掘進機機載液壓泵站的設計

吳晉軍WU Jin-jun

（中國煤炭科工集團太原研究院，太原 030006）

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

0 引言

隨著綜掘工作面機械化程度的不斷提高，生產(chǎn)能力和掘進速度快速提升，但是安全生產(chǎn)仍然是重中之重。確保掘進工作面的安全生產(chǎn)主要包括兩個方面，超前探測和安全支護。目前，煤礦巷道掘進過程中必須遵守“有掘必探、先探后掘”的安全操作規(guī)程，在巷道掘進之前，一般都要利用防突鉆機對已經(jīng)完成的綜掘工作面迎頭、側(cè)幫進行一定范圍內(nèi)的鉆進探測，實施超前鉆孔對瓦斯進行探測、卸壓和釋放，以保證生產(chǎn)安全。掘進機在完成一個循環(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，必須對頂板進行穩(wěn)固支護后才可以進行下一個掘進循環(huán)。目前，國內(nèi)煤礦機掘巷道的掘錨工藝和作業(yè)支護規(guī)程中，通常是利用錨桿鉆機對巷道頂板、側(cè)幫進行打設錨桿、錨索的方式進行安全支護的。

不論是超前探測還是錨固支護，工作流程都是在掘進機停止工作時，工人把物探鉆機或錨桿鉆機移動到工作面，進行鉆孔或支護作業(yè)。物探鉆機、錨桿鉆機等移動設備大多都是以高壓液壓油為動力工作的，如何提供可靠的液壓動力就成了井下面臨的一個問題。目前國內(nèi)的煤礦一般有兩種方式為這些移動設備提供液壓動力，一種是在巷道里放置一臺液壓泵站，通過液壓管路遠距離把高壓油液輸送到工作面的移動設備上，這種供液方式存在輸送距離遠的問題，隨著巷道的不斷掘進，巷道里的液壓泵站離工作面就會越來越遠，這就不得不經(jīng)常進行人為地移動泵站，增加了工人的工作量；同時遠距離的輸送高壓油，也存在安全隱患，如果中間的管路或接頭被擠壓損壞，很可能會對巷道內(nèi)的工人造成傷害。另一種方式是，利用掘進機的液壓泵站進行供液，這種方式能夠避免第一種供液方式存在的問題，但是由于這些設備是需要頻繁移動的，在完成鉆探或支護后就必須撤離工作面，這就必須斷開與掘進機之間聯(lián)接的液壓管路，頻繁的聯(lián)通和斷開必然會造成污染物進入液壓系統(tǒng)，對掘進機的液壓系統(tǒng)造成影響；同時掘進機的液壓泵站功率往往遠大于這些移動設備需求的功率，而這些移動設備工作時掘進機的泵站必須一直保持開啟，勢必造成能量的浪費，而且掘進機泵站長時間連續(xù)工作，也不利于散熱。

因此，開發(fā)設計一種可以為物探鉆機、錨桿鉆機等移動設備提供安全、可靠液壓動力，能夠隨著巷道的延伸自動跟進，同時和掘進機的液壓系統(tǒng)又能保持相對獨立的動力源就顯得非常重要。

1 設計原則和技術(shù)參數(shù)

掘進機機載錨桿機泵站主要可用于煤礦井下鉆機、錨桿機等液壓設備，為其提供動力源。泵站電機的供電電壓與井下常規(guī)設備一致為660/1140V，通過掘進機的電控箱供電，可以實現(xiàn)與掘進機供電之間的電氣互鎖，確保鉆孔或打錨桿時，掘進機不能動作，確保人員安全；利用掘進機操作箱上的按鈕控制泵站的啟動和停止，方便工人操作。根據(jù)目前井下使用的物探鉆機和錨桿鉆機的功率、壓力和流量的需求，泵站功率設計為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)實際需求對輸出壓力進行調(diào)節(jié)；做為一個獨立的泵站還要考慮它的過濾、冷卻等問題，經(jīng)過計算選取過濾器和冷卻器等輔件的參數(shù)為：吸油過濾器精度180μ，回油過濾器精度20μ，水冷卻器的冷卻功率器2kW；另外，此設備的還要滿足外形尺寸緊湊、移動方便、可靠性高等實際需求。

2 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

機載錨桿機泵站主要由電動機、齒輪泵、油箱、溢流閥、壓力表、吸油過濾器和回油過濾器、冷卻器、空氣濾清器以及框架護板等部件組成，見圖1 所示。

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

圖1 掘進機機載錨桿機泵站結(jié)構(gòu)組成

3 主要特點及應用情況

該掘進機機載液壓泵站的壓力和流量可以滿足目前井下的大部分物探鉆機、錨桿鉆機的需求，具有很好的通用性；該泵站可以固定在掘進機上，一起移動，避免了高壓油液的遠距離傳輸，安全性好；與掘進機的液壓系統(tǒng)相互獨立，避免了對掘進機液壓系統(tǒng)的污染，避免了經(jīng)常斷開、連接容易造成掘進機液壓系統(tǒng)污染的問題，同時鉆機工作時，掘進機泵站無需開啟，節(jié)省能源。此外，該機載液壓泵站還具有體積小，移動方便，可以與掘進機實現(xiàn)電氣互鎖，安全可靠。

目前，該機載泵站已經(jīng)與掘進機配套使用，推廣應用20 余臺，應用情況良好，為用戶取得了很好的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

為了適應煤礦掘進工作面安全生產(chǎn)的需求，開發(fā)設計了掘進機機載液壓泵站，該泵站可以為掘進機工作面物探鉆機、錨桿鉆機等設備提供安全可靠的液壓動力。具有通用性好、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等特點。經(jīng)過井下工作面的實際使用，該設備取得了很好的應用效果，具有廣闊的市場前景。

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