氣動設(shè)備在煤礦井下的應(yīng)用

唐云鵬

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司機電科，山西高平 048407）

氣動設(shè)備在煤礦井下的應(yīng)用

唐云鵬

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司機電科，山西高平 048407）

由于氣動設(shè)備使用清潔的壓縮空氣作為動力源，同時又具有優(yōu)異的防爆性能，正廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中。本文參考了國內(nèi)外大量文獻資料，介紹了當前在煤礦井下作業(yè)過程中常用的氣動設(shè)備的分類及特點，并結(jié)合山西高平市唐安煤礦礦區(qū)使用氣動設(shè)備中的實踐經(jīng)驗，指出在礦井中使用氣動設(shè)備具有使用簡單、快速、安全性高等優(yōu)點，降低了勞動量，大大提高了生產(chǎn)效率，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

氣動設(shè)備 礦井 應(yīng)用

1 概述

煤塵、瓦斯等危險爆炸物質(zhì)常常困擾著煤礦井下作業(yè)工作的安全，因此，設(shè)備管理者必須使用具有防爆性能的礦用設(shè)備，嚴格控制煤塵、瓦斯在礦井空氣中的含量。由于煤礦井下巷道和工作面空間狹小，井下部分轄區(qū)還存在著冒頂、片幫、淋水及滴水等隱患，對礦井下使用的設(shè)備不僅要求重量輕、體積小，便于搬遷，并要具有足夠的密封性和強度。

隨著科技的進步，使用氣源驅(qū)動的各類氣動設(shè)備已廣泛應(yīng)用于我國工業(yè)的各個領(lǐng)域。氣動設(shè)備與電動、液壓設(shè)備相比具有無可比擬的優(yōu)點，特別適用于在高溫、高粉塵、濕度大的煤礦井下作業(yè)生產(chǎn)。因此，氣動設(shè)備在煤礦井下的應(yīng)用前景十分廣闊。

2 氣動設(shè)備應(yīng)用特點

氣動設(shè)備主要由空氣壓縮機、輸氣管道、氣缸、控制裝置及安全保護裝置等組成。與電氣、液壓等設(shè)備相比，氣動設(shè)備具有以下突出優(yōu)點：

（1）氣動設(shè)備采用的氣動裝置具有結(jié)構(gòu)簡單輕便，安裝維護簡單，使用安全等優(yōu)點。

（2）氣動設(shè)備過載能力強，氣缸的動作速度較快，通常可達50～500mm/s，可適應(yīng)沖擊性和負荷變化很大的工作，且非常容易調(diào)節(jié)輸出力和工作速度。

（3）氣動設(shè)備利用空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣作為動力，工作中沒有有效損耗，且可重復(fù)利用，取之不及，用之不竭，輸送方便、不凝結(jié)、排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低廉，非常適宜用作功能傳遞介質(zhì)。并可完全避免起火危險［1］。

（4）壓縮空氣在空氣流動中沒有有效損耗，可集中供氣，實現(xiàn)遠距離傳輸，不凝結(jié)。

（5）壓縮空氣具有很好的壓縮性和彈性，可方便的貯存能量，實現(xiàn)集中供氣，并在短時間內(nèi)釋放能量，實現(xiàn)高速響應(yīng)的間歇運動，此外，在一定條件下，氣動裝置也可實現(xiàn)自保持能力。

（6）氣動設(shè)備可適應(yīng)在高溫、高粉塵、濕度大的環(huán)境中使用，并具有防火、防爆、防潮能力，特別適合于煤礦井下作業(yè)生產(chǎn)。

（7）一般電氣設(shè)備元件的有效動作次數(shù)約為百萬次，而氣動設(shè)備使用電磁閥等氣動元件進行控制，使用壽命可達3000萬次以上，可靠性和使用壽命極高。

