其油温在50～70℃时，油温运行黏度最佳；当油温超过70℃时，液压油抗磨性能下降16mm2/s以下。但若停机进行冷却，会导致掘进效率下降。而继续作业，过高的油温一方面造成液压件串液、漏油，导致机组无力，机组运行不稳定；另一方面高温导致液压油容易老化，质量下降，更换频率增加，液压马达、油缸、液压件使用寿命降低，机电事故增加，维护成本上升。

原因：经过对原理图（见图1）和现场研究分析，导致油温过高的主要原因是流经冷却器的水流量小，循环率低，冷却效果达不到预期效果。

图1 改造前液压冷却、水路系统图

1.2 水路系统压力过低，喷雾除尘效果差

问题：大功率的掘进机在大断面巷道中的快速截割，造成工作面粉尘浓度高，能见度低，直接影响矿工的身体健康和现场操作安全。通过冷却水路系统图可以看出（见图1），原水系统分内、外喷雾水路。外来水过滤后分为二路，第一路经进水直接通过喷雾嘴喷出；第二路经减压、冷却（冷却液压系统用油）再分为二路，一路经截割电机（冷却电机）后喷出，另一分路经内加压泵加至3 MPa后，由内喷雾喷出[1]。《煤矿安全规程》第119条规定，掘进机实现外喷雾装置的工作压力不得小于4 MPa，原水路系统外喷雾的工作压力只有1.5 MPa，达不到规定要求。

原因：因其水流量小，静压水压低，造成喷雾雾化效果差，喷雾压力达不到《煤矿安全规程》规定要求；喷雾喷嘴过少，不能覆盖掘进全断面。

1.3 机组后退碰撞配电点开关架

问题：综掘机二运转载机在皮带机尾承载部两端工字钢梁上前进、后退行走。最外端工字梁上固定有配电点开关架，开关架上放置有机组开关、随机电缆等电气设备。综掘机在井下掘进过程中，当截割原煤结束后，需将综掘机后退。为防止综掘机后退撞到配电点开关架，目前在综掘机二运机头、配电点开关架处设专人进行看护。由于综掘机司机操作台离开关架处距离较远，工作面噪音大，能见度低，司机因听不见看护人员喊话或反应不及时，都很可能造成综掘机后退碰撞开关架或挤电缆的现象发生，轻则撞坏开关架，重则开关架倾倒造成开关损坏、电缆挤破、电缆抽出造成的短路、接地事故。

原因：因安全设施不到位，机组后退看护人员与机组司机配合不当，人为因素导致的事故发生。

2 改进方案及效果分析

2.1 液压系统改进及效果分析

改进方案：为解决以上问题，经过分析，采用在液压系统回油管中串接一个冷却器，总进水系统管路由25mm改为51mm，见下页图2。

效果分析：使其出水量增大，冷却量增大，提高水循环率，以此降低油温，保证液压系统液压油温在50～70℃之间，避免液压油运动黏度降低，氧化速度加快，串、漏液现象的发生，确保了掘进机液压系统的准确平稳，延长液压元件使用寿命，降低液压系统故障率，提高液压系统稳定性[2]。

图2 改造后液压冷却、水路系统图

2.2 水路系统改进及效果分析

改进方案：为降低粉尘浓度，确保员工身体健康和操作安全，增加机组喷雾点，并在机组上安装覆盖全断面的喷雾控尘装置。另在外喷雾系统中串接加压喷雾泵。

效果分析：外加压喷雾泵将冷却器出水水压1.5 MPa提升至4 MPa以上，达到《煤矿安全规程》要求，并加快水循环率，使喷雾雾化效果得到很大改善，并覆盖全断面。

2.3 开关架处加装防控预警系统及效果分析

改进方案：在皮带机承载部工字钢上（开关架处）安装一防爆限位行程开关、手动拨动开关、声光信号装置。将开关架上315开关上腔2号与4号电源线接入行程限位开关。

图3 电气系统原理图

工作原理（见图3）：正常情况下拨动开关置于断开位置，行程开关处于正常位置，其串接在开关先导控制回路中的接点闭合，串接在声光信息接点打开开关启动：合隔离开关后，按下启动按钮QA，K1继电器得电吸合，开关启动。当二运转载机后退至极限位置时，行走轮碰撞到装置的碰触杆上，行程开关常闭接点打开，断开机组315开关先导控制回路，K1失电，机组停止运行，起到限位保护作用并实现限位闭锁，同时行程开关常开点闭合，接通信号回路，声光电铃鸣响，发出报警信号；看护人员听到信号后，将拨动开关打到解锁位置解除315A开关闭锁，开关可以再行送电。机组向前支行，限位行程开关操作杆自动复位，使断开的常闭接点闭合，常开接点断开，信号停止报警，行程开关复位后将拨动开关打到分断位置[3]。

效果分析：不仅实现了碰撞后断电功能，而且还具有碰撞后报警功能，能有效防止二运转载机撞坏设备事故的发生；电气控制回路全部为本安回路，安全可靠；限位开关出现故障时，可利用拨动开关解锁，接通控制回路恢复送电，方便快捷。

3 结语

经过上述各系统的优化改造，液压系统的事故率和检修率大幅降低，工作面除尘防尘效果明显改善，机组后退撞坏设备及电缆的现象消除，从而使综掘机械设备充分发挥其效能，提高了综掘工作面的单进水平，解决了采掘接替紧张局面，降低了使用成本。