3 煤礦井下應(yīng)用氣動設(shè)備分類

（1）鉆孔類：包括手持式、架柱式或支腿式錨桿（索）鉆機［2］、探瓦斯鉆機、探水鉆、防突鉆機等；

（2）工程工具類：風(fēng)鎬、沖擊鉆、風(fēng)鉆、砂輪機、氣動鏈鋸、氣動吊鏈、氣錘、氣動管道切割機、氣動帶鋸等；

（3）通風(fēng)類：氣動螺桿風(fēng)機、風(fēng)門自動開啟裝置、大巷灑水裝置、轉(zhuǎn)載點滅塵裝置等；

（4）運輸類：阻車器、聯(lián)動阻車器、軌道擠眼機、司控道岔等；（5）氣動泵類：包括注漿泵、潛水泵、隔膜泵等；

（6）支護器材類：氣動扳手、錨索張拉機具、錨桿安裝機、錨桿（索）剪斷器等。

4 氣動設(shè)備應(yīng)用實例

本文以在山西蘭花煤炭實業(yè)集團高平市唐安煤礦投入應(yīng)用的MQS-50/1.8型氣動手持式幫錨桿鉆機為例，具體介紹其應(yīng)用情況。

MQS-50/1.8氣動手持式幫錨桿鉆機主要技術(shù)參數(shù)如下：［3］

工作壓力：0.4-0.6MPa

額定轉(zhuǎn)矩：50N*m

額定轉(zhuǎn)速：300r/min最大輸出功率：1.8kW空載轉(zhuǎn)速：1900r/min最大轉(zhuǎn)矩：80N*m

耗氣量：2.4m3/min

鉆孔直徑：φ38-φ45mm機重：8kg

參考價格：4000元

唐安煤礦位于山西省高平市馬村鎮(zhèn)唐安，占地面積約55萬平方米，已探明煤炭儲量約3.4億噸，該礦井年生產(chǎn)能力為150萬噸/年，礦內(nèi)約14km鐵路專用線，運輸條件十分便利。

高平煤礦過去使用手持式煤電鉆進行掘進工作面、下采作業(yè)、鉆孔作業(yè)中，由于煤電鉆長期超負荷工作，導(dǎo)致其中的綜合保護裝置部分極易燒壞，煤電鉆極易磨損甚至報廢，一些全新的綜合保護裝置僅能維持使用4個小時就燒壞報廢，增加了煤電鉆的維修使用成本及煤礦企業(yè)的工作量和工作難度，嚴重影響企業(yè)工作效率。此外，煤礦發(fā)生瓦斯爆炸的火源大部分直接來源于各類井下移動電器設(shè)備所產(chǎn)生的火花，而手持式煤電鉆具有較高的安全隱患。

2009年，唐安煤礦先后投入使用3臺ZQS-50/1.8手持式氣動鉆機，可適用于硬度較大的半煤巖巷及煤層，巖巷的采掘作業(yè)中施鉆孔徑范圍為φ38-φ45mm。

此外，當前很多煤礦普遍采用錨氣動鉆機對錨桿支護眼孔進行作業(yè)，首先，將錨桿與適合的氣動鉆機的攪拌頭旋緊后插入氣動鉆機鉆夾頭內(nèi)，氣動鉆機工作時，將錨桿及樹脂藥卷一面攪拌，一面推進至合適位置，約30s后即可關(guān)閉氣閥取下鉆機，待樹脂藥卷完全凝固后，錨桿就可固定在預(yù)先打好的鉆孔內(nèi)，此時，將相應(yīng)的板套裝在鉆機上，將托盤及螺母裝在錨桿尾部，開啟氣動工具進氣扳手，迅速完成緊固螺母的工作，十分方便。

手持式氣動鉆機具有安全防爆、攜帶方便、轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、維護量小且維護方便等特點。顯著提高了工作效率，降低了工人操作勞動強度，提高了進尺進度，自投入應(yīng)用以來，井下操作工人反映良好，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

實踐表明，各類氣動設(shè)備相比電氣、液壓設(shè)備具有無污染、使用方便、運動速度快、適應(yīng)能力強、適應(yīng)環(huán)境范圍廣、安全性可靠性高、維護方便、成本低廉等優(yōu)點，隨著氣動科技的不斷發(fā)展，氣動元件已逐步標準化、規(guī)范化和系列化，而在煤礦井下氣動設(shè)備具有十分廣闊的應(yīng)用前景和價值。

［1］吳中立.礦井通風(fēng)與安全［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

［2］馮智強，滑玉卿.架柱支撐手持式氣動鉆機推廣與應(yīng)用［J］.機械工程師，2013（7）.

［3］陳松林.新型手持式氣動鉆機的研究［J］.煤礦機械，2008（1）.

唐云鵬（1984—），男，河北衡水人，本科，助理工程師，主要從事機電科的供電設(shè)計、防爆檢查及設(shè)備管理工作